Histoire de la radiographie
Les rayons X ont été découverts en 1895 par Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) qui était professeur à l’université de Wuerzburg en Allemagne. Travaillant avec un tube cathodique dans son laboratoire, Roentgen a observé une lueur fluorescente de cristaux sur une table près de son tube. Le tube avec lequel Roentgen travaillait se composait d’une enveloppe en verre (ampoule) avec des électrodes positives et négatives encapsulées dedans. L’air dans le tube a été évacué, et lorsqu’une haute tension a été appliquée, le tube a produit une lueur fluorescente. Roentgen a protégé le tube avec du papier noir épais et a découvert une lumière fluorescente de couleur verte générée par un matériau situé à quelques mètres du tube.
Il a conclu qu’un nouveau type de rayon était émis par le tube. Ce rayon était capable de traverser le papier épais et d’exciter les matériaux phosphorescents dans la pièce. Il a découvert que le nouveau rayon pouvait traverser la plupart des substances projetant des ombres d’objets solides. Roentgen a également découvert que le rayon pouvait traverser les tissus humains, mais pas les os et les objets métalliques. L’une des premières expériences de Roentgen à la fin de 1895 était un film de la main de sa femme, Bertha. Il est intéressant de noter que la première utilisation des rayons X était pour une application industrielle (non médicale), car Roentgen a produit une radiographie d’un ensemble de poids dans une boîte pour montrer à ses collègues.
La découverte de Roentgen était une bombe scientifique, et a été accueillie avec un intérêt extraordinaire par les scientifiques et les profanes . Les scientifiques du monde entier pouvaient reproduire son expérience car le tube cathodique était très connu à cette époque. De nombreux scientifiques ont abandonné d’autres pistes de recherche pour poursuivre les rayons mystérieux. Les journaux et magazines de l’époque ont fourni au public de nombreuses histoires, certaines vraies, d’autres fantaisistes, sur les propriétés des rayons nouvellement découverts.
La fantaisie publique a été capturée par ce rayon invisible avec la capacité de passer à travers la matière solide et, en conjonction avec une plaque photographique, de fournir une image des os et des parties intérieures du corps. La fantaisie scientifique a été capturée par la démonstration d’une longueur d’onde plus courte que la lumière. Cela a généré de nouvelles possibilités en physique et pour étudier la structure de la matière. Un grand enthousiasme a été suscité quant aux applications potentielles des rayons comme aide en médecine et en chirurgie. Moins d’un mois après l’annonce de la découverte, plusieurs radiographies médicales ont été réalisées en Europe et aux États-Unis, qui ont été utilisées par les chirurgiens pour les guider dans leur travail. En juin 1896, six mois seulement après l’annonce de la découverte de Roentgen, les rayons X étaient utilisés par les médecins du champ de bataille pour localiser des balles sur des soldats blessés.
Avant 1912, les rayons X étaient peu utilisés en dehors des domaines de la médecine et de la dentisterie, bien que certaines images radiographiques des métaux aient été produites. La raison pour laquelle les rayons X n’étaient pas utilisés dans les applications industrielles avant cette date était que les tubes à rayons X (la source des rayons X) tombaient en panne sous les tensions nécessaires pour produire des rayons de puissance de pénétration satisfaisante à des fins industrielles. Cependant, cela a changé en 1913 lorsque les tubes à rayons X à vide poussé conçus par Coolidge sont devenus disponibles. Les tubes à vide poussé étaient une source de rayons X intense et fiable, fonctionnant à des énergies allant jusqu’à 100 000 volts.
En 1922, la radiographie industrielle a fait un autre pas en avant avec l’avènement du tube à rayons X de 200 000 volts qui permettait de produire des radiographies de pièces en acier épaisses dans un délai raisonnable. En 1931, General Electric Company a développé des générateurs de rayons X de 1 000 000 volts, fournissant un outil efficace pour la radiographie industrielle. Cette même année, l’American Society of Mechanical Engineers (ASME) a autorisé l’homologation aux rayons X des récipients sous pression soudés par fusion, ce qui a encore ouvert la porte à l’acceptation et à l’utilisation industrielles.
Une deuxième source de rayonnement
Peu de temps après la découverte des rayons X, une autre forme de rayons pénétrants a été découverte. En 1896, le scientifique français Henri Becquerel a découvert la radioactivité naturelle. De nombreux scientifiques de l’époque travaillaient avec les rayons cathodiques, et d’autres scientifiques rassemblaient des preuves sur la théorie selon laquelle l’atome pouvait être subdivisé. Certaines des nouvelles recherches ont montré que certains types d’atomes se désintègrent d’eux-mêmes. C’est Henri Becquerel qui a découvert ce phénomène en enquêtant sur les propriétés des minéraux fluorescents. Becquerel étudiait les principes de la fluorescence, dans laquelle certains minéraux brillent (fluorescent) lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil. Il a utilisé des plaques photographiques pour enregistrer cette fluorescence.
L’un des minéraux avec lesquels Becquerel a travaillé était un composé d’uranium. Un jour où il faisait trop nuageux pour exposer ses échantillons à la lumière directe du soleil, Becquerel a stocké une partie du composé dans un tiroir avec ses plaques photographiques.Plus tard, quand il a développé ces plaques, il a découvert qu’elles étaient embuées (exposées à la lumière). Becquerel s’est demandé ce qui aurait causé cette buée. Il savait qu’il avait bien emballé les assiettes avant de les utiliser, donc la buée n’était pas due à la lumière parasite. De plus, il a remarqué que seules les plaques qui se trouvaient dans le tiroir contenant le composé d’uranium étaient embuées. Becquerel a conclu que le composé d’uranium dégageait un type de rayonnement qui pouvait pénétrer le papier épais et exposer un film photographique. Becquerel a continué à tester des échantillons de composés d’uranium et a déterminé que la source de rayonnement était l’élément uranium. La découverte de Bacquerel était, contrairement à celle des rayons X, pratiquement inaperçue par les profanes et les scientifiques. Relativement peu de scientifiques étaient intéressés par les découvertes de Becquerel. Ce n’est qu’à la découverte du radium par les Curie deux ans plus tard que l’intérêt pour la radioactivité s’est généralisé.
Alors qu’il travaillait en France au moment de la découverte de Becquerel, la scientifique polonaise Marie Curie s’est beaucoup intéressée à son travail. Elle soupçonnait qu’un minerai d’uranium connu sous le nom de pitchblende contenait d’autres éléments radioactifs. Marie et son mari, Le scientifique français Pierre Curie a commencé à chercher ces autres éléments. En 1898, les Curie ont découvert un autre élément radioactif dans la pitchblende, et l’ont nommé « polonium » en l’honneur de la patrie natale de Marie Curie. Plus tard cette année-là, les Curie ont découvert un autre élément radioactif qu’ils ont nommé radium, ou élément brillant. Le polonium et le radium étaient plus radioactifs que l’uranium. Depuis ces découvertes, de nombreux autres éléments radioactifs ont été découverts ou produits.
Le radium est devenu la première source de rayons gamma industrielle. Le matériau a permis de radiographier des pièces coulées jusqu’à 10 à 12 pouces d’épaisseur. Pendant la Seconde Guerre mondiale, la radiographie industrielle s’est considérablement développée dans le cadre du programme de construction navale de la Marine. En 1946, des sources de rayons gamma artificielles telles que le cobalt et l’iridium sont devenues disponibles. Ces nouvelles sources étaient beaucoup plus puissantes que le radium et étaient beaucoup moins chères. Les sources artificielles ont rapidement remplacé le radium, et l’utilisation des rayons gamma s’est rapidement développée en radiographie industrielle.
Problèmes de santé
La science de la radioprotection, ou «physique de la santé», plus exactement appelé, est né des découvertes parallèles des rayons X et de la radioactivité dans les dernières années du XIXe siècle. Les expérimentateurs, les médecins, les profanes et les physiciens ont mis en place des appareils générateurs de rayons X et ont poursuivi leurs travaux sans se soucier de Un tel manque de préoccupation est tout à fait compréhensible, car rien dans l’expérience précédente ne suggérait que les rayons X seraient en quelque sorte dangereux. En fait, c’est le contraire qui était le cas, car qui soupçonnerait qu’un rayon similaire à léger mais invisible, non ressenti ou autrement indétectable par les sens serait dommageable pour une personne? Plus vraisemblablement, ou du moins il semblait à certains, les rayons X pourraient être bénéfiques pour le corps.
Inévitablement, l’utilisation généralisée et sans restriction des rayons X a entraîné de graves blessures. Souvent, les blessures n’étaient pas attribuées à l’exposition aux rayons X, en partie en raison de l’apparition lente des symptômes et parce qu’il n’y avait tout simplement aucune raison de soupçonner les rayons X comme cause. Certains premiers expérimentateurs ont lié l’exposition aux rayons X et les brûlures cutanées. Le premier avertissement des effets indésirables possibles des rayons X est venu de Thomas Edison, William J. Morton et Nikola Tesla qui ont chacun signalé des irritations oculaires suite à l’expérimentation des rayons X et des substances fluorescentes.
Aujourd’hui, on peut dire que les rayonnements figurent parmi les causes de maladie les plus étudiées. Bien qu’il reste encore beaucoup à apprendre, on en sait davantage sur les mécanismes des dommages causés par les radiations sur le système moléculaire, cellulaire et organique que pour la plupart des autres agents de stress pour la santé. En effet, c’est précisément cette vaste accumulation de données quantitatives dose-réponse qui permet aux physiciens de la santé de spécifier les niveaux de rayonnement afin que les utilisations médicales, scientifiques et industrielles des rayonnements puissent se poursuivre à des niveaux de risque non supérieurs et souvent inférieurs aux niveaux. risque associé à toute autre technologie.
Les rayons X et gamma sont des rayonnements électromagnétiques de même nature que la lumière, mais de longueur d’onde beaucoup plus courte. La longueur d’onde de la lumière visible est de l’ordre de 6000 angströms tandis que la longueur d’onde des rayons X est de l’ordre d’un angström et celle des rayons gamma est de 0,0001 angström. Cette longueur d’onde très courte est ce qui donne aux rayons X et aux rayons gamma leur pouvoir de pénétrer des matériaux que la lumière ne peut pas. Ces ondes électromagnétiques sont d’un niveau d’énergie élevé et peuvent rompre les liaisons chimiques dans les matériaux qu’elles pénètrent. Si la matière irradiée est un tissu vivant, la rupture des liaisons chimiques peut entraîner une modification de la structure ou une modification de la fonction des cellules. Les premières expositions aux radiations ont entraîné la perte de membres et même de vies.Des chercheurs hommes et femmes ont recueilli et documenté des informations sur l’interaction des rayonnements et du corps humain. Ces premières informations ont aidé la science à comprendre comment le rayonnement électromagnétique interagit avec les tissus vivants. Malheureusement, une grande partie de ces informations a été collectée à grands frais personnels.