Ο Wilhelm Röntgen ανακάλυψε τις ακτίνες Χ το 1895 (για τις οποίες του απονεμήθηκε το βραβείο Nobel το 1901) και άνοιξε έτσι ένα νέο παράθυρο στον κόσμο. Στις 16 Ιανουαρίου 1896, οι New York Times δημοσίευσαν ακτινογραφία του χεριού της κ. Röntgen. Πολύ σύντομα, οι άνθρωποι θαύμαζαν φωτογραφίες που έδειχναν την ανθρώπινη οστική δομή.

Ήδη από τον Φεβρουάριο του 1896, οι ακτίνες Χ χρησιμοποιήθηκαν στην ιατρική για την παρατήρηση σπασμένων οστών: η πρώτη τέτοια παρατήρηση, κατάγματος στο βραχίονα ασθενούς, πραγματοποιήθηκε από δύο γιατρούς στο Dartmouth College των ΗΠΑ. Πολύ σύντομα βρέθηκαν και άλλες εφαρμογές των ακτίνων Χ, συμπεριλαμβανομένης της σάρωσης αποσκευών από τελωνειακούς.

Εικόνες: αριστερά - παρατήρηση κατάγματος τον Φεβρουάριο του 1896: οι γιατροί G. και E. Frost (εικονίζονται) ήταν οι πρώτοι που χρησιμοποίησαν ακτίνες Χ για ιατρικούς σκοπούς, και δεξιά - σάρωση αποσκευών από Γάλλους τελωνειακούς, 1897.

Οι ακτίνες Χ τράβηξαν την προσοχή πολλών γιατρών, οι οποίοι τις χρησιμοποίησαν για τη διάγνωση καταγμάτων και ξένων σωμάτων μέσα στους ιστούς. Στα τέλη του 19ου αιώνα, η ιατρική έδινε ιδιαίτερη προσοχή στην παθολογία των μεμονωμένων οργάνων. Συνεχείς βελτιώσεις επέτρεψαν στους γιατρούς να παίρνουν ακτινογραφίες όλων των εσωτερικών οργάνων με «μέσα αντίθεσης» — αδιαφανείς ουσίες που εμφανίζονταν στις ακτινογραφίες. Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιήθηκαν επίσης θεραπευτικά, για παράδειγμα στην αντιμετώπιση δερματικών παθήσεων. Ωστόσο, σύντομα έγινε αντιληπτό ότι για αυτόν τον τύπο θεραπείας απαιτούνταν ακτινοβολία υψηλότερης ενέργειας.

Οι ακτίνες Χ βρήκαν πραγματικά την αξία τους κατά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο. Η Marie Curie μαζί με την κόρη της Irene δημιούργησε δίκτυο ιατρικών ακτινολογικών κέντρων για τη βελτίωση της διάγνωσης καταγμάτων και πνευμονικών παθήσεων σε στρατιώτες. Επιπλέον, πολλά ειδικά οχήματα εξοπλισμένα με συσκευές ακτίνων Χ (γνωστά ως “Les Petites Curies”) κάλυπταν τα πεδία των μαχών. Η Marie Curie συνέγραψε βιβλίο για αυτό: «Ακτινολογία στον Πόλεμο» (1921).

Οι ακτίνες Χ αποτελούν τύπο ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Παράγονται τεχνητά σε καθοδικό σωλήνα, όπου μια θερμή κάθοδος εκπέμπει ηλεκτρόνια που επιταχύνονται από υψηλή τάση και χτυπούν μεταλλικό στόχο με υψηλές ταχύτητες, παράγοντας «αόρατες ακτίνες».

Αυτές οι ακτίνες είναι εν μέρει αποτέλεσμα φθορισμού που διεγείρεται στα άτομα του μετάλλου, και εν μέρει της λεγόμενης ακτινοβολίας Bremsstrahlung. Η τελευταία εμφανίζεται ως αποτέλεσμα ραγδαίων αλλαγών κατεύθυνσης των ηλεκτρονίων κοντά στους ατομικούς πυρήνες του μετάλλου.
Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο μπορούν να παραχθούν ακτίνες Χ είναι όταν το αρχικό ηλεκτρόνιο υψηλής ενέργειας εκτινάσσει ένα από τα ηλεκτρόνια της εσωτερικής ηλεκτρονικής στοιβάδας. Τότε ένα από τα ηλεκτρόνια υψηλότερης ενέργειας μεταπίπτει στην εσωτερική στοιβάδα για να καλύψει το κενό και εκπέμπει την πλεονάζουσα ενέργειά του με τη μορφή ακτίνας Χ.

Σε ένα σωλήνα ακτίνων Χ, τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται σε ενέργεια 30 έως 150 keV, χτυπώντας στόχο βολφραμίου που παράγει ακτινοβολία Χ με ενέργειες από 1 eV έως 150 keV, με μέγιστη ένταση ενδιάμεσα και δύο κορυφές στα 59 και 67 keV (πρόκειται για τις ηλεκτρονικές μεταπτώσεις στα άτομα του βολφραμίου). Για ιατρικές εφαρμογές, χρησιμοποιούνται χαμηλότερες ενέργειες ακτίνων Χ για λόγους ασφαλείας. Ενώ τα 20 keV είναι τυπική ενέργεια για ακτινογραφίες μαλακών ιστών, για παράδειγμα μαστογραφίες, υψηλότερες ενέργειες (γύρω στα 150 keV) χρησιμοποιούνται για σκληρούς ιστούς, για παράδειγμα τα οστά.

Συχνά κάποιος ανησυχεί για την έκθεση στην ακτινοβολία κατά τις ιατρικές εξετάσεις με ακτίνες Χ. Ωστόσο, ο καθένας εκτίθεται σε πηγές φυσικής ακτινοβολίας καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του — από κοσμικές ακτίνες, ραδόνιο στην ατμόσφαιρα, από το έδαφος και τα πετρώματα, ακόμα και από τρόφιμα και νερό.

Αξίζει να συγκρίνουμε αυτές τις συνεισφορές:

Πηγή	Ισοδύναμη δόση
Ακτινογραφία θώρακα	100 μSv
Διαμονή σε πέτρινο, τούβλινο ή τσιμεντένιο κτίριο για ένα χρόνο	70 μSv
Πτήση από το Λονδίνο στη Νέα Υόρκη	40 μSv
Μέση ημερήσια δόση φυσικής ακτινοβολίας υποβάθρου	10 μSv
Οδοντιατρική ακτινογραφία	5 μSv
Κατανάλωση μιας μπανάνας	0.1 μSv

Όπως φαίνεται, ακόμα και η κατανάλωση μιας μπανάνας εκθέτει σε δόση ακτινοβολίας. Η κύρια πηγή είναι το κάλιο, το οποίο στη φύση περιέχει 0.0117% του ασταθούς ισοτόπου ⁴⁰K.

Κάθε μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χαρακτηρίζεται από ένα μήκος κύματος (λ) ή ισοδύναμα από μια ενέργεια (E = hc/2λπ, όπου h είναι η σταθερά του Planck (h = 6.626×10^-27 erg/s), c είναι η ταχύτητα του φωτός στο κενό (c = 2.9979·10¹⁰ cm/s).

Το εύρος μήκους κύματος των ακτίνων Χ κυμαίνεται από 0.01 nm έως 10 nm, που αντιστοιχεί σε εύρος ενεργειών από 1 keV (10³ eV) έως 150 keV. Συγκρίνετε αυτό με το εύρος μήκους κύματος του ορατού ηλιακού φωτός, που εκτείνεται από 400 nm έως 750 nm.

Ο μόνος γνωστός τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με περισσότερη ενέργεια από τις ακτίνες Χ είναι οι ακτίνες γάμμα (γ). Οι ακτίνες γάμμα χρησιμοποιούνται στην πυρηνική ιατρική, όπου οι γιατροί χρησιμοποιούν ακτινοβολία γ με ενέργειες μεταξύ 60 και 510 keV.

Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, από τα ραδιοκύματα έως τις ακτίνες γ (Εύσημα εικόνας: ESA).