A radiográfia története
Röntgensugarakat fedezett fel 1895-ben Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), aki a németországi Wuerzburgi Egyetem professzora volt. A laboratóriumában katódsugárcsővel dolgozva Roentgen a cső közelében egy asztalon kristályok fluoreszkáló fényét figyelte meg. A cső, amellyel Roentgen dolgozott, egy üveg burkolatból (izzó) állt, amelyben pozitív és negatív elektródák voltak beburkolva. A csőben levő levegőt kiürítették, és nagy feszültség alkalmazásakor a cső fluoreszkáló fényt váltott ki. Roentgen nehéz fekete papírral árnyékolta a csövet, és felfedezett egy zöld színű fluoreszkáló fényt, amelyet a csőtől néhány méterre elhelyezkedő anyag generált.
Arra a következtetésre jutott, hogy egy új típusú sugár kerül ki a csőből. Ez a sugár képes volt áthaladni a nehéz papírborítón és izgatni a szoba foszforeszkáló anyagát. Megállapította, hogy az új sugár átjuthat a legtöbb olyan anyagon, amely szilárd tárgyak árnyékát vetette. Roentgen azt is felfedezte, hogy a sugár átjuthat az emberek szövetén, csontokon és fémtárgyakon azonban nem. Roentgen egyik első kísérlete, 1895 végén, felesége, Bertha kezének filmje volt. Érdekes, hogy a röntgensugarak első alkalmazását ipari (nem orvosi) alkalmazásra használták, mivel Roentgen készített egy súlyok egy dobozban kollégáinak bemutatására.
Roentgen felfedezése tudományos bomba volt, és mind a tudósok, mind a laikusok rendkívüli érdeklődéssel fogadták. . A tudósok mindenhol megismételhették kísérletét, mert a katódcső ebben az időszakban nagyon jól ismert volt. Sok tudós más kutatási irányokat elvetett a titokzatos sugarak után. A korabeli újságok és folyóiratok számos történettel látták el a közönséget, amelyek igazak, mások fantáziadúsak voltak az újonnan felfedezett sugarak tulajdonságairól.
Ez a láthatatlan sugár elkapta a közönség képzeletét, amely képes áthaladni a szilárd anyagon, és egy fényképészeti táblával együtt képet nyújt a csontokról és a belső testrészekről. A tudományos fantáziát a fénynél rövidebb hullámhossz demonstrációja örökítette meg. Ez új lehetőségeket generált a fizikában és az anyag szerkezetének vizsgálatára. Nagy lelkesedést váltottak ki a sugarak esetleges alkalmazásai az orvostudományban és a sebészetben. A felfedezés bejelentését követő egy hónapon belül számos orvosi röntgenfelvételt készítettek Európában és az Egyesült Államokban, amelyeket a sebészek irányítottak munkájukhoz. 1896 júniusában, csak 6 hónappal azután, hogy Roentgen bejelentette felfedezését, a csatatéri orvosok röntgensugarakat használtak arra, hogy golyókat keressenek a sebesült katonákban.
1912 előtt a röntgensugarakat alig használták az orvostudomány és a fogászat területén kívül, bár néhány röntgenfelvételt készítettek fémekről. Ennek oka, hogy a röntgensugarakat ezen időpont előtt nem alkalmazták ipari alkalmazásban, az az volt, hogy a röntgencsövek (a röntgensugár forrása) megszakadtak azokon a feszültségeken, amelyek szükségesek ahhoz, hogy kielégítő áthatolóerővel rendelkező sugarakat hozzanak létre ipari célokra. Ez azonban 1913-ban megváltozott, amikor a Coolidge által tervezett nagy vákuumú röntgencsövek elérhetővé váltak. A nagy vákuumcsövek intenzív és megbízható röntgenforrásként működtek, akár 100 000 voltos energián is működtek.
1922-ben az ipari radiográfia újabb lépést tett előre a 200 000 voltos röntgencső megjelenésével. ez lehetővé tette vastag acél alkatrészek röntgenfelvételének elkészítését ésszerű idő alatt. 1931-ben a General Electric Company 1.000.000 voltos röntgengenerátort fejlesztett ki, amely hatékony eszközt jelent az ipari röntgenfelvételhez. Ugyanebben az évben az Amerikai Gépészmérnökök Társasága (ASME) engedélyezte a fúziós hegesztésű nyomástartó edények röntgen jóváhagyását, amely tovább nyitotta az ajtót az ipari elfogadás és használat előtt.
A sugárzás második forrása
Röviddel a röntgensugarak felfedezése után felfedezték a behatoló sugarak egy másik formáját. 1896-ban Henri Becquerel francia tudós felfedezte a természetes radioaktivitást. A korszak sok tudósa katódsugárral dolgozott, más tudósok pedig bizonyítékokat gyűjtöttek arról az elméletről, hogy az atom felosztható. Az új kutatások egy része kimutatta, hogy bizonyos típusú atomok önmagukban felbomlanak. Henri Becquerel fedezte fel ezt a jelenséget, miközben a fluoreszcens ásványok tulajdonságait vizsgálta. Becquerel a fluoreszcencia alapelveit kutatta, ahol bizonyos ásványi anyagok napfény hatására világítanak (fluoreszkálnak). A fluoreszcencia rögzítésére fényképes lemezeket használt.
Az egyik ásvány, amellyel Becquerel dolgozott, egy uránvegyület volt. Egy napon, amikor túl felhős volt ahhoz, hogy a mintáit közvetlen napfénynek tegye ki, Becquerel a vegyület egy részét egy fiókban tárolta fényképészeti tábláival.Később, amikor kifejlesztette ezeket a lemezeket, felfedezte, hogy ködösek (fénynek vannak kitéve). Becquerel megkérdőjelezte, mi okozhatta ezt a ködösödést. Tudta, hogy felhasználása előtt szorosan becsomagolta a lemezeket, ezért a ködképződést nem a kóbor fény okozta. Ezenkívül észrevette, hogy csak azok a lemezek voltak ködösek, amelyek a fiókban voltak az uránvegyülettel. Becquerel arra a következtetésre jutott, hogy az uránvegyület egyfajta sugárzást bocsát ki, amely behatolhat a nehéz papírba, és fényképes filmeket tehet közzé. Becquerel folytatta az uránvegyületek mintáinak vizsgálatát, és megállapította, hogy a sugárzás forrása az urán elem. Bacquerel felfedezését, ellentétben a röntgensugárral, laikusok és tudósok egyaránt gyakorlatilag észre sem vették. Becquerel megállapításai viszonylag kevés tudós iránt érdeklődtek. Csak két évvel később, amikor a Cury felfedezte a rádiumot, elterjedt az érdeklődés a radioaktivitás iránt.
Amikor Becquerel felfedezésének idején Franciaországban dolgozott, Marie Curie lengyel tudós nagyon érdeklődött munkája iránt. Gyanította, hogy a szurokként ismert uránérc egyéb radioaktív elemeket tartalmaz. Marie és férje, Pierre Curie francia tudós elkezdte ezeket a további elemeket keresni, 1898-ban Cury újabb radioaktív elemet fedezett fel a szurokfényben, és Marie Curie szülőföldje tiszteletére “polóniumnak” nevezte el. Később abban az évben a Cury felfedezett egy másik radioaktív elemet, amelyet rádiumnak vagy fénylő elemnek neveztek el. A polónium és a rádium radioaktívabb volt, mint az urán. E felfedezések óta számos más radioaktív elemet fedeztek fel vagy állítottak elő.
A rádium lett a kezdeti ipari gammasugárforrás. Az anyag lehetővé tette a 10-12 hüvelyk vastagságú öntvények röntgenfelvételét. A második világháború alatt az ipari radiográfia rendkívüli mértékben megnőtt a haditengerészet hajóépítési programjának részeként. 1946-ban elérhetővé váltak az ember alkotta gammasugárforrások, például a kobalt és az irídium. Ezek az új források jóval erősebbek voltak, mint a rádium, és sokkal olcsóbbak voltak. Az ember által készített források gyorsan pótolták a rádiumot, és a gammasugarak felhasználása gyorsan növekedett az ipari radiográfiában.
Egészségügyi aggályok
A sugárvédelem tudománya, vagy “egészségfizika”, mivel ez helyesebb A röntgensugarak és a radioaktivitás párhuzamos felfedezéséből nőtt ki a 19. század utolsó éveiben. A kísérletezők, orvosok, laikusok és fizikusok egyaránt felállítottak röntgengeneráló készülékeket, és aggodalmak nélkül folytatták munkájukat. potenciális veszélyek. Az aggodalom ilyen hiánya teljesen érthető, mivel a korábbi tapasztalatok alapján semmi nem utalt arra, hogy a röntgen bármilyen módon veszélyes lenne. Valójában ennek az ellenkezője volt a helyzet, mert ki gyanítaná, hogy a könnyű, de az érzékek által nem látott, nem érzékelhető vagy más módon nem észlelhető lenne káros az ember számára? Valószínűbb, vagy legalábbis úgy tűnt, hogy a röntgensugarak hasznosak lehetnek a szervezet számára.
A röntgensugarak széles körű és korlátlan használata óhatatlanul súlyos sérülésekhez vezetett. Gyakran a sérüléseket nem a röntgensugárzásnak tulajdonították, részben a tünetek lassú kialakulása miatt, és mert egyszerűen nem volt ok a röntgensugarakra gyanakodni. Néhány korai kísérletező összekapcsolta a röntgen expozíciót és a bőr égését. Az első figyelmeztetést a röntgensugarak lehetséges káros hatásairól Thomas Edison, William J. Morton és Nikola Tesla adta, akik mindegyikük röntgensugarakkal és fluoreszcens anyagokkal végzett kísérletekből származó szemirritációról számolt be.
Ma elmondható, hogy a sugárzás a legalaposabban vizsgált betegség okai közé tartozik. Bár sok még várat magára, a molekuláris, sejtes és szervi rendszer sugárzásának károsodásának mechanizmusairól többet lehet tudni, mint a legtöbb más egészséget megterhelő szerről. Valóban, éppen ez a mennyiségi dózis-válasz adatok hatalmas mennyiségű felhalmozódása teszi lehetővé az egészségügyi fizikusok számára a sugárzási szintek meghatározását, hogy a sugárzás orvosi, tudományos és ipari felhasználása továbbra is magasabb, és gyakran alacsonyabb kockázati szintnél folytatódhasson bármely más technológiához kapcsolódó kockázat.
A röntgensugarak és a gammasugarak elektromágneses sugárzás pontosan ugyanolyan természetű, mint a fény, de sokkal rövidebb hullámhosszúságú. A látható fény hullámhossza 6000 angström nagyságrendű, míg a röntgensugarak hullámhossza egy angström tartományában van, a gammasugaraké pedig 0,0001 angström. Ez a nagyon rövid hullámhossz az, ami megadja a röntgensugaraknak és a gammasugaraknak az erejét, hogy behatolhassanak olyan anyagokba, amelyekre a fény nem képes. Ezek az elektromágneses hullámok magas energiaszinttel rendelkeznek, és meg tudják szakítani a kémiai kötéseket az anyagokban, amelyekbe behatolnak. Ha a besugárzott anyag élő szövet, akkor a kémiai kötések megszakadása megváltoztathatja a szerkezetét vagy megváltoztathatja a sejtek működését. A korai sugárterhelés végtagok és akár életvesztést is eredményezett.A férfiak és a nők kutatói információkat gyűjtöttek és dokumentáltak a sugárzás és az emberi test kölcsönhatásáról. Ez a korai információ segített a tudománynak megérteni, hogy az elektromágneses sugárzás hogyan hat az élő szövetekkel. Sajnos ezen információk nagy részét nagy személyes költséggel gyűjtötték össze.