연엑스선의 사진 촬영법 (軟X線의 寫眞 撮影法)

과학기술

개념

정의

베릴륨의 엷은 막을 증착시켜 최초로 연X선의 회절상 사진을 찍을 수 있는 촬영법.

내용

1960년 우리나라에서 이덕원(李悳源)이 발명하였다. X선은 1895년 독일의 물리학자 뢴트겐(Rontgen,W.K.)이 크룩스관을 사용하여 전자(電子)의 흐름인 음극선을 연구하던 중 대음극(對陰極)에서 발생하는 투과력이 강한 짧은 파장의 전자파(電磁波)를 발견하였다.

이후 각종 공업용 자료의 결합 여부에 관한 시험과 인체 내부의 이상 여부를 진단하기 위한 의료용과 결정체를 구성하고 있는 원자와 분자들의 배열된 규칙성을 밝혀내는 데 없어서는 안될 중요한 역할을 하여왔다.

X선은 대음극을 만든 물질의 종류에 따라 각각 특유의 파장들로 되어 있으므로 X선이라 할지라도 파장은 대략 0.01∼수백Å의 넓은 영역에 이르고 있다.

파장의 길이가 0.1Å 근처의 짧은 파장의 X선은 물질을 투과시키는 능력이 클 뿐만 아니라, 결정체를 이루고 있는(규칙적으로 배열된) 원자 사이의 간격인 격자상수(格子常數)보다 짧거나 근사하여, 이러한 원자에서의 회절상을 얻을 수 있었으므로, 투과선은 물론 결정체의 결정구조를 밝히는 데 이용되었다.

이러한 짧은 파장영역의 X선을 경X선(硬X線)이라 한다. 파장이 2∼수백Å 영역의 X선을 연X선이라 한다. 연X선은 파장이 길어서 투과력이 매우 약하여 결정체는 물론 얇은 공기층에서도 쉽게 흡수된다. 이러한 이유는 그물눈 크기보다 작은 고기는 잘 빠져나갈 수 있어도 큰 고기는 빠져나갈 수 없음과 비슷하다.

이러한 성질 때문에 연X선을 측정하려면 반드시 진공 상태에서 측정이 이루어져야 한다. X선의 발생은 전자선의 흐름이 대음극과 강하게 충돌하였을 때 발생되며, 이때 대음극에서는 X선과 함께 가시광선도 발생되므로 X선의 회절상이나 투과X선 사진을 얻으려면 가시광은 완전차단하고 X선만을 투과시킬 수 있는 차단막이 필요하다.

경X선의 경우는 투과력이 강하므로 차단막의 제작이 비교적 쉽다. 그러나 파장이 긴 연X선에서는 가시광선을 차단시킬 수 있는 차단막의 제작이 매우 힘들어 X선이 발견된 지 근 100년이 경과하는 동안에도 이 문제를 해결하지 못한 채로 내려왔다. 이러한 이유로 최근까지 격자상수가 수십Å에 이르는 고분자 유기결정체의 회절상을 얻기가 극히 어려웠다.

그러던 중 1960년경에 물리학자 이덕원이 베릴륨의 엷은 막을 사용한다면 가시광은 완전차단되고 연X선만을 통과시킬 수 있는 것에 주목하고, 베릴륨막을 통과한 연X선의 회절상을 얻기 위한 유기결정체에 탄소원자가 연속적으로 배열되었을 가능성이 있는 스테아르산(CH3(CH2)16COOH)을 택할 것에 착안하였다.

이어 여기에 엷은 막을 만들어 그 위에다 베릴륨의 엷은 막을 증착시킴으로써 최초로 연X선의 회절상 사진을 얻을 수 있게 하였다. 이와 같이 가시광을 완전 차단하고 연X선을 통과시키는 차단막과 유기결정체막에 증착법의 개발로 격자상수가 수십Å에 이르는 고분자 유기결정체의 구조까지도 밝힐 수 있게 함으로써 생물물리학(生物物理學) 발전에 크게 이바지하게 되었다.

참고문헌

『Science Report』(日本 東北大學, 1963)

집필자

박흥수