หากใครเคยประสบอุบัติเหตุถึงขั้นกระดูกร้าวหรือกระดูกหัก คงคุ้นเคยดีกับแผ่นฟิล์มสีดำและเงาสีขาว ๆ จากการเอกซเรย์ ที่บ่งบอกว่า กระดูกภายในร่างกายของเรามีการแตกหักเสียหายที่ตำแหน่งใด มากน้อยแค่ไหน และอย่างไรบ้าง นั่นเพราะความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ และการค้นพบรังสีเอกซ์ของวิลเฮล์ม คอนราด เรินต์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ซึ่งการค้นพบรังสีเอกซ์นี้เองก็ทำให้เขาเป็นคนแรกที่ได้รับรางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ในปี 1901 อย่างไรก็ตาม เขาปฏิเสธที่จะจดสิทธิบัตรเพราะต้องการให้มนุษยชาติได้ใช้ประโยชน์สูงสุดจากการค้นพบดังกล่าว

รังสีเอกซ์คืออะไร

รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งเช่นเดียวกับคลื่นไมโครเวฟ อินฟราเรด แสงขาว อัลตราไวโอเลต และรังสีแกมมา โดยรังสีเอกซ์เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง มีสมบัติบางประการเหมือนคลื่น และสมบัติบางประการเหมือนอนุภาค มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 0.01-10 นาโนเมตร ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่อยู่ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตกับรังสีแกมมา และมีความถี่อยู่ในช่วง 3x10¹⁶ ถึง 3x10¹⁹ Hz

แหล่งกำเนิดของรังสีเอกซ์ตามธรรมชาติ ได้แก่ ก๊าซเรดอน ปรากฏการณ์ฟ้าผ่า และรังสีคอสมิก ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงระดับชั้นพลังงานของอิเล็กตรอน (ออบิทัล) ที่อยู่รอบนิวเคลียสเมื่อได้รับการกระตุ้น แต่มันจะพยายามกลับสู่สภาวะปกติโดยการย้ายจากระดับชั้นพลังงานที่สูงกว่าไปอยู่ในระดับชั้นพลังงานที่ต่ำกว่าของอิเล็กตรอน และปลดปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งออกมา พลังงานนี้เป็นพลังงานพิเศษที่อยู่ในรูปแบบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือโฟตอน เรียกว่า รังสีเอกซ์ (x-rays)

ประเภทของรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ฮาร์ดเอกซเรย์ (Hard x-rays) และซอฟต์เอกซเรย์ (Soft x-rays)
1. ฮาร์ดเอกซเรย์ (Hard x-rays) เป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูง มากกว่า 5-10 keV จึงมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูง มักถูกนำมาใช้ทางการแพทย์ เช่น การเอกซเรย์กระดูก เนื่องจากมันมีอำนาจทะลุทะลวงเนื้อเยื่อแต่ไม่สามารถผ่านกระดูกได้ และรักษาความปลอดภัยในสนามบิน เช่น การตรวจหาวัตถุต้องสงสัย
2. ซอฟต์เอกซเรย์ (Soft x-rays) เป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานต่ำกว่าฮาร์ดเอกซเรย์ จึงมีอำนาจทะลุทะลวงน้ำได้ลึกประมาณ 1 ไมโครเมตรเท่านั้น  

การค้นพบรังสีเอกซ์

นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม คอนราด เรินต์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ค้นพบรังสีเอกซ์โดยบังเอิญในปี 1895 จากการศึกษารังสีแคโทดภายในหลอดสุญญากาศ เขาตั้งข้อสังเกตว่ามีรังสีชนิดหนึ่งที่มองไม่เห็นและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง และเรียกมันว่า รังสีเอกซ์ อย่างไรก็ตาม เป็นโชคดีของเรินต์เกนที่ไม่ได้รับอันตรายจากรังสีเอกซ์แต่อย่างใด เนื่องจากอุปกรณ์ทดลองมีส่วนป้องกันเขาไว้ โดยหลังการค้นพบรังสีปริศนาที่เขาเรียกว่า รังสีเอกซ์ ในห้องทดลอง เรินต์เกนยังคงทำการศึกษาถึงอำนาจทะลุทะลวงของมันต่อไป และได้ถ่ายภาพมือภรรยาของเขาด้วยรังสีเอกซ์ไว้เป็นภาพแรกด้วย

นอกจากเรินต์เกนแล้ว ยังมีนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานร่วมกับรังสีเอกซ์อย่าง Clarence Dally เขาคือผู้ช่วยของโทมัส เอดิสัน ซึ่งได้ทำการศึกษาและทำงานร่วมกับหลอดทดลองรังสีเอกซ์เป็นเวลาหลายปี แต่ผลจากการสัมผัสกับรังสีเอกซ์ทำให้ผมของเขาเริ่มร่วง ผิวหนังของเขาเป็นแผลที่ไม่สามารถรักษาได้ มือของเขาที่สัมผัสกับรังสีเอกซ์ได้ไหม้และกลายเป็นมะเร็ง เขาถูกตัดแขนทั้งสองข้างออกไป และเป็นมนุษย์คนแรกที่เสียชีวิตลงจากรังสีเอกซ์ด้วยวัยเพียง 39 ปี

ประโยชน์ของรังสีเอกซ์

ความเสียสละของนักวิทยาศาสตร์นำมาซึ่งการค้นพบที่เป็นประโยชน์ของมวลมนุษยชาติ โดยเฉพาะประโยชน์ทางการแพทย์ เพราะภายหลังมีการนำรังสีเอกซ์มาใช้ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ เช่น การตรวจหามะเร็งปอด นิ่วในไต การถ่ายภาพโครงสร้างกระดูกและฟัน ตลอดจนนำมาใช้ในการรักษา ซึ่งเกิดจากการที่ Emil Grubbe จาก Hahnemann Medical College สังเกตว่า ผิวหนังที่มือของเขาหลุดลอกหลังจากวางมือบนเครื่องผลิตรังสีเอกซ์ เขาจึงแนะนำให้ทดลองใช้รังสีเอกซ์กับผู้ป่วยมะเร็งเต้านมที่หมดหวังในการรักษาแล้ว และผลปรากฏว่ามะเร็งของเธอหดเล็กลงและดูเหมือนอาการจะดีขึ้น การรักษาด้วยรังสีเอกซ์จึงถือกำเนิดขึ้น

นอกจากนี้ยังมีการใช้ประโยชน์จากรังสีเอกซ์อีกมากมายอย่างการถ่ายภาพรังสีอุตสาหกรรม การรักษาความปลอดภัยสนามบิน การสร้างสรรค์งานศิลปะ การถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ เป็นต้น