X线实际上是一种波长极短、能量很大的电磁波。X线具有穿透性,但人体组织间有密度和厚度的差异，当X线透过人体不同组织时，被吸收的程度不同，经过显像处理后即可得到不同的影像。
产生X射线的简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X光光谱的连续部分，称之为轫致辐射。通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，同时放出波长在0.1nm左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线，此称为特性辐射。
物理特性
1、穿透作用。X射线因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来 。
2、电离作用。物质受X射线照射时，可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量，根据这个原理制成了X射线测量仪器。在电离作用下，气体能够导电；某些物质可以发生化学反应；在有机体内可以诱发各种生物效应 。
3、荧光作用。X射线波长很短不可见，但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时，可使物质发生荧光（可见光或紫外线），荧光的强弱与X射线量成正比。这种作用是X射线应用于透视的基础，利用这种荧光作用可制成荧光屏，用作透视时观察X射线通过人体组织的影像，也可制成增感屏，用作摄影时增强胶片的感光量。
4、热作用。物质所吸收的X射线能大部分被转变成热能，使物体温度升高 。
5、干涉、衍射、反射、折射作用。这些作用在X射线显微镜、波长测定和物质结构分析中都得到应用。
化学特性
1、感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比，当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。
2、着色作用。X射线长期照射某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等，可使其结晶体脱水而改变颜色。
生物特性
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。不同的生物细胞，对X射线有不同的敏感度，可用于治疗人体的某些疾病，特别是肿瘤的治疗。在利用X射线的同时，人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力障碍，白血病等射线伤害的问题，在应用X射线的同时，也应注意其对正常机体的伤害，注意采取防护措施 。
X射线诊断
X射线应用于医学诊断，依据X射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。由于X射线穿过人体时，受到不同程度的吸收，如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多，那么通过人体后的X射线量就不一样，这样便携带了人体各部密度分布的信息，在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别，因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比，结合临床表现、化验结果和病理诊断，即可判断人体某一部分是否正常。
工业领域
由于X射线具有很强的穿透力，除了在医学上用得到它，在工业上也用得着X射线来做工业探伤。X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。
x射线的危害与保护措施
——当X射线曝光时，工作人员应该站在控制板后面 。
——当病人需要扶或抱着时，工作人员要戴上铅桾和铅手套 。
——非放射室人员不得随便进入X光室，如果需要其他，人员在场当X射线曝光时，让他们也站在控制台后面。
——当进行放射线操作时，可能会被X射线伤害，可戴上能测定照射量的遗光胶片，并定期检查遮光胶片。
——只有接到医生或有资格的医务人员的X光拍片申请单，才拍照X光照片。
X射线是可以引起伤害的。X射线是看不见、感觉不到的射线当你处于X射线射束之中时，也不会马上有感觉。常处于X光机周的操作者或反复被X射线检查的患者，对其健康会产生持久性的伤害，还应该记住，不仅X射线的直接射束能引起伤害，散在的X射线也有伤害性。
当你进行X射线曝光时，X光管附近的任何地方都不安全，只有控制板的后面是安全的除病人之外，不允许其他任何人进入X光室，如果患者需要搀扶或病儿需要抱着进行X线照射时，病儿的父母或扶病人的亲友，也须穿戴铅裙，戴铅手套。当进行X线光时，不要让医院不穿铅裙、不戴铅手套的护土或其他人员搀扶病人 。
由于病人并不经常进行X线照射，而且只对病人身体的一小部分进行照射，因此病人受X线的危害性非常小，但是要务必争取一次成功，这样可以免进行第二次X线照射 。
X线操作者、医生、护士常年累月在X光室工作，会受到X射线的危害，但是如果他们随时注意，按操作规程进行，X射线的危害是可以避免的 。

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