Wilhelm Roentgen a descoperit razele X în 1895 (pentru care a primit Premiul Nobel în 1901) și a deschis astfel o nouă fereastră pentru lume. Pe 16 ianuarie 1896, New York Times a publicat o radiografie a mâinii dnei Roentgen. În scurtă vreme oamenii aveau să se minuneze la fotografii ce arătau structura osoasă a corpului uman.

Încă din februarie 1896, razele X aveau să fie folosite în medicină pentru a observa oasele rupte. Prima astfel de observație, a fracturii brațului unui pacient, a fost făcută de către doi medici la colegiul Darmouth în SUA. Destul de repede, alte aplicații ale razelor X au fost dezvoltate, incluzând scanarea bagajelor de către agenții vamali.

Imagine stânga: observarea unei fracturi în februarie 1896: medicii G. și E. Frost (în imagine) au fost primii ce au folosit razele X în scopuri medicale; imagine dreapta: scanarea bagajelor de către vameșii francezi în 1897.

Razele X au atras atenția multor medici, care le-au folosit pentru a diagnostica fracturile și obiectele străine în interiorul țesutului. La sfârșitul sec. XIX, medicina era în particular orientată către patologia organelor individuale. Îmbunătățiri continue permiteau medicilor sa “fotografieze” cu faze X toate organele interne cu ajutorul “mediilor de contrast” – substanțe opace care se arătau la folosirea razelor X. Razele X erau de asemenea folosite în terapie, de exemplu la tratarea afecțiunilor pielii. Totuși, s-a constatat rapid că pentru această terapie este necesară radiație cu energie mai mare.

Razele X au devenit cu adevărat importante în timpul Primului Război Mondial. Marie Curie, împreună cu fiica sa Irene au pus bazele unei rețele de centre medicale radiologice pentru a ajuta la îmbunătățirea diagnosticării fracturilor și bolilor pulmonare în rândul soldaților. În plus de aceasta, multe vehicule specializate cu aparate de raze X (numite “Les Petites Curies”) acopereau zonele de bătălie. Marie Curie a scris o carte despre acest subiect: “Radiologia în Război” (1921).

Razele X sunt un tip de radiație electromagnetică. Ele sunt produse artificial într-un tub catodic, unde un catod fierbinte emite electroni ce sunt accelerați de o tensiune electrică mare pentru a lovi o țintă metalică cu mare viteza și a produce “raze invizibile”.

Aceste raze sunt parțial rezultatul unei fluorescențe excitate în metal, și parțial ceea ce este numit efectul de radiație Bremsstrahlung. Cel din urmă apare ca rezultatul schimbării rapide de direcție a electronilor în vecinătatea nucleelor atomice ale metalului.
Un alt mod în care razele X pot fi produse este când energia inițială mare a unui electron scoate alt electron din păturile interioare. Atunci un electron din păturile superioare va trece în locul rămas vacant iar excesul de energie va fi emis sub forma unei raze X.

Într-un tub de raze X, electronii sunt accelerați la o energie de 30 până la 150 de keV pentru a lovi o țintă de Tungsten care produce radiație X de la 1 eV la 150 de keV cu o intensitate maximă între aceste valori și două picuri la 59 și 67 de keV (tranziții electronice în atomii de tungsten). Pentru aplicațiile medicale sunt folosite raze X cu energii mai mici din motive de siguranță. Pentru țesuturile moi, de exemplu la mamograme, o energie tipică este 20 keV, pe când pentru cele tari (oase) se folosesc totuși energii mai înalte (în jur de 150 keV).

Oamenii sunt deseori îngrijorați de expunerea la radiații în timpul examinărilor medicale. Totuși, fiecare este supus la radiații din surse naturale în decursul vieții, de la raze cosmice, radon în atmosferă, sol și roci, până și din apa și mâncare.

Este util să facem următoarele comparații:

Sursa	Doza echivalentă
Radiografie piept	100 μSv
Locuit în clădire de beton/cărămidă/piatră 1 an	70 μSv
Zbor de la Londra la New York	40 μSv
Doza zilnică din fondul natural	10 μSv
Radiografie dentară	5 μSv
Mâncatul unei banane	0.1 μSv

Precum se vede, pana și mâncatul unei banane duce la expunerea la radiații. Principala sursa la aceasta este potasiul, care în natură conține 0.0117% din izotopul instabil ⁴⁰K.

Fiecare tip de radiație electromagnetică este caracterizată de o lungime de undă (λ) sau echivalent de o energie (E = hc/2λπ, unde h este constanta Planck (h = 6.626×10^-27 erg/s), c este viteza luminii în vid (c = 2.9979·10¹⁰ cm/s).

Lungimea de undă a razelor X este între 0.01 nm și 10 nm, corespunzător unei plaje de energii de la 1keV la 150keV. Comparați cu lungimea de undă a luminii vizibile de la Soare, între 400 și 750nm.

Singurul tip de radiație electromagnetică cunoscută cu o energie mai mare decât razele X sunt razele gama (γ). Razele gama sunt folosite în medicina nucleară, unde se utilizează o plaja de energii de la 60 la 510keV.

Spectrul electromagnetic, de la undele radio la razele γ (Credit imagine: ESA).