1895年11月8日，德国物理学家伦琴在进行阴极射线实验时，注意到放在射线管附近的荧光屏上发出微光，经过研究，他确定这些微光是由于射线管中发出的某种射线所致。因为当时对于这种射线的本质和属性还了解得很少，所以伦琴把它称为x射线，表示未知的意思。伦琴还发现这种射线具有极强的穿透力，可以穿透人体肌肉，使骨骼在荧光屏或照片上投下阴影。在夫人到实验室劝他去休息时，伦琴牵过夫人的手，放在荧光板和阴极射线管之间，荧光板上出现了夫人手骨和手指上婚戒的完整影像，这就是人类历史上的第一张x光照片。为了纪念伦琴的成就，x射线在许多国家都被称为伦琴射线，而伦琴也因为x射线的发现获得了世界上第一枚诺贝尔物理学奖章。
x射线是一种波长很短、能量很大的电磁波，其波长比可见光的波长更短，光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。x射线具有很强的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如黑纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光，还可以使空气发生电离。
伦琴公布发现x射线的消息及夫人手骨照片的第四天，一位美国医生就用x射线照相发现了伤员脚上的子弹，世界各地的医院也相继利用x射线为病人诊断，后来，x射线被进一步应用到金属探伤、晶体研究等方面。除了在各领域的实际应用，x射线的发现还表明原子内部存在复杂的结构，极大地促进了核物理的发展，引发了一系列诺贝尔奖传奇：贝克勒尔发现铀射线，居里夫妇发现钋和镭，汤姆逊发现电子……可以说，x射线的发现开创了原子物理学的新时代。
时至今日，x射线被广泛用于晶体结构分析、工业及医学等领域，对科学技术的发展产生了巨大而深远的影响。由于x射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光，故x射线可用于电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测研究领域；晶体的点阵结构可使x射线产生显著的衍射现象，x射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段；由于x射线波长短，能量高，具有很强的穿透力，可以用于检测金属材料和焊接部位的内部缺陷，在机械、石油、化工、航空、造船、安保、国防军工等部门，特别是在锅炉压力容器焊缝的检测中有极为广泛的应用。
x射线还被广泛应用于医学诊断和治疗，不论是骨折移位、骨性病变、不透光异物存留、心肺器质性疾病还是消化系统梗阻，医生一般都建议先照x光。除了简单的x光片外，ct同样是用x射线对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描，从而得到断面或立体的图像，主要对脊柱骨折、椎管病变、关节突关节病变等病人进行检查。此外，治疗肿瘤的一种放射性疗法就是用不同能量的x射线对人体病灶部分的细胞组织进行照射，从而使被照射的细胞组织受到破坏或抑制。
当然，由于x射线对人体存在一定的危害，我们在使用x射线时一定要做好防护。对x射线的防护同样遵循屏蔽防护、距离防护和时间防护原则，屏蔽防护是指在x射线源与人之间插入必要的吸收物质来降低照射量，通常使用原子序数较高的物质，如铅或含铅的物质，因此x光室的医生与护士会穿戴铅衣和铅手套；距离防护是利用x射线照射量与距离平方成反比的原理，通过增加x射线源与人体间的距离来减少照射量；时间防护则是减少照射时间。
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