X rays

קרני רנטגן, פס בספקטרום של הקרינה האלקטרומגנטית, בין קרני גמא הקצרות יותר לבין האור העל-סגול הארוך יותר. אורך הגל של קרני רנטגן נע בין 10-11 לבין 10-9 מטר.

מגלה הקרינה הזאת, הפיסיקאי הגרמני וילהלם קונרד רנטגן, עמד מלכתחילה (1895) על כך שהיא מסוגלת לחדור דרך חומרים מוצקים, והבין מיד את האפשרויות הגלומות בה לרפואה. אולם הוא לא ידע מה טיב הקרניים, ולכן כינה אותן "קרני X", דהיינו "קרניים נעלמות". שם זה עדיין מקובל בכמה שפות, אך בעברית מקובל לכנות את הקרניים על שם המגלה.

בתוך זמן קצר החל השימוש הרפואי בקרני רנטגן לצילום הגוף: הקרניים נבלעות ברקמות קשות (עצמות), אך עוברות כמעט בלא הפרעה דרך רקמות רכות, ומשום כך אפשר לקבל באמצעותן תמונה של השלד או של חלק ממנו. לאחר זמן התגלה כי קרני רנטגן עלולות להזיק לרקמות הגוף, ולכן השימוש בהן מוגבל למקרים הכרחיים בלבד, והעוסקים בצילום רנטגן נוהגים ללבוש בגדי מגן מיוחדים המכילים עופרת, שכן מתכת זו בולמת קרינה יותר מרוב שאר החומרים.

המכשיר המשמש כיום להפקת קרני רנטגן הוא שפופרת רנטגן. זוהי שפופרת זכוכית שבתוכה שורר ריק (או מצוי בה גז בלחץ נמוך מאוד), ובתוכה מואצים אלקטרונים בשדה אלקטרוסטטי לעבר מטרה עשויה ממתכת כבדה (לרוב טונגסטן). פגיעת האלקטרונים במטרה גורמת לאטומים שלה לפלוט פוטונים באורך הגל המתאים.

קרינת רנטגן היא קרינת עצר, או קרינת בלימה (בלעז bremsstrahlung); היא מתחוללת כאשר חלקיקים טעונים מתקרבים לגרעיני אטומים. תוך כדי ההתקרבות חל שינוי בתאוצת החלקיקים, וכתוצאה מכך הם פולטים קרינה אלקטרומגנטית. כאשר האלקטרונים המהירים הנעים בשפופרת מתקרבים אל גרעיני הטונגסטן, הם פולטים פוטונים ונבלמים, כיוון שאנרגיית הפוטונים באה על חשבון האנרגיה הקינטית של האלקטרונים.

השפופרת מצוידת גם בשנאי, משום שעליה לפעול במתח גבוה מאוד כדי לפלוט פוטונים ברמת האנרגיה המתאימה, וכן בגוף קירור, משום שהתהליך כולו מחולל חום רב. השפופרת מצופה בחומר אטום (לרוב עופרת), ויש בה חלון שדרכו יוצאות הקרניים אל יעדן.

בעקבות יישומה של תגלית רנטגן לרפואה, נמצאו לה גם שימושים אחרים, למשל בחקר מבנה הגבישים (בזכות הקרבה בין אורך הגל שלה לבין המרחק בין אטומי הגביש). בתעשייה משתמשים בקרני רנטגן לבדיקת גופים עשויים מתכת כדי לוודא שאין בהם סדקים. יישום אחר נמצא באסטרונומיה: בשנות ה-60 של המאה ה-20 התגלה כי גרמי שמים מסוימים פולטים אנרגיה בפס קרני רנטגן של הספקטרום, ומכאן החלה האסטרונומיה בשימוש בקרני רנטגן, החושפים אחדים מן התהליכים האנרגטיים ביותר ביקום, כגון ספיחת חומר לחורים שחורים, קווזרים ועוד.