Почему алмазы не видны на рентгеновских снимках: миф и реальность

Когда ювелирные изделия попадают «под рентген», их металлические составляющие четко видны на снимках в виде светлых, «плотных» силуэтов. Но бриллианты, «встроенные» в эти украшения, зачастую на снимках «исчезают». Их практически не видно. Этот факт породил миф о якобы «магической невидимости» алмазов под рентгеновскими лучами. Действительно ли такое «исчезновение» алмазов на рентгене является «магическим» свойством алмазов? Что по этому поводу говорит нам физика?

В основе такой «невидимости» алмаза лежат законы физики, а точнее взаимодействие (прохождение) рентгеновского излучения с различными химическими элементами. Чем больше атомный номер элемента, тем сильнее этот элемент поглощает рентгеновские лучи. Чем сильнее поглощение, там меньше засвечивается это место на негативе, тем оно светлее. Именно этот принцип и используют в рентгенодиагностике. Рентгеновские аппараты в поликлиниках настраиваются так, чтобы мягкие ткани человека, состоящие в основном из «легких» элементов (водорода с атомным номером «1», углерода, атомный номер которого «6», азота, с его «7» и кислорода с номером «8»), выглядели на черном фоне рентгеновских снимков сероватыми и почти прозрачными. А вот кости, в составе которых присутствует «тяжелый» кальций с атомным номером «20», наоборот, «задерживали» излучение и оставляли на снимке четкий светлый (белый) силуэт. Чем «тяжелее» элемент, чем больше его атомный номер, тем белее он будет выглядеть на снимке, ведь лучи почти не пробиваются через них к снимку и не «засвечивают» негатив.

Алмаз состоит из углерода, «легкого» элемента, который на рентгеновских снимках «прозрачен» и, соответственно, сливается с черным фоном снимка. Поэтому небольшой бриллиант на черном фоне снимка становится практически неразличимым. Его «прозрачность» на снимках — это всего лишь следствие низкого атомного номера углерода, а не какой-то мистической или «волшебной» особенности драгоценного камня.

Интересно, что многие «заменители» алмаза, выглядят на рентгеновских снимках куда менее прозрачно и более заметно, чем алмаз. Вот минерал циркон, который иногда называют «младшим братом алмаза», на рентгеновских снимках выглядит светлым пятном с четким контуром. Почему? Да потому, что в его составе есть цирконий. А атомный номер циркония — «40». Вот так, с помощью рентгена, можно отличить настоящий алмаз от поддельного камня. Что и практикуется в некоторых случаях экспертами.

Тем не менее утверждение о полной невидимости алмазов на рентгеновских снимках не совсем точно и корректно. Если кристалл достаточно крупный, его собственная толщина уже даст заметное ослабление рентгеновского излучения и он будет, пусть и не совсем четко и «ярко», но видимым на снимке.

В лабораториях и в компьютерной томографии используют рентгеновские установки с «нужными» настройками, отличающимися от настроек привычных нам медицинских аппаратов в поликлиниках.

На производствах по добыче алмазов, рентгеновские установки, специально настроенные под поиск и обнаружение минералов, позволяют обнаруживать даже небольшие алмазы внутри кимберлитовой породы.

В аэропортах ситуация немного иная. Операторы, при «просвечивании» багажа, замечают не сами алмазы или бриллианты, а обращают внимание на упаковку или предметы в которых пассажиры потенциально могут попытаться спрятать бриллианты. Металл, фольга, плотные материалы — все это привлекает внимание оператора. Сам же алмаз может и не «проявиться», особенно если он миниатюрный и окружен на экране оператора более крупными и контрастными объектами.

Разгадка мифа об «исчезновении» бриллиантов на рентгеновских снимках проста. Углерод — «легкий» элемент, а рентген делит черно-белый мир своих снимков на те элементы, которые «задерживают» излучение, и те, которые пропускают его почти свободно. Алмаз относится ко второй группе. Он не обладает способностью «скрываться» под рентгеновскими лучами, просто его природа такова, что на снимках «стандартной» рентгенографии он просто практически невидим.