X-ray radiation is electromagnetic radiation used for imaging internal structures in medicine and materials.Le rayonnement X est une partie du spectre électromagnétique avec des longueurs d'onde de 0,01 à 10 nanomètres, ce qui correspond à des énergies de photons d'environ 100 eV à environ 100 keV. Il pénètre les substances d'autant plus que leur densité et leur numéro atomique sont faibles. En astronomie, les rayons X sont émis par du gaz chaud à des températures de millions de degrés, par exemple dans les couronnes d'étoiles, les disques d'accrétion des trous noirs et les restes de supernovas.
Wilhelm Conrad Röntgen découvrit les rayons X le 8 novembre 1895 en expérimentant avec les rayons cathodiques. Il remarqua la luminescence d'un écran de platinocyanure de baryum même avec le tube fermé et appela ces rayons inconnus (X). En 1901, Röntgen reçut le prix Nobel. En 1912, Max von Laue et ses collaborateurs démontrèrent la nature ondulatoire des rayons X par diffraction sur des cristaux, ce qui permit le développement de l'analyse structurale par rayons X. Arthur Compton expliqua en 1923 la diffusion des rayons X sur les électrons (effet Compton), confirmant les propriétés corpusculaires du rayonnement. William Lawrence Bragg et son père établirent la loi de Bragg, devenant les fondateurs de la cristallographie.
Lors de la collision d'électrons rapides avec l'anode dans un tube à rayons X, le freinage brutal produit un rayonnement de freinage avec un spectre continu, limité par la longueur d'onde minimale λ_min = hc/(eU), où U est la tension aux bornes du tube. Les électrons arrachent également des électrons internes des atomes de l'anode ; lorsque les vacances sont comblées, des quanta d'énergie caractéristiques du matériau sont émis, donnant un spectre de raies. Selon la loi de Bragg, la réflexion des rayons X sur les plans cristallins obéit à la condition nλ = 2d sin θ, utilisée pour l'analyse structurale. La diffusion Compton est décrite par le changement de longueur d'onde Δλ = (h/(m_e c))(1 - cos θ).
En médecine, il traverse le corps pour révéler les fractures ; dans les aéroports, il scanne les bagages sans les ouvrir.
Les télescopes à rayons X sur satellites captent le rayonnement des étoiles à neutrons ; un seul de ces objets peut briller en rayons X comme un million de soleils.
| \mathbf{F} | variable | Radiation flux vector — radiation flux watt per square metre |
| \kappa | variable | Opacity (mass absorption coefficient) — opacité square metre per kilogram |
| \rho | variable | Mass density — masse volumique kilogram per cubic metre |
| e_{\text{rad}} | variable | Radiation energy density — densité d'énergie joule per cubic metre |
| c | constante | Speed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second |
| \nabla | opérateur | Spatial gradient — nabla operator |
