Röntgenstralen in de wetenschap

Na de ontdekking van de eigenschappen en toepassingen van röntgenstralen in 1895 door Wilhelm Conrad Röntgen, bewijst Max von Laue in 1912 in München met experimenten, waarbij hij kristallen onderzoekt met behulp van röntgenstralen, dat er interferentie optreedt en dat röntgenstralen elektromagnetische golven zijn met extreem korte golflengte. Daardoor bieden zich geheel nieuwe mogelijkheden aan voor de toepassing van röntgenstralen bij het vaststellen van de structuur van kristallen en het bepalen van de positie van atomen hierin. Voor deze ontdekking ontvangt Max von Laue in 1914 de Nobelprijs voor Natuurkunde.

Kort hierna zijn het vader en zoon William Henry Bragg en William Lawrence Bragg in Leeds, die met een verklaring voor de röntgeninterferentie komen en die de eerste röntgenspectrograaf ontwikkelen en daarmee een belangrijke bijdrage leveren aan de snelle vooruitgang van de röntgenkristallografie. Vader en zoon Bragg ontvangen hiervoor samen de Nobelprijs in 1915.

De ontdekking van deze mogelijkheden hebben de natuurwetenschappen en de techniek net zo ingrijpend beïnvloed als de ontdekking van de röntgenstralen in de geneeskunde. De fysica van kristallen, de scheikunde, metallurgie en halfgeleider-elektronica hebben hun prestaties ten aanzien van de samenstelling van materie te danken aan de toepassing van röntgenstralen als onderzoeksmethode. Ook bij het vaststellen van de dubbele spiraal in de structuur van het DNA is in 1953 door Watson en Crick van deze röntgenspectrografie gebruik gemaakt.

Een andere toepassing van de röntgenstralen is de röntgenastronomie. Informatie uit het heelal wordt niet alleen verkregen door bestudering van zichtbaar licht, maar vooral ook door onderzoek met instrumentarium dat het gehele elektromagnetisch spectrum omvat. Zo zijn er speciale waarneeminstrumenten en satellieten voor radiogolven, Infrarood, ultraviolet, gammastraling, maar ook voor het onderzoek van de kosmische röntgenstraling. De atmosfeer rond de aarde absorbeert de kosmische röntgenstraling grotendeels. Door de ontwikkelingen in de ruimtevaart kan men nu met satelliet-röntgentelescopen buiten de dampkring opnames maken van bronnen van röntgenstaling. Met name bij processen waarbij zeer veel energie vrijkomt, is de röntgenastronomie van grote betekenis. Denk hierbij aan supernova’s, botsende neutronensterren en zwarte gaten. De eerste 'foto' van een zwart gat in 2019 werd gemaakt met een wereldwijd netwerk van acht radiotelescopen en was zonder de kennis uit de  röntgenastronomie niet mogelijk geweest.
Nederland speelt overigens een grote rol in de röntgenastronomie en levert een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van daarvoor ontworpen instrumenten en satellieten.

Dit jaar is men begonnen met een restauratie van de Nachtwacht van Rembrandt in het Rijksmuseum. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een Macro XRF-scanner (X-Ray-Fluorescence), wat een specifieke vorm van röntgenfluoroscentiespectrometrie is. Hiermee krijgt men zonder het doek te beschadigen een betrouwbare indruk over de soorten en de hoeveelheid pigmenten, die de schilder gebruikt heeft. Deze methodiek van XRF wordt ook toegepast in de analytische scheikunde.