Fysiikka

Röntgenkuvaus


Esittely

8. marraskuuta 1895 myöhään iltapäivällä, kun kaikki olivat päättäneet työpäivän, saksalainen fyysikko Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) oli vielä pienessä laboratoriossa palvelijansa tarkkaileman silmän alla. Kun Roentgen tuossa pimeässä huoneessa varautui tarkkailemalla sähkön johtamista Crookes-putken läpi, palvelija, jännittyneessä tilassa, huomasi silmänsä: "Opettaja, katso näyttöä!".

Tyhjiöputken lähellä oli barium-platina-syanidilla päällystetty seula, joka projisoi odottamatonta valoa materiaalin fluoresenssista. Roentgen käänsi näytön siten, että kasvot ilman fluoresoivaa materiaalia osoittivat Crookes-putkea kohti; silti hän havaitsi fluoresenssin. Silloin hän päätti laittaa kätensä putken eteen nähdessään hänen luunsa heijastuvan näytölle. Roentgen tarkkaili ensimmäistä kertaa niin kutsuttuja röntgenkuvia.

Edellä oleva kappale saattaa olla dramaattinen kuvaus siitä, mitä todella tapahtui sinä päivänä, mutta tosiasia, että historian ennätysten perusteella tällä fantastisella löytöllä oli huomattava vaikutus, ei vain tiedeyhteisössä, vaan myös joukkotiedotusvälineissä. Esimerkiksi vuoteen 1896 mennessä, vähemmän kuin vuosi havainnon jälkeen, aiheesta oli jo julkaistu noin 49 kirjaa ja pamflettiä sekä 1 000 artikkelia. Jaunceyn kysely Yhdysvaltain sanomalehdessä St. Louis postitus, osoittaa, että 7. tammikuuta ja 16. maaliskuuta 1896 välisenä aikana julkaistiin neljätoista muistiinpanoa löytöstä ja muista siihen liittyvistä tutkimuksista.

Tunnetuimmalla viittauksilla tähän havaintoon on kuitenkin taipumus heikentää kirjoittajan ansioita, mikä korostaa havainnon onnistunutta puolta. Tämä vääristynyt näkemys Roentgenin työstä poistuu vasta, kun ihminen saa tietoonsa hänen tilinsä. Roentgenin suosikkiaiheina olivat kiteiden fysikaaliset ominaisuudet ja sovellettu fysiikka (50 vuotta vanha röntgenkuvauksen aikaan ja alle 50 julkaistua artikkelia) (vuonna 1878 hän esitti puhelinhälytyksen ja vuonna 1879 aneroidbarometrin). ). Röntgenkuvauksessa hän julkaisi vain kolme teosta, eikä hänen elämänsä loppuun mennessä ollut enempää kuin 60. Fysiikan Nobel-palkinnon saajalle tämä on suhteellisen tuntematon määrä. Tämä "pieni" tuotanto voi olla seurausta sen tiukeista kriteereistä saatujen tulosten arvioimiseksi. Kukaan tietää, että hän oli niin varovainen, että hänen ei koskaan tarvinnut tarkistaa julkaistuja tuloksia. Lukeessasi kahta ensimmäistä röntgensäteilyartikkeliasi näet työsi tarkkuuden.

Lääketieteessä, tekniikassa ja nykyisessä tieteellisessä tutkimuksessa on kiistaton merkitys. Röntgen löytöllä on myös historia, joka on täynnä uteliaita ja mielenkiintoisia faktoja, jotka osoittavat Roentgenin valtavan näkemyksen. Esimerkiksi, Crookes jopa valitti Ilfordin valokuvauslaitoksesta lähettäneensä hänelle "verhottuja" papereita. Nämä valonsuojatut paperit sijoitettiin yleensä niiden katodisäteputkien läheisyyteen, ja siellä tuotetut röntgensäteet (ei vielä löydetty) peittivät ne. Muut fyysikot ovat havainneet tämän verhottujen papereiden "ilmiön", mutta eivät ole koskaan liittyneet siihen, että se olisi lähellä katodisädeputkia! Utelias ja kiehtova on se, että Lenard "kompastui" röntgenkuvaukseen ennen Roentgeniä, mutta ei huomannut. Joten näyttää siltä, ​​että Roentgen ei suosinut vain mahdollisuutta; Röntgensäteiden havaitseminen oli "tulossa kypsäksi", mutta se tarvitsi jonkun riittävän hienovaraisen tunnistaakseen sen ikonoklastisen näkökohdan. Ymmärtääksesi miksi, on tarpeen seurata katodisäteiden historiaa.

Katodisäteet ja Lenard-säteet vastaan Röntgenkuvat

Vuonna 1838 Faraday suoritti sarjan kokeita harkittujen kaasujen sähköpurkauksiin, linkittäen lopullisesti nimensä katodisäteiden löytämiseen. Laadukkaan tyhjiön tuottamiseen liittyvien teknisten vaikeuksien vuoksi nämä teokset saivat kuitenkin uuden sysäyksen vasta kaksikymmentä vuotta myöhemmin. Tämä uusi vaihe, jonka saksalainen fyysikko Julius Plücker (1801-1868) aloitti noin vuonna 1858, tuotti tuloksia, jotka haastoivat ihmisen älykkyyttä lähes 40 vuoden ajan, kunnes ilmiöstä saatiin hyvä ymmärrys. Nimellisarvo katodisäteet (Kathodenstrahlen) esitteli saksalainen fyysikko Eugen Goldstein (1850-1931) vuonna 1876, kun hän esitti tulkinnan, että nämä säteet olivat aaltoja eetteri. Päinvastainen tulkinta, jota puolustivat englantilaiset, kiinnitti myös ajankohtaisen tiedemaailman huomion. Crookesia varten katodisäteillä ladattiin molekyylejä, jotka muodostivat aineen neljäs tila (Tätä nimeä käytetään tänään, kun tarkoitamme plasmaa, joka on tarkalleen mitä saat, kun tuotat sähköpurkauksen ohuessa kaasussa!). Vuonna 1897 Thomson lopetti kiistan osoittamalla, että katodisäteet olivat elektroneja. Näiden 40 vuoden aikana useat havainnot, kommentit ja hypoteesit viittaavat siihen, että useat tutkijat ovat "vierittäneet röntgenkuvauksen ovea". Anderson luettelee joitain näistä merkinnöistä; Kahdessa ensimmäisessä teoksessaan Roentgen viittaa mahdollisuuksiin, jotka Lenardin piti löytää löytö.

Goldstein mainitsee vuonna 1880 julkaistussa artikkelissa, että fluoresoiva näyttö voi herättää jopa suojassa katodisäteiltä. Saksalaisella ja englanniksi julkaistun teoksen on täytynyt saada lähes kaikkien näihin tutkimuksiin osallistuvien tutkijoiden tietoon, mutta seuraavan viidentoista vuoden ajan kukaan ei kyseenalaistanut sitä tosiseikkaa, että näyttö fluoresoi edes katodisäteiden osumatta! Myös Thomson tuli lähelle; Vuotta ennen röntgensäteiden havaitsemista hän kertoi havainneensa fosforointia lasinpaloissa useita tuumia etäisyydellä tyhjöputkesta.

Kaikista tutkijoista Lenard näyttää olleen lähinnä Roentgenin löytöä. Jatkamalla opettajansa Heinrich Hertzin työtä Lenard teki kokeita varmistaakseen, voisiko Crookes-putken sisällä tuotettu katodisäte havaita ulkopuolella. Tätä varten hän konstruoi Crookes-putken, jolla oli pieni alumiini-ikkuna (noin 0,0025 mm paksu) katodin vastakkaiselle puolelle, ja alkoi tarkkailla katodisäteitä putken ulkopuolella sen vuorovaikutuksen kanssa fosforoivien materiaalien kanssa. Myöhemmin nämä säteet tulivat nimellä lentaarisäteet. Vuonna 1894 Lenard julkaisee saksalaisessa lehdessä Annalen der Physik, hänen ensimmäiset havaintonsa, joista erottuu

  1. Lenard-säteet herkistävät valokuvalevyn.
  2. Sähköisesti ladattu alumiinilevy purkautui sijoitettuna näiden säteiden tielle, jopa kun tämä kiekko oli sijoitettu yli 8 cm (katodisäteiden suurin etäisyys ilmassa). Kun käsi asetettiin palkin eteen, sähköiskuvaikutus katosi. Kommentoidessaan näitä tuloksia, Lenard kirjoitti: "Ei voida sanoa, havaitsemmeko katodisäteiden vaikutusta alumiini-ikkunan pinnalla, ilmassa tai lopulta ladatulla levyllä! Viimeinen toimenpide on kuitenkin hyvin epätodennäköinen suurilla etäisyyksillä ikkunasta ".
  3. Säteet taipuivat jatkuvasti magneettikentän avulla; toisin sanoen jotkut säteet taipuivat enemmän kuin toiset, ja oli joitain, jotka eivät taipuneet.

Kaikesta, mitä tänään tunnetaan, seuraa, että Lenard-säteet koostuivat katodisäteistä (elektronit) ja röntgensäteistä, mutta hän uskoi niiden olevan vain katodisäteitä! Riitti, että hän oli käyttänyt melko paksua alumiini-ikkunaa, jotta elektronit eivät pääse sen läpi röntgensäteen saamiseksi! Andersonin mukaan Lenard oli syvästi pettynyt unohtaakseen tämän löytön eikä koskaan käyttänyt Roentgenin nimeä viitaten röntgenkuvaukseen.