Wilhelm Röntgen löysi röntgensäteet vuonna 1895 (mistä hänelle myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 1901) ja avasi näin uuden ikkunan maailmaan. 16. tammikuuta 1896 New York Times julkaisi röntgenkuvan rouva Röntgenin kädestä. Hyvin pian ihmiset ihmettelivät valokuvia, jotka näyttivät ihmisen luuston rakenteen.

Jo helmikuussa 1896 röntgensäteitä käytettiin lääketieteessä murtuneiden luiden tarkasteluun: ensimmäisen tällaisen havainnon, potilaan käsivarren murtuman, tekivät kaksi lääkäriä Dartmouth Collegessa Yhdysvalloissa. Pian löytyi muitakin röntgensäteiden sovelluksia, muun muassa matkatavaroiden läpivalaisu tullivirkailijoiden toimesta.

Kuvat: vasemmalla – murtuman tarkastelu helmikuussa 1896: lääkärit G. ja E. Frost (kuvassa) käyttivät ensimmäisinä röntgensäteitä lääketieteellisiin tarkoituksiin; oikealla – ranskalaisten tullivirkailijoiden tekemä matkatavaroiden läpivalaisu, 1897.

Röntgensäteet herättivät monien lääkärien kiinnostuksen, ja he alkoivat käyttää niitä murtumien ja kudoksissa olevien vierasesineiden diagnosointiin. 1800-luvun lopulla lääketiede kiinnitti erityistä huomiota yksittäisten elinten patologiaan. Jatkuvat parannukset mahdollistivat kaikkien sisäelinten röntgenkuvauksen «varjoaineiden» avulla – nämä ovat läpinäkymättömiä aineita, jotka näkyvät röntgenkuvissa. Röntgensäteitä käytettiin myös hoidossa, esimerkiksi ihosairauksien hoidossa. Pian kuitenkin ymmärrettiin, että tämänkaltainen hoito vaatii suurempienergistä säteilyä.

Röntgensäteet tulivat todella omiin oikeuksiinsa ensimmäisen maailmansodan aikana. Marie Curie perusti yhdessä tyttärensä Irènen kanssa lääketieteellisten radiologisten keskusten verkoston parantamaan sotilaiden murtumien ja keuhkosairauksien diagnosointia. Lisäksi lukuisat röntgenlaitteilla varustetut erikoisajoneuvot (nimeltään “Les Petites Curies”) kiersivät taistelukentillä. Marie Curie kirjoitti tästä kirjan: “Radiologia sodassa” (1921).

Röntgensäteily on sähkömagneettisen säteilyn muoto. Sitä tuotetaan keinotekoisesti katodiputkessa, jossa kuuma katodi lähettää elektroneja, jotka kiihdytetään suurella jännitteellä osumaan suurella nopeudella metallikohtioon, jolloin syntyy «näkymättömiä säteitä».

Nämä säteet syntyvät osittain metallin atomeissa viritetystä fluoresenssista ja osittain niin sanotusta jarrutussäteilystä (Bremsstrahlung) . Jälkimmäinen syntyy elektronien nopeista suunnanmuutoksista metallin atomiytimien läheisyydessä.
Röntgensäteitä voi syntyä myös silloin, kun alkuperäinen suurienerginen elektroni lyö irti yhden sisemmän elektronikuoren elektroneista. Tällöin jokin korkeamman energian elektroni putoaa sisemmälle kuorelle täyttämään aukon ja luovuttaa ylimääräisen energiansa röntgenkvanttina.

Röntgenputkessa elektronit kiihdytetään 30–150 keV:n energiaan, ja ne osuvat volframikohtioon, joka tuottaa röntgensäteilyä energioilla 1 eV:stä 150 keV:iin siten, että intensiteetin maksimi on näiden välissä ja huiput ovat 59 ja 67 keV:ssä (nämä ovat volframiatomien elektronisiirtymiä). Lääketieteellisissä sovelluksissa käytetään turvallisuussyistä pienempiä röntgenenergioita. Kun 20 keV on tyypillinen energia pehmytkudosten kuvauksessa, esimerkiksi mammografiassa, kovien kudosten kuten luun kuvauksessa käytetään suurempia energioita (noin 150 keV).

Usein ollaan huolissaan säteilyaltistuksesta lääketieteellisissä röntgentutkimuksissa. Jokainen altistuu kuitenkin koko elämänsä ajan luonnollisille säteilylähteille: kosmiselle säteilylle, ilmakehän, maaperän ja kallioperän radonille ja jopa ravinnolle ja vedelle.

Näitä osuuksia kannattaa verrata:

Lähde	Ekvivalenttiannos
Keuhkojen röntgenkuvaus	100 μSv
Vuoden asuminen kivi-, tiili- tai betonirakennuksessa	70 μSv
Lento Lontoosta New Yorkiin	40 μSv
Keskimääräinen päivittäinen luonnon taustasäteilyannos	10 μSv
Hammasröntgen	5 μSv
Yhden banaanin syöminen	0,1 μSv

Kuten näkyy, jopa banaanin syöminen altistaa säteilyannokselle. Pääasiallinen lähde on kalium, jossa on luonnossa 0,0117 % epästabiilia isotooppia ⁴⁰K.

Jokaista sähkömagneettisen säteilyn muotoa luonnehtii aallonpituus (λ) tai vastaavasti energia (E = hc/2λπ, jossa h on Planckin vakio (h = 6,626×10^-27 erg/s) ja c on valon nopeus tyhjiössä (c = 2,9979·10¹⁰ cm/s).  

Röntgensäteiden aallonpituusalue on 0,01 nm:stä 10 nm:iin, mikä vastaa energia-aluetta 1 keV:stä (103 eV) 150 keV:iin. Vertaa tätä näkyvän auringonvalon aallonpituusalueeseen, joka ulottuu 400 nm:stä 750 nm:iin.

Ainoa tunnettu sähkömagneettisen säteilyn laji, jolla on enemmän energiaa kuin röntgensäteillä, ovat gammasäteet (γ). Gammasäteitä käytetään isotooppilääketieteessä, jossa lääkärit hyödyntävät γ-säteilyä energioilla 60–510 keV.

Sähkömagneettinen spektri, radioaalloista γ-säteisiin (Kuva: ESA).