Tia X là gì? Khái quát về sự hình thành, vai trò và ứng dụng

Tia X là một loại tia phổ biến được biết đến từ rất lâu trước đây. Việc phát hiện ra loại tia này là một bước ngoặt lớn trong lịch sử phát triển, chúng giúp con người tạo ra phương pháp chụp chiếu, xét nghiệm nhanh và không gây đau đớn. Để biết thêm chi tiết về loại tia này, mọi người hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây. 

Định nghĩa chung về tia X

Tia X hay còn được gọi là bức xạ X, X-ray hoặc tia Rontgen, đây là một trong những dạng của sóng điện tử. Hầu hết các tia X đều có dải bước sóng chạy trong khoảng 0,01 cho đến 10 nm, tương đương với dãy tần số từ 3×10^16 Hz đến 3×10^9 Hz và năng lượng của nó rơi vào khoảng từ 120 eV đến 120 keV.

Trong nhiều loại ngôn ngữ khác nhau, bức xạ X còn được gọi là bức xạ Rontgen. Loại tia này đã được đặt theo tên của một nhà khoa học người Đức đó là Wilhelm Rontgen, ông là người đầu tiên trên thế giới khám phá ra loại bức xạ này.

Tia X là dạng bức xạ điện từ có khả năng xuyên qua các vật rắn, trong đó có cả cơ thể của con người. Bức xạ X có khả năng xuyên qua các vật thể ít hay nhiều sẽ phụ thuộc vào mật độ của chúng. Trong lĩnh vực Y học, tia X được ứng dụng để ghi lại các cấu trúc và hình ảnh của hương trong cơ thể con người.

Cách khám phá ra tia X như nào?

Tia X được khám phá bởi Wilhelm Rontgen, vào tối ngày 8 tháng 11 năm 1895 khi đang kiểm tra xem tia âm cực (tia cathode) có khả năng đi xuyên qua được kính hay không, ông đã bất ngờ nhận ra ánh sáng được phát ra từ một tấm phủ hóa chất ở cạnh đó. Khi đó ông đã gọi những tia sáng đó là tia X vì chưa rõ bản chất của chúng.

Với kinh nghiệm được tích lũy và đầu óc nhạy bén vốn có của một nhà vật lý học, Rontgen đã bỏ ra 49 ngày để ở lì trong phòng thí nghiệm. Ngoài thời gian để nghiên cứu thì ông chỉ dành ra ít phút để ăn uống, đi vệ sinh và vài giờ để nghỉ ngơi. 

Chính điều đó đã giúp ông tìm ra được tính chất của loại tia bí ẩn mà ông đã vô tình thấy. Sau này, tia X đã giúp cho Rongten nhận được giải thưởng Nobel đầu tiên về lĩnh vực vật lý vào năm 1901. 

Bản chất của tia X là gì?

Các photon của bức xạ X khi có đủ năng lượng có khả năng phá vỡ các liên kết phân tử và ion hóa nguyên tử. Chính lý do này đã làm tia X biến thành một dạng bức xạ ion hóa, từ đó gây ra những tổn thương cho các mô sống trong cơ thể.

Con người khi tiếp xúc với một liều bức xạ đủ cao trong một khoảng thời gian nhất định có thể gây ra nhiễm xạ, liều thấp hơn có thể tăng khả năng bị ung thư do xạ trị. Mặc dù mang lại nhiều lợi ích cho việc kiểm tra trong Y tế, nhưng khi chụp X-quang lại làm tăng nguy cơ bị ung thư.

Khả năng ion hóa của tia X được dùng nhiều nhất trong điều trị ung thư, dùng để tiêu diệt các khối u ác tính bằng cách xạ trị. Ngoài ra, tia X cũng có thể sử dụng để xác định các đặc tính của vật liệu bằng phương pháp sử dụng quang phổ bức xạ X. 

Tia X có bước sóng ngắn hơn rất nhiều so với ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy, cấu trúc của chúng cũng nhỏ hơn so với những gì nhìn được bằng kính hiển vi thông thường. Điều này dẫn đến việc có thể sử dụng kính hiển vi X-quang để thu về hình ảnh có độ phân giải cao cũng như xác định được vị trí nguyên tử có trong tinh thể.

Loại tia này có năng lượng cực mạnh khiến chúng có thể xuyên qua các vật thể dày mà không bị phân tan hay hấp thụ quá nhiều. Vì thế tia X được dùng rộng rãi cho việc ghi lại hình ảnh trong các đối tượng được bóng kín.

Công dụng của tia X

Với bản chất của mình, bức xạ X có rất nhiều công dụng khác nhau giúp ích cho cuộc sống hiện đại của con người. Dưới đây là một số công dụng được biết đến nhiều nhất của loại tia này.

Sử dụng để kiểm tra an ninh tại các cửa khẩu, sân bay

Tia X có khả năng xuyên thấu các vật kín, vì thế mà khi chiếu X quang người ta sẽ thu lại được hình ảnh của những đồ vật có bên trong hành lý được đóng kín hoặc đồ vật có bên trong quần áo của khách hàng. Chúng được sử dụng phổ biến tại những nơi yêu cầu an ninh cao như cửa khẩu, cửa lên máy bay hay các nhà giam đặc biệt.

Để có thể tăng được sự chính xác khi quét, các hệ thống an ninh hiện nay sẽ được tích hợp thêm chiếu X quang cùng với quét kim loại. Công nghệ này giúp thông tin thu lại trở nên đáng tin cậy hơn.

Công dụng kiểm tra tia X trong Y học

Công nghệ X-quang sử dụng bức xạ X có thể dùng để kiểm tra rất nhiều bộ phận khác nhau trên cơ thể. Bao gồm những bộ phận sau đây:

Răng và xương

Các trường hợp gãy xương hay nhiễm trùng ở răng và xương đều được hiển thị rõ nét thông qua tia X. X-quang cũng giúp bác sĩ nhận định được tình trạng viêm khớp của bệnh nhân, từ đó có thể biết được tình trạng bệnh tệ hơn hay tốt lên. Các nha sĩ cũng thường sử dụng bức xạ X để kiểm tra vấn đề sâu răng của người bệnh.

Ngoài ra, khi xét nghiệm X-quang đặc biệt, các bác sĩ có thể đo được mật độ xương của bạn, giúp hỗ trợ tối đa việc điều trị loãng xương. Đặc biệt hơn, X-quang còn có thể phát hiện được những khối u có trong xương.

Ngực

X-quang cũng có khả năng kiểm tra một số bệnh liên quan đến ngực. Cụ thể tác dụng đối với từng loại bệnh như sau:

• Nhiễm trùng phổi và các vấn đề khác liên quan đến phổi: X-quang ngực có thể đưa ra bằng chứng về một số bệnh như ung thư phổi, viêm phổi hoặc lao.
• Ung thư vú: Chụp ảnh nhũ hoa là một dạng xét nghiệm X-quang đặc biệt, được dùng để kiểm tra các mô vú.
• Suy tim sung huyết: Các dấu hiệu của căn bệnh này được hiển thị cực kỳ rõ ràng trên tia X.
• Mạch máu bị chặn: Khi kiểm tra vấn đề này, người ra thường tiêm thêm một lượng chất tương phản chứa iot, giúp các phần trong hệ thống tuần hoàn nổi bật hơn, từ đó giúp bác sĩ quan sát được rõ ràng hơn trên tia X.

Bụng

X-quang có thể đưa ra một số kết luận ban đầu về các vấn đề ở vùng bụng. Cụ thể một số vấn đề thường được sử dụng X-quang để kiểm tra đó là:

• Kiểm tra khi nuốt phải vật lạ: Trẻ em thường hay nuốt phải những vật thể lạ trong quá trình vui chơi, chụp X-quang có thể thấy rõ được vị trí của vật thể đó.
• Các vấn đề liên quan đến đường tiêu hóa: Trong thuốc sổ thường có chứa Barium, đây là một chất tương phản có thể giúp bác sĩ phát hiện được những vấn đề đang có trong đường tiêu hóa của bệnh nhân.

Tác hại của tia X không mong muốn

Nhiều người cho rằng bức xạ X không an toàn vì nhiễm phóng xạ có thể gây ung thư hoặc đột biến tế bào. Lượng bức xạ tiếp xúc khi chụp X-quang sẽ phụ thuộc vào các cơ quan hoặc mô được kiểm tra, thường thì độ nhạy cảm của trẻ em sẽ cao hơn người trưởng thành.

Tuy nhiên, nhìn chung thì việc phơi nhiễm phóng xạ từ tia X là không cao và lợi ích mà nó đem lại vượt xa so với rủi ro. Nhưng nếu bạn đang mang thai thì nên thông báo trước cho bác sĩ trước khi chụp X-quang, mặc dù nguy cơ gây hại là tương đối nhỏ nhưng để an toàn tuyệt đối thì có thể chuyển qua hình thức khác như siêu âm.

Đối với một số trường hợp, khi tiêm chất phản quang có thể gây ra một số tác dụng phụ như ngứa, buồn nôn, cảm giác đỏ bừng, cảm thấy trong miệng có vị kim loại. Nhưng hiếm khi gây ra một số phản ứng nghiêm trọng như sốc phản vệ, tim ngừng đập, tụt huyết áp.

Tác hại đến từ bức xạ X mà chúng ta tạo ra có thể gây nguy hại đến các mô sống, tuy rủi ro là tương đối nhỏ nhưng sẽ tăng dần khi con người tiếp xúc tích lũy. Khi này nguy cơ tiến triển ung thư sẽ cao hơn và bức xạ X cũng được cho là có liên quan đến đục tinh thể ở mắt và bỏng da.

Một số yếu tố gây tổn hại cho người bệnh khi tiếp xúc với bức xạ X gồm có tiếp xúc tia X ở độ tuổi còn trẻ, số lần chụp X-quang nhiều. Hoặc đơn giản bệnh nhân tiếp xúc là nữ giới. 

Ứng dụng tia X trong đời sống của con người

Trong đời sống con hiện đại ngày nay, bức xạ X được ứng dụng rõ ràng nhất trong 2 lĩnh vực đó là Y học và công nghệ cơ khí. Dưới đây là chi tiết ứng dụng trong từng lĩnh vực.

Ứng dụng của tia X trong Y học

Đây được coi là ứng dụng nổi bật nhất trong xã hội ngày nay, không chỉ là một bước tiến mới trong lĩnh vực vật lý, bức xạ X còn đóng góp rất nhiều trong sự phát triển của y học hiện đại và thiết bị y tế. Các thiết bị này cung cấp hình ảnh mà mắt thường không thể thấy trong cơ thể người bệnh.

Một số thiết bị hiện đại ngày nay như máy X-quang, PET-CT, xạ trị, CT-Scanner,… Tất cả đang được sử dụng rộng rãi để chuẩn đoán và điều trị nhiều căn bệnh khác nhau.

Ứng dụng trong cơ khí 

Phương pháp chụp phóng xạ thông qua việc sử dụng bức xạ X phóng xuyên qua phim. Năng lượng truyền qua sẽ cho chúng ta biết được vị trí, hình ảnh rõ nét và chính xác của khuyết tật. Khi đó, các chuyên gia có thể kiểm tra được khuyết tật trong các sản phẩm, đặc biệt là sản phẩm đúc.

Với các thiết bị hiện đại đang được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực hiện nay. Đây được coi là phương pháp kiểm nghiệm không cần đến phá hủy vật thể được tin dùng nhất.

Kết luận

Tia X là gì? Cũng như những thông tin về loại tia này đã được chia sẻ đến với tất cả mọi người thông qua bài viết này. Với những thông tin mà chúng tôi mang lại, hy vọng mọi người có thể trau dồi thêm được lượng kiến thức mới, cũng như áp dụng được kiến thức về bức xạ X trong đời sống học tập và làm việc.