Geschichte der Radiographie
Röntgenstrahlen wurden 1895 von Wilhelm Conrad entdeckt Röntgen (1845-1923) war Professor an der Universität Würzburg in Deutschland. Röntgen arbeitete mit einer Kathodenstrahlröhre in seinem Labor und beobachtete ein fluoreszierendes Leuchten von Kristallen auf einem Tisch in der Nähe seiner Röhre. Die Röhre, mit der Röntgen arbeitete, bestand aus einer Glashülle (Glühbirne) mit darin eingekapselten positiven und negativen Elektroden. Die Luft in der Röhre wurde evakuiert, und wenn eine Hochspannung angelegt wurde, erzeugte die Röhre ein fluoreszierendes Leuchten. Röntgen schirmte die Röhre mit schwerem schwarzem Papier ab und entdeckte ein grün gefärbtes fluoreszierendes Licht, das von einem Material erzeugt wurde, das sich wenige Meter von der Röhre entfernt befand.
Er kam zu dem Schluss, dass ein neuer Strahlentyp aus der Röhre emittiert wurde. Dieser Strahl war in der Lage, durch die schwere Papierabdeckung zu gelangen und die phosphoreszierenden Materialien im Raum anzuregen. Er fand heraus, dass der neue Strahl die meisten Substanzen durchdringen konnte, die Schatten fester Objekte warfen. Röntgen entdeckte auch, dass der Strahl durch das Gewebe des Menschen gelangen kann, jedoch nicht durch Knochen und Metallgegenstände. Eines der ersten Experimente von Röntgen Ende 1895 war ein Film über die Hand seiner Frau Bertha. Es ist interessant, dass Röntgenstrahlen erstmals für eine industrielle (nicht medizinische) Anwendung verwendet wurden, da Röntgen eine Röntgenaufnahme von a Eine Reihe von Gewichten in einer Schachtel, um seine Kollegen zu zeigen.
Röntgens Entdeckung war eine wissenschaftliche Bombe und wurde sowohl von Wissenschaftlern als auch von Laien mit außerordentlichem Interesse aufgenommen . Überall konnten Wissenschaftler sein Experiment wiederholen, da die Kathodenröhre in dieser Zeit sehr bekannt war. Viele Wissenschaftler ließen andere Forschungslinien fallen, um die mysteriösen Strahlen zu verfolgen. Zeitungen und Zeitschriften des Tages versorgten die Öffentlichkeit mit zahlreichen Geschichten, einige wahr, andere phantasievoll, über die Eigenschaften der neu entdeckten Strahlen.
Die öffentliche Phantasie wurde von diesem unsichtbaren Strahl mit der Fähigkeit erfasst, feste Materie zu durchdringen und in Verbindung mit einer Fotoplatte ein Bild von Knochen und inneren Körperteilen zu liefern. Die wissenschaftliche Phantasie wurde durch die Demonstration einer Wellenlänge erfasst, die kürzer als Licht ist. Dies eröffnete neue Möglichkeiten in der Physik und zur Untersuchung der Struktur der Materie. Es wurde viel Begeisterung für mögliche Anwendungen von Strahlen als Hilfsmittel in Medizin und Chirurgie geweckt. Innerhalb eines Monats nach Bekanntgabe der Entdeckung wurden in Europa und den Vereinigten Staaten mehrere medizinische Röntgenaufnahmen angefertigt, die von Chirurgen als Leitfaden für ihre Arbeit verwendet wurden. Im Juni 1896, nur 6 Monate nachdem Röntgen seine Entdeckung angekündigt hatte, wurden Röntgenstrahlen von Schlachtfeldärzten verwendet, um Kugeln in verwundeten Soldaten zu lokalisieren.
Vor 1912 wurden Röntgenstrahlen außerhalb der Bereiche Medizin und Zahnmedizin nur wenig verwendet, obwohl einige Röntgenbilder von Metallen erstellt wurden. Der Grund dafür, dass Röntgenstrahlen vor diesem Datum nicht in industriellen Anwendungen verwendet wurden, war, dass die Röntgenröhren (die Quelle der Röntgenstrahlen) unter den Spannungen zusammenbrachen, die erforderlich waren, um Strahlen mit zufriedenstellender Durchdringungsleistung für industrielle Zwecke zu erzeugen. Dies änderte sich jedoch 1913, als die von Coolidge entworfenen Hochvakuum-Röntgenröhren verfügbar wurden. Die Hochvakuumröhren waren eine intensive und zuverlässige Röntgenquelle, die mit Energien bis zu 100.000 Volt betrieben wurde. 1922 machte die industrielle Radiographie mit der Einführung der 200.000-Volt-Röntgenröhre einen weiteren Schritt nach vorne Dadurch konnten Röntgenaufnahmen von dicken Stahlteilen in angemessener Zeit erstellt werden. 1931 entwickelte die General Electric Company Röntgengeneratoren mit 1.000.000 Volt, die ein wirksames Werkzeug für die industrielle Radiographie darstellen. Im selben Jahr erlaubte die American Society of Mechanical Engineers (ASME) die Röntgenzulassung von schmelzgeschweißten Druckbehältern, die die Tür für die industrielle Akzeptanz und Verwendung weiter öffneten.
Eine zweite Strahlungsquelle
Kurz nach der Entdeckung von Röntgenstrahlen wurde eine andere Form von durchdringenden Strahlen entdeckt. 1896 entdeckte der französische Wissenschaftler Henri Becquerel die natürliche Radioaktivität. Viele Wissenschaftler dieser Zeit arbeiteten mit Kathodenstrahlen, und andere Wissenschaftler sammelten Beweise für die Theorie, dass das Atom unterteilt werden könnte. Einige der neuen Untersuchungen zeigten, dass bestimmte Arten von Atomen von selbst zerfallen. Es war Henri Becquerel, der dieses Phänomen entdeckte, als er die Eigenschaften fluoreszierender Mineralien untersuchte. Becquerel erforschte die Prinzipien der Fluoreszenz, bei der bestimmte Mineralien bei Sonneneinstrahlung leuchten (fluoreszieren). Er verwendete fotografische Platten, um diese Fluoreszenz aufzuzeichnen.
Eines der Mineralien, mit denen Becquerel arbeitete, war eine Uranverbindung. An einem Tag, an dem es zu bewölkt war, um seine Proben direktem Sonnenlicht auszusetzen, lagerte Becquerel einen Teil der Verbindung mit seinen Fotoplatten in einer Schublade.Später, als er diese Platten entwickelte, stellte er fest, dass sie beschlagen waren (Belichtung ausgesetzt). Becquerel fragte, was dieses Beschlagen verursacht hätte. Er wusste, dass er die Teller fest eingewickelt hatte, bevor er sie benutzte, so dass das Beschlagen nicht auf Streulicht zurückzuführen war. Außerdem bemerkte er, dass nur die Platten, die sich mit der Uranverbindung in der Schublade befanden, beschlagen waren. Becquerel kam zu dem Schluss, dass die Uranverbindung eine Art Strahlung abgibt, die schweres Papier durchdringen und fotografischen Film belichten kann. Becquerel testete weiterhin Proben von Uranverbindungen und stellte fest, dass die Strahlungsquelle das Element Uran war. Bacquerels Entdeckung war im Gegensatz zu den Röntgenstrahlen für Laien und Wissenschaftler praktisch unbemerkt. Relativ wenige Wissenschaftler interessierten sich für Becquerels Ergebnisse. Erst als die Curies zwei Jahre später Radium entdeckten, verbreitete sich das Interesse an Radioaktivität.
Während der Arbeit in Frankreich zur Zeit von Becquerels Entdeckung interessierte sich die polnische Wissenschaftlerin Marie Curie sehr für seine Arbeit. Sie vermutete, dass ein als Pechblende bekanntes Uranerz andere radioaktive Elemente enthielt. Marie und ihr Ehemann, Der französische Wissenschaftler Pierre Curie begann, nach diesen anderen Elementen zu suchen. 1898 entdeckten die Curies ein weiteres radioaktives Element in Pechblende und nannten es „Polonium“ zu Ehren von Marie Curies Heimat. Später in diesem Jahr entdeckten die Curies ein weiteres radioaktives Element, das sie Radium oder leuchtendes Element nannten. Sowohl Polonium als auch Radium waren radioaktiver als Uran. Seit diesen Entdeckungen wurden viele andere radioaktive Elemente entdeckt oder produziert.
Radium wurde zur ersten industriellen Gammastrahlenquelle. Das Material ermöglichte die Röntgenaufnahme von Gussteilen mit einer Dicke von bis zu 10 bis 12 Zoll. Während des Zweiten Weltkriegs wuchs die industrielle Radiographie im Rahmen des Schiffbauprogramms der Marine enorm. 1946 wurden künstliche Gammastrahlenquellen wie Kobalt und Iridium verfügbar. Diese neuen Quellen waren weitaus stärker als Radium und viel billiger. Die künstlichen Quellen ersetzten schnell Radium, und die Verwendung von Gammastrahlen nahm in der industriellen Radiographie schnell zu.
Gesundheitsbedenken
Die Wissenschaft des Strahlenschutzes oder „Gesundheitsphysik“, wie es besser ist genannt, entstand aus den parallelen Entdeckungen von Röntgenstrahlen und Radioaktivität in den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts. Experimentatoren, Ärzte, Laien und Physiker stellten gleichermaßen Geräte zur Erzeugung von Röntgenstrahlen auf und machten ihre Arbeit mit mangelnder Besorgnis über potenzielle Gefahren. Ein solcher Mangel an Besorgnis ist durchaus verständlich, da in früheren Erfahrungen nichts darauf hindeutete, dass Röntgenstrahlen in irgendeiner Weise gefährlich sein würden. In der Tat war das Gegenteil der Fall, wenn jemand den Verdacht hatte, dass ein Strahl ähnlich ist Licht, aber unsichtbar, ungefühlt oder auf andere Weise von den Sinnen nicht wahrnehmbar, würde einer Person Schaden zufügen? Wahrscheinlicher, oder so schien es einigen, könnten Röntgenstrahlen für den Körper von Vorteil sein.
Der weit verbreitete und ungehemmte Einsatz von Röntgenstrahlen führte unweigerlich zu schweren Verletzungen. Oft wurden Verletzungen nicht auf die Röntgenexposition zurückgeführt, was teilweise auf das langsame Auftreten von Symptomen zurückzuführen war und weil es einfach keinen Grund gab, Röntgenstrahlen als Ursache zu vermuten. Einige frühe Experimentatoren haben Röntgenstrahlen und Hautverbrennungen miteinander verbunden. Die erste Warnung vor möglichen nachteiligen Auswirkungen von Röntgenstrahlen kam von Thomas Edison, William J. Morton und Nikola Tesla, die jeweils Augenreizungen durch Experimente mit Röntgenstrahlen und fluoreszierenden Substanzen berichteten.
Heute kann man sagen, dass Strahlung zu den am gründlichsten untersuchten Krankheitsursachen zählt. Obwohl noch viel zu lernen ist, ist mehr über die Mechanismen der Strahlenschädigung am molekularen, zellulären und Organsystem bekannt als für die meisten anderen gesundheitsschädigenden Mittel. Genau diese enorme Anhäufung quantitativer Dosis-Wirkungs-Daten ermöglicht es den Gesundheitsphysikern, die Strahlungswerte so zu spezifizieren, dass die medizinische, wissenschaftliche und industrielle Verwendung von Strahlung bei einem Risiko fortgesetzt werden kann, das nicht höher als und häufig kleiner als das Niveau ist des mit jeder anderen Technologie verbundenen Risikos.
Röntgen- und Gammastrahlen sind elektromagnetische Strahlung, die genau der gleichen Natur wie Licht entspricht, jedoch eine viel kürzere Wellenlänge aufweist. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt in der Größenordnung von 6000 Angström, während die Wellenlänge der Röntgenstrahlen im Bereich von einem Angström liegt und die der Gammastrahlen 0,0001 Angström beträgt. Diese sehr kurze Wellenlänge gibt Röntgen- und Gammastrahlen ihre Fähigkeit, Materialien zu durchdringen, die Licht nicht kann. Diese elektromagnetischen Wellen haben ein hohes Energieniveau und können chemische Bindungen in Materialien aufbrechen, in die sie eindringen. Wenn es sich bei der bestrahlten Materie um lebendes Gewebe handelt, kann das Aufbrechen chemischer Bindungen zu einer veränderten Struktur oder einer Veränderung der Zellfunktion führen. Frühe Strahlenexpositionen führten zum Verlust von Gliedmaßen und sogar zum Leben.Forscherinnen und Forscher sammelten und dokumentierten Informationen über die Wechselwirkung von Strahlung und menschlichem Körper. Diese frühen Informationen halfen der Wissenschaft zu verstehen, wie elektromagnetische Strahlung mit lebendem Gewebe interagiert. Leider wurde ein Großteil dieser Informationen mit großem persönlichen Aufwand gesammelt.