湖南日报·新湖南客户端记者 王铭俊 音频 周阳乐 通讯员 谢婧繁 雷蕾

引子

近日，我国首台X射线自由电子激光用户装置——上海软X射线自由电子激光装置调试工作取得突破性进展，实现了“水窗”波段全覆盖。在“水窗”波段，自由电子激光的峰值亮度比同步辐射高10亿倍以上，且同时具备横向和纵向相干性，能够为物理、生物、化学等学科提供革命性研究工具。

X射线能做什么？和这台重大科学仪器相比，人们更熟悉的是医院里做过的X光检查。有趣的是，100多年前“X射线”的发现纯属意外，而它的发现为医学带来了一场革命。

1895年11月8日，德国著名物理学家威廉·康拉德·伦琴计划对阴极射线的穿透能力进行研究。伦琴首先重复前人的实验。但是，为了排除阴极射线与外界的相互影响，伦琴用黑色硬纸板和锡箔把阴极射线管严密地套封起来，这样，管内的可见光就不会漏出管外。

实验室是完全遮光的暗室。在接上高压电源进行实验中，伦琴意外地发现，一米以外的一个荧光屏发出微弱的闪光。一旦切断电源，荧光就立即消失。他选择了许多材料来作为障碍物，包括自己的手指。伦琴用食指和拇指捏着一片铅板，放到了射线经过的位置，他惊奇地在铅板上看到了自己手指的图像，手指的骨头产生了比周围的软组织更深的阴影。

经过反复试验，伦琴确信这是一种还没有被人们认识的新射线，它的本质一时还不清楚，故取名“X射线”。不久，伦琴夫人来到实验室，她戴着戒指的手指在X射线照射下，留下了一张有历史意义的照片。

（x射线下伦琴夫人的手骨与戒指）

因为这一具有划时代意义的重大发现，伦琴于1901年被授予第一届诺贝尔物理学奖。人们为了纪念伦琴，将X射线命名为伦琴射线。

X射线其实是一种波长很短的电磁波，波长大约0.01--10纳米。由于它的波长短、能量大，可以轻易穿过纸板、肌肉等组织，但可以被密度较大物体如金属、骨骼所阻挡，因此在医学上X光可以用来做透视成像，是检查疾病的常规手段。当具有独特穿透性的X射线用来投照人体时，可获得体内组织器官的解剖结构影像，从而方便地提供临床医学诊断疾病所需要的重要信息。另外，X射线照射到生物机体时，可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。

随着现代医疗影像技术迅猛发展，数字化X射线摄影（DR）技术、X射线计算机断层扫描机（CT）技术、数字减影血管造影（DSA）技术等已在疾病的诊疗中得到广泛应用。

X射线是人类延伸之眼，带领人类看到了肉眼不可见的微观世界、内部结构。除了医学领域的应用之外，X射线还被广泛应用于晶体结构的分析以及工业等领域。

（科学指导：湖南师大附中梅溪湖中学教科室主任、湖南省特级教师李湘黔）

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