主な違い – X線 vs 超音波

現在、X線と超音波は、多くの産業、科学、医療分野で使用されています。

医療では、X線と超音波の両方が体内の一部の疾患を特定するために使用されます。

いずれにせよ、X線と超音波は非常に異なるものです。

X線と超音波の主な違いは、X線が電磁気の横波であるのに対し、超音波は機械的な縦波音波であることです。

また、X線は媒体中の原子をイオン化することができますが、超音波はイオン化することができません。

X線と超音波の間には、このような違いが何十個もあります。

それらの違いのいくつかをこの記事で紹介します。

X線とは

X線は、ヴィルヘルム・レントゲンによって発見された高周波の電磁波です。

周波数fのX線光子のエネルギーは、E=hfで与えられる（hはプランク定数）。

通常、100eV～100keVのエネルギーを持つ電磁波がX線とみなされる。

5keV以下のX線は軟X線と呼ばれる。

透過力が弱い。

5keV以上の高エネルギーX線は硬X線と呼ばれます。

硬X線は組織を透過することができるため、X線撮影に広く用いられています。

また、高エネルギーX線は、医学の分野ではがん治療として利用されています。

X線の波長は可視光線よりはるかに短く、原子半径と同程度です。

そのため、X線を使うことでより高い解像度を得ることができる（X線結晶学）。

一般に、X線の発生にはX線管が使われる。

しかし、X線管は入力されたエネルギーの大部分が廃熱として放出されるため、効率的な方法とは言えません。

一部の用途では、X線管の代わりに効率的な手法を用いた小型の粒子加速器が使用されています。

X線は高エネルギーです。

そのため、中性の原子や分子を電離させることができます。

X線の被曝は、その電離能力の結果、癌のリスクを増加させる。

簡単に言えば、X線は癌の治療に非常に有効です。

しかし、同じ治療法でも、残念ながら発がん性物質となることがあるのです。

超音波とは

人間の可聴域は通常、20Hz～20kHzとされています。

そのため、この範囲内の音を可聴音と呼びます。

人間の可聴域を超える音は超音波と呼ばれます。

つまり、20kHzを超える周波数の音波を超音波と呼んでいます。

つまり、超音波は機械的な音響波なのです。

伝播のためには媒質が必要です。

人間の耳は超音波を感じることができませんが、コウモリやイルカなどの一部の動物は超音波を発生させ、聞くことができます。

彼らは、真っ暗闇でのナビゲーションに超音波を使用しています。

これらの動物は、超音波の自然発生源／検出器です。

超音波は、医療、産業、通信、軍事、ナビゲーション、研究など、さまざまな分野で応用されています。

特に、超音波の応用は医療（超音波検査）において重要な役割を担っています。

超音波検査は非常に効果的で、安全かつ無害な診断技術です。

医療用超音波装置の多くは、反射した超音波のドップラーシフトとエコー時間を利用して、臓器や体内の構成要素から必要な情報を収集するものです。

Normally, piezoelectric crystals are used to produce ultrasound. Piezoelectric crystals can be deformed by applying a potential difference. This effect is referred to as the inverse piezoelectric effect. The degree of the mechanical deformation depends on the potential difference applied. Higher the potential difference higher the deformation. So, these crystals can be oscillated with a desired frequency by applying an AC voltage, and the oscillating crystal produces ultrasounds.

X線と超音波の違い

波の種類

X線は電磁波。

超音波は機械的な音響波です。

波の性質

X線は横波です。

伝搬に物質的な媒質は必要ない。

超音波は縦波です。

伝播には物質的な媒質が必要である。

フリークエンシー

X線の周波数は3Hzから3Hzです。

超音波の周波数は、人間の聴覚の高次限界（20000Hz）以上。

アプリケーション

X線は、蛍光X線分析（非破壊元素分析）、医療用X線撮影装置、X線リソグラフィー、X線治療、X線結晶学などに利用されています。

超音波の用途としては、超音波イメージング、ソナー装置、非破壊検査、音響顕微鏡、超音波洗浄などがあります。

イオン化能力

X線は原子を電離することができる。

超音波は原子を電離することができない。

リスク

X線は高エネルギー波であるため、DNAや細胞と相互作用することができます。

X線は高エネルギーであるため、DNAや細胞と相互作用し、発がんの危険性があります。

Ultrasound waves are mechanical acoustic waves. Therefore, they do not carry any risks.

「X線” by Ulflund – (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

“Ultra sounds” by Ultrasound_range_diagram.png: オリジナルアップローダ LightYear at en.wikipediaUltrasound_range_diagram_png_ (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia