Historie radiografie
Rentgenové paprsky byly objeveny v roce 1895 Wilhelmem Conradem Roentgen (1845-1923), který byl profesorem na univerzitě ve Würzburgu v Německu. Při práci s katodovou trubicí ve své laboratoři Roentgen pozoroval fluorescenční záři krystalů na stole poblíž své trubice. Trubice, se kterou Roentgen pracoval, sestávala ze skleněné obálky (baňky), v níž byly zapouzdřeny kladné a záporné elektrody. Vzduch v trubici byl evakuován a při použití vysokého napětí trubice vytvořila zářivku. Roentgen zaštítil trubici těžkým černým papírem a objevil zelenou barvu fluorescenčního světla generovaného materiálem, který se nacházel několik stop od trubice.
Došel k závěru, že z trubice vyzařuje nový typ paprsku. Tento paprsek byl schopen projít těžkým papírovým potahem a vzrušit fosforeskující materiály v místnosti. Zjistil, že nový paprsek může projít většinou látek vrhajících stíny pevných předmětů. Roentgen také zjistil, že paprsek může procházet lidskou tkání, ale ne kostmi a kovovými předměty. Jedním z prvních Roentgenových experimentů koncem roku 1895 byl film z ruky jeho manželky Berthy. Je zajímavé, že první použití rentgenových paprsků bylo pro průmyslovou (ne lékařskou) aplikaci, protože Roentgen vytvořil rentgenový snímek sada závaží v krabičce, která má ukázat jeho kolegy.
Roentgenův objev byl vědeckou bombou a byl přijat s mimořádným zájmem vědce i laika . Vědci z celého světa mohli jeho experiment duplikovat, protože katodová trubice byla v tomto období velmi dobře známá. Mnoho vědců upustilo od dalších linií výzkumu, aby sledovali záhadné paprsky. Dnešní noviny a časopisy poskytovaly veřejnosti četné příběhy, některé pravdivé, jiné fantazijní, o vlastnostech nově objevených paprsků.
Tento neviditelný paprsek zachytil fantazii veřejnosti se schopností projít pevnou hmotou a ve spojení s fotografickou deskou poskytnout obraz kostí a vnitřních částí těla. Vědecká fantazie byla zachycena demonstrací vlnové délky kratší než světlo. To generovalo nové možnosti ve fyzice a pro zkoumání struktury hmoty. Bylo generováno velké nadšení ohledně potenciálních aplikací paprsků jako pomůcky v medicíně a chirurgii. Do měsíce po oznámení objevu bylo v Evropě a ve Spojených státech vyrobeno několik lékařských rentgenových snímků, které chirurgové používali jako vodítko při své práci. V červnu 1896, pouhých 6 měsíců poté, co Roentgen oznámil svůj objev, používali rentgenové paprsky lékaři na bojištích k lokalizaci střel u zraněných vojáků.
Před rokem 1912 se rentgenové záření používalo málo mimo sféru medicíny a zubního lékařství, i když byly vyrobeny některé rentgenové snímky kovů. Důvodem, proč se rentgenové paprsky před tímto datem nepoužívaly v průmyslových aplikacích, bylo to, že rentgenové trubice (zdroj rentgenových paprsků) se rozpadly pod napětím potřebným k produkci paprsků uspokojivé penetrační síly pro průmyslové účely. To se však změnilo v roce 1913, kdy byly k dispozici rentgenové trubice s vysokým vakuem navržené společností Coolidge. Vysoké vakuové trubice byly intenzivním a spolehlivým rentgenovým zdrojem, který pracoval při energii až 100 000 voltů.
V roce 1922 učinila průmyslová rentgenografie další krok vpřed s příchodem 200 000 voltové rentgenové trubice to umožnilo pořídit rentgenové snímky tlustých ocelových dílů v rozumném čase. V roce 1931 vyvinula společnost General Electric Company rentgenové generátory 1 000 000 voltů, které poskytly účinný nástroj pro průmyslovou rentgenografii. Ve stejném roce Americká společnost strojních inženýrů (ASME) povolila rentgenové schválení tlakových nádob svařovaných svařováním, což dále otevřelo dveře pro průmyslové přijetí a použití.
Druhý zdroj záření
Krátce po objevení rentgenových paprsků byla objevena další forma pronikajících paprsků. V roce 1896 objevil francouzský vědec Henri Becquerel přirozenou radioaktivitu. Mnoho vědců tohoto období pracovalo s katodovými paprsky a další vědci shromažďovali důkazy o teorii, že atom lze rozdělit. Některé z nových výzkumů ukázaly, že určité typy atomů se samy rozpadají. Byl to Henri Becquerel, kdo objevil tento jev při zkoumání vlastností fluorescenčních minerálů. Becquerel zkoumal principy fluorescence, kdy určité minerály září (fluoreskují), když jsou vystaveny slunečnímu záření. K záznamu této fluorescence použil fotografické desky.
Jedním z minerálů, se kterými Becquerel pracoval, byla sloučenina uranu. V den, kdy bylo příliš zataženo, aby vystavil své vzorky přímému slunečnímu záření, uložil Becquerel část sloučeniny do zásuvky se svými fotografickými talíři.Později, když tyto desky vyvinul, zjistil, že jsou zamlžené (vystaveny světlu). Becquerel se ptal, co by způsobilo toto zamlžování. Věděl, že desky před použitím pevně zabalil, takže zamlžování nebylo způsobeno rozptýleným světlem. Kromě toho si všiml, že zamlženy byly pouze desky, které byly v zásuvce se sloučeninou uranu. Becquerel dospěl k závěru, že sloučenina uranu vydává druh záření, které by mohlo proniknout těžkým papírem a vystavit fotografický film. Becquerel pokračoval v testování vzorků sloučenin uranu a zjistil, že zdrojem záření byl prvek uran. Bacquerelův objev byl na rozdíl od rentgenových paprsků pro laiky i vědce téměř nepovšimnutý. O nálezy Becquerel se zajímalo relativně málo vědců. Teprve objev rádia Curieovými o dva roky později se rozšířil zájem o radioaktivitu.
Během práce ve Francii v době objevení Becquerel se polská vědkyně Marie Curie velmi zajímala o jeho práci. Měla podezření, že uranová ruda známá jako smolka obsahuje další radioaktivní prvky. Marie a její manžel, Francouzský vědec Pierre Curie začal hledat tyto další prvky. V roce 1898 objevili Curieovi další radioaktivní prvek v pitchblende a pojmenovali jej „polonium“ na počest rodné vlasti Marie Curie. Později téhož roku objevili Curieové další radioaktivní prvek, kterému dali jméno radium nebo zářící prvek. Polonium i radia byly radioaktivnější než uran. Od těchto objevů bylo objeveno nebo vyrobeno mnoho dalších radioaktivních prvků.
Radium se stalo počátečním průmyslovým zdrojem gama záření. Materiál umožňoval rentgenové snímání odlitků o tloušťce 10 až 12 palců. Během druhé světové války průmyslová radiografie ohromně vzrostla v rámci programu stavby lodí námořnictva. V roce 1946 byly k dispozici umělé zdroje gama záření, jako je kobalt a iridium. Tyto nové zdroje byly mnohem silnější než radium a byly mnohem levnější. Umělé zdroje rychle nahradily radium a použití gama paprsků rychle rostlo v průmyslové radiografii.
Zdraví
Věda o radiační ochraně neboli „zdravotní fyzika“, jak je správnější zavolal, vyrostl z paralelních objevů rentgenových paprsků a radioaktivity v závěrečných letech 19. století. Experimentátoři, lékaři, laici i fyzici zřídili aparáty generující rentgenové paprsky a pokračovali v práci s nedostatkem znepokojení ohledně potenciální nebezpečí. Takový nedostatek obav je docela pochopitelný, protože z předchozích zkušeností nic nenasvědčovalo tomu, že by rentgenové záření bylo jakýmkoli způsobem nebezpečné. Ve skutečnosti tomu bylo naopak, protože kdo by měl podezření, že paprsek podobný lehké, ale neviditelné, necítené nebo jinak nezjistitelné smysly by člověku uškodily? Pravděpodobnější je, že se to některým zdálo, že rentgenové záření může být pro tělo prospěšné.
Široké a neomezené používání rentgenových paprsků nevyhnutelně vedlo k vážným zraněním. Zranění nebyla často přičítána expozici rentgenovým paprskům, zčásti kvůli pomalému nástupu příznaků a proto, že prostě nebyl důvod podezřívat rentgenové záření jako příčinu. Někteří časní experimentátoři spojili rentgenové záření a popáleniny kůže dohromady. První varování před možnými nepříznivými účinky rentgenového záření přišli od Thomase Edisona, Williama J. Mortona a Nikoly Tesly, kteří hlásili podráždění očí experimentováním s rentgenovými paprsky a fluorescenčními látkami.
Dnes lze říci, že záření patří mezi nejdůkladněji prozkoumávané příčiny nemocí. Přestože ještě zbývá mnoho naučit se, o mechanismech radiačního poškození molekulárního, buněčného a orgánového systému se ví více, než je známo u většiny ostatních látek působících na zdraví. Je to právě tato obrovská akumulace kvantitativních údajů o reakci na dávku, která umožňuje zdravotníkům specifikovat úrovně záření tak, aby lékařské, vědecké a průmyslové využití záření mohlo pokračovat na úrovních rizika ne vyšších než a často nižších než úrovně rizika spojeného s jakoukoli jinou technologií.
Rentgenové a gama paprsky jsou elektromagnetické záření přesně stejné povahy jako světlo, ale s mnohem kratší vlnovou délkou. Vlnová délka viditelného světla je řádově 6000 angstromů, zatímco vlnová délka rentgenových paprsků je v rozsahu jednoho angstromu a vlnová délka gama záření je 0,0001 angstromu. Tato velmi krátká vlnová délka dává rentgenovým a gama paprskům jejich sílu proniknout do materiálů, které světlo nedokáže. Tyto elektromagnetické vlny mají vysokou energetickou hladinu a mohou narušit chemické vazby v materiálech, které pronikají. Pokud je ozářenou látkou živá tkáň, může rozbití chemických vazeb vést ke změně struktury nebo ke změně funkce buněk. Včasné vystavení záření vedlo ke ztrátě končetin a dokonce i životů.Výzkumníci mužů a žen shromažďovali a dokumentovali informace o interakci záření a lidského těla. Tato raná informace pomohla vědě pochopit, jak elektromagnetické záření interaguje s živou tkání. Většina těchto informací byla bohužel shromážděna s velkými osobními náklady.