X線せん

レントゲンが1896年ねん1月がつ23日にちに撮影さつえいした手ての透視とうし画像がぞう。骨ほねと指輪ゆびわの部分ぶぶんが黒くろく写うつっている。

人間にんげんの胸部きょうぶのX線画せんが像ぞう

X線せん（エックスせん、英えい: X-ray）は、波長はちょうが1 pm - 10 nm程度ていどの電磁波でんじはである。発見はっけん者しゃであるヴィルヘルム・レントゲンの名なをとってレントゲン線せんと呼よばれることもある。電磁波でんじはであるが放射線ほうしゃせんの一種いっしゅでもあり、X線せん撮影さつえい、回折かいせつ現象げんしょうを利用りようした結晶けっしょう構造こうぞうの解析かいせきなどに用もちいられる。呼称こしょうの由来ゆらいは数学すうがくの“未知数みちすう”を表あらわす「X」で、これもレントゲンの命名めいめいによる。

1895年ねん11月8日にち、ドイツのヴィルヘルム・レントゲンにより特定とくていの波長はちょう域いきを持もつ電磁波でんじはが発見はっけんされ、X線せんとして命名めいめいされた。この発見はっけんは当時とうじ直ただちに大だい反響はんきょうを呼よび、X線せんの発生はっせいについて理論りろん的てき方向ほうこう付づけを与あたえようとしたポアンカレは1896年ねん1月がつに、蛍光けいこう物質ぶっしつとX線せんの関連かんれんについて予測よそくを述のべた。その予測よそくに従したがい、翌月よくげつの2月がつにアンリ・ベクレルはウランを含ふくむ燐光りんこう体たいが現代げんだいからいえば放射ほうしゃ性せい物質ぶっしつであることを発見はっけんするなどX線せんの発見はっけんは原子核げんしかく物理ぶつりの端緒たんしょとなった。

日本にっぽんの法令ほうれい上じょうは片仮名かたかなを用もちいて「エックス線えっくすせん」若もしくは「エツクス線せん」（ツを並なみ字じで表記ひょうきする）と表記ひょうきするのが原則げんそくとなっている。

発生はっせい方法ほうほう

管理かんり域いきシンボル

電子でんしの励起れいき準じゅん位いの差さによるもの

例たとえば、対たい陰極いんきょく(陽極ようきょく)として銅どう、モリブデン、タングステンなどの標的ひょうてきに、加速かそくした電子でんしビーム（30 keV程度ていど）を当あて原子げんしの1s軌道きどうの電子でんしを弾はじき飛とばす、すると空そらになった1s軌道きどうに、より外側そとがわの軌道きどう（2p、3p軌道きどうなど）から電子でんしが遷移せんいしてくる。この遷移せんいによって放出ほうしゅつされる電磁波でんじはがX線せん（特性とくせいX線せん）である。この時とき、軌道きどうのポテンシャルエネルギーの差さで電磁波でんじはの波長はちょうが決きまるので、どのような波長はちょうのX線せんでも出でてくるわけではない。

加速かそく電圧でんあつ（管かん電圧でんあつ）と電子でんし流りゅうによる電流でんりゅう（管かん電流でんりゅう）からくる消費しょうひ電力でんりょくの1 %程度ていどだけがX線せんに転換てんかんされる。つまり電子でんし線せんの電力でんりょくの99 %が対たい陰極いんきょくの金属きんぞく塊かたまりを熱ねっするということになるため、実験じっけん上じょう冷却れいきゃくが重要じゅうようである。このような方法ほうほうでX線せんを発生はっせいさせる装置そうちは、

• X線せん管かん（特とくにX線せん管かんの中なかで分析ぶんせき管かんと言いわれるものは特性とくせいX線せんを利用りようする）
• クルックス管かん

がある。

運動うんどうエネルギーによるもの

電子でんしを対たい陰極いんきょくで急激きゅうげきに制動せいどうさせたり、磁場じばにより運動うんどう方向ほうこうを変更へんこうしたりするなどの加速度かそくど運動うんどうをするとX線せんが放射ほうしゃされ（制動せいどう放射ほうしゃ）、制動せいどうX線せんと呼よばれる。特定とくていのスペクトルを示しめさないので、白色はくしょくX線せんと言いわれる。このような方法ほうほうでX線せんを発生はっせいさせる装置そうちは

• X線せん管かん
• 放射光ほうしゃこう施設しせつ（SPring-8等ひとし）

熱ねつによるもの

レーザーで高温こうおんのプラズマを発生はっせいさせ、超ちょう短たんパルスのX線せんを発生はっせいさせたり、X線せんレーザー発振はっしんの研究けんきゅうが行おこなわれている。

• 高温こうおんのプラズマ
• ブラックホールに落下らっかし加熱かねつされたガス

トライボルミネッセンス

セロハンテープのロールを一定いっていの速はやさではがすことによるもの。トライボ（摩擦まさつ）ルミネッセンスの一種いっしゅであるが、X線せんの発生はっせいについては2008年ねん現在げんざいの摩擦まさつ学がくの理論りろんでは十分じゅうぶんな説明せつめいができない。1950年代ねんだいには旧きゅうソ連それんの科学かがく者しゃたちが、セロハンテープロールをある速はやさではがすとエネルギースペクトルのX線せんの領域りょういきでパルスが発生はっせいすることを突つき止とめていた。2008年ねんにUCLA（米べいカリフォルニア大学だいがくロサンゼルス校こう）のチームが、真空しんくう中ちゅうでセロハンテープを秒速びょうそく3 cmの速はやさで剥はがすことでX線せん撮影さつえいが可能かのうな強度きょうどのX線せんが発生はっせいしたことを観測かんそくし、ネイチャー誌しに発表はっぴょうした。

強つよ誘電ゆうでん体たいの熱ねつ膨張ぼうちょう・収縮しゅうしゅくによるもの

強つよ誘電ゆうでん体たいに電流でんりゅうを流ながす事ことで熱ねつ膨張ぼうちょう・収縮しゅうしゅくする時ときに生しょうじる高こう電圧でんあつ(80 kV)により低圧ていあつ～真空しんくう容器ようき内ないの残留ざんりゅうガスに起因きいんする電子でんしが加速かそくされ、微小びしょう試料しりょうに衝突しょうとつして試料しりょうに含ふくまれる元素げんそ特有とくゆうの特性とくせいX線せんが発生はっせいする。百ひゃく円えんライターやガスコンロの着火ちゃっかに使用しようされる圧あつ電でん素子そしでも高こう電圧でんあつが発生はっせいしてX線せんが発生はっせいする可能かのう性せいがある。

用途ようと

• 医療いりょう分野ぶんや（診断しんだん用よう）でのX線せん撮影さつえい（レントゲン撮影さつえい）・CT
• 材料ざいりょうの内部ないぶの傷きず等とうの探索たんさく（非破壊ひはかい検査けんさ）
• 物性ぶっせい物理ぶつり学がく分野ぶんやでの結晶けっしょう構造こうぞう解析かいせき（X線せん回折かいせつ）
• 化学かがく物質ぶっしつ等ひとしに含ふくまれる微量びりょうの元素げんその検出けんしゅつ(蛍光けいこうX線せん分析ぶんせき法ほう)
• 空港くうこう・飛行場ひこうじょうにおける搭乗とうじょう前まえの手荷物てにもつ検査けんさ（後方こうほう散乱さんらんX線せん検査けんさ装置そうち）
• 食品しょくひん分野ぶんやにおける出荷しゅっか前まえの異物いぶつ混入こんにゅう検査けんさ（X線せん検査けんさ装置そうち）
• 見世物みせもの - 観客かんきゃくの前まえで人間にんげんを骸骨がいこつに変化へんかさせる「人間にんげん変化へんか」（X線せんの応用おうようという触ふれ込こみで、レントゲン写真しゃしんを掲かかげていたが、実際じっさいはペッパーズ・ゴーストを応用おうようした物もの）、「箱はこの中身なかみはなんだろな」箱はこを持もつ舞台ぶたい上じょうの芸人げいにんにX線せんを照射しょうしゃして箱はこの中身なかみを当あてる「千里眼せんりがん」など。X線せんの発見はっけん当初とうしょはむしろ見世物みせものとしての活用かつようが主おもな用途ようとで、活動かつどう写真しゃしんなどと同おなじく、電気でんきを利用りようした見世物みせものの一ひとつとして人気にんきを博はくしたが、次第しだいに飽あきられた。常設じょうせつ小屋こやとしては、浅草あさくさの「珍ちん世界せかい」（後ごの富士ふじ館かん）や「電でん友とも館かん」（後ごの電気でんき館かん）などが有名ゆうめい。当時とうじはまだX線せんの害がいが詳くわしく判明はんめいしていなかったものの、なんだろな箱はこを持もつ手てが急性きゅうせい皮膚ひふ炎えんになったという症例しょうれいが当時とうじから報告ほうこくされている。X線せんを1896年ねんから4年間ねんかん浴あび続つづけた芸人げいにんが、1900年ねんに皮膚ひふ癌がんで死亡しぼうしたとの報告ほうこくがあり、これがX線せんによる世界せかい最初さいしょの犠牲ぎせい者しゃだと現在げんざいでは考かんがえられている。

種類しゅるい

超ちょう軟X線せん (Ultrasoft X-ray)

約数やくすう10 eVのエネルギーが非常ひじょうに低ひくく紫外線しがいせんに近ちかいX線せん

軟X線せん (Soft X-ray)

約やく0.1 – 2 keVのエネルギーが低ひくくて透過とうか性せいの弱よわいX線せん

X線せん (X-ray)

約やく2 – 20 keVの典型てんけい的てきなX線せん （一部いちぶを軟X線せんに入いれたり硬かたX線せんに入いれる場合ばあいもある）

硬かたX線せん (Hard X-ray)

約やく20 – 100 keVのエネルギーが高たかくて透過とうか性せいの強つよいX線せん

波なみとしての性質せいしつより粒子りゅうしとしての性質せいしつを強つよく示しめすようになる。

測定そくてい

X線せんの検出けんしゅつには写真しゃしん作用さよう、蛍光けいこう作用さよう、イオン化いおんか作用さようなどの作用さようが利用りようされ、X線せんフィルムや乾板かんぱんを用もちいる写真しゃしん法ほう、計数けいすう管かん（サーベイメーター）を用もちいる計数けいすう管かん法ほうなどがある。

健康けんこうへの影響えいきょう

→「被曝ひばく」、「低てい線量せんりょう被曝ひばく問題もんだい」、および「放射線ほうしゃせん障害しょうがい」を参照さんしょう

高こう線量せんりょうのX線せんを含ふくむ放射線ほうしゃせんは健康けんこうに悪影響あくえいきょうを及およぼすことが知しられているほか、低てい線量せんりょうでの影響えいきょうも研究けんきゅうされている。

2003年ねんに米国べいこくアメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくエネルギえねるぎー省しょうの低てい線量せんりょう放射線ほうしゃせん研究けんきゅうプログラムによる支援しえん等とうを受うけて米国べいこく科学かがくアカデミー紀要きよう(PNAS)に発表はっぴょうされた論文ろんぶんによれば、人ひとの癌がんリスクの増加ぞうかの十分じゅうぶんな証拠しょうこが存在そんざいするエックス線えっくすせんやガンマ線がんませんの最低さいてい線量せんりょうは、瞬間しゅんかん的てきな被曝ひばくでは、10–50 mSv、長期ちょうき被曝ひばくでは50–100 mSvであることが示唆しさされている。

参考さんこう文献ぶんけん

• 広重ひろしげ 徹とおる『物理ぶつり学がく史しⅡ』培風館ばいふうかん、1967年ねん。ISBN 4-563-02406-6。 

関連かんれん項目こうもく

• X線せん天文学てんもんがく
• X線せん撮影さつえい (レントゲン)
• コンピュータ断層だんそう撮影さつえい
• エネルギー分散ぶんさん型がたX線せん分析ぶんせき
• 蛍光けいこうX線せん
• X線せん小角おがく散乱さんらん
• 診療しんりょうエックス線えっくすせん技師ぎし - 診療しんりょう放射線ほうしゃせん技師ぎしに一本いっぽん化かされた。
• エックス線えっくすせん作業さぎょう主任しゅにん者しゃ - エックス線えっくすせん等とう透過とうか写真しゃしん撮影さつえい者しゃ

関連かんれん人物じんぶつ

• ヴィルヘルム・レントゲン - X線せんを発見はっけんした。
• マックス・フォン・ラウエ - X線せん回折かいせつを発見はっけんし、X線せんが電磁波でんじはであることを示しめした。
• ヘンリー・ブラッグ、ローレンス・ブラッグ - ブラッグの法則ほうそくを発見はっけんした。