X射线或X辐射是一种穿透形式的高能电磁辐射。大多数X射线的波长范围为10皮米至10纳米，对应的频率范围为30petahertz至30exahertz（30×1015Hz至30×1018Hz），能量范围为124eV至124keV。X射线的波长比紫外线短，通常比伽马射线长。在许多语言中，X辐射被称为伦琴辐射，以德国科学家威廉·康拉德·伦琴的名字命名，他于1895年11月8日发现了它。他将其命名为X辐射，以表示一种未知类型的辐射。英语中X-ray（s）的拼写包括变体X-ray（s）、X-ray（s）和X-ray（s）。
在1895年被发现之前，X射线只是一种从实验放电管中发出的不明辐射。研究这种电子管产生的阴极射线的科学家注意到了它们，这种电子管是1869年首次观察到的高能电子束。许多早期的克鲁克斯管（发明于1875年左右）无疑会辐射X射线，因为早期的研究人员注意到了可归因于它们的效应，如下所述。克鲁克斯管通过几千伏到100千伏之间的高直流电压电离管子中的残余空气来产生自由电子。这个电压将来自阴极的电子加速到足够高的速度，当它们撞击阳极或电子管的玻璃壁时，就会产生X射线。
1895年11月8日，德国物理学教授威廉·伦琴在用伦纳德管和克鲁克斯管做实验时偶然发现了X射线，并开始对其进行研究。他写了一份初步报告“关于一种新的射线：初步通信”，并于1895年12月28日将其提交给维尔茨堡的《物理医学学会杂志》。这是第一篇关于X射线的论文。伦琴将这种辐射称为“ X ”，表示这是一种未知类型的辐射。尽管他的许多同事（不顾伦琴的强烈反对）建议称它们为伦琴射线，但这个名字还是被保留了下来。在许多语言中，包括德语、匈牙利语、乌克兰语、丹麦语、波兰语、保加利亚语、瑞典语、芬兰语、爱沙尼亚语、土耳其语、俄语、拉脱维亚语、日语、荷兰语、格鲁吉亚语、希伯来语和挪威语，仍然这样称呼他们。伦琴因他的发现获得了第一个诺贝尔物理学奖。
X射线的许多应用立即引起了人们的极大兴趣。车间开始制造用于产生X射线的克鲁克斯管的专门版本，这些第一代冷阴极或克鲁克斯X射线管一直使用到大约1920年。
具有高光子能量（高于5–10 Kev，低于0.2–0.1 nm波长）的X射线被称为硬X射线，而具有较低能量（和较长波长）的X射线被称为软X射线。[64]由于其穿透能力，硬X射线被广泛用于对物体内部进行成像，例如，在医学射线照相术和机场安检中。除了该方法本身之外，术语X射线被转喻地用于指使用该方法产生的射线照相图像。由于硬X射线的波长与原子的大小相似，因此它们也可用于通过X射线晶体学确定晶体结构。相比之下，软X射线在空气中容易被吸收。600eV（~2nm）X射线在水中的衰减长度小于1微米。
X射线主要通过三种方式与物质相互作用：光吸收、康普顿散射和瑞利散射。这些相互作用的强度取决于X射线的能量和材料的元素组成，但不太取决于化学性质，因为X射线光子能量比化学结合能高得多。光吸收或光电吸收是软X射线领域和较低硬X射线能量的主要相互作用机制。在较高的能量下，康普顿散射占主导地位。
自从伦琴发现X射线可以识别骨骼结构以来，X射线已被用于医学成像。第一次医学应用是在他关于这个主题的论文发表后不到一个月。截至2010年，全世界共进行了50亿次医学影像检查。2006年，医学成像产生的辐射照射约占美国电离辐射照射总量的50%。
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