Geschiedenis van radiografie
Röntgenfoto’s werden ontdekt in 1895 door Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) die professor was aan de universiteit van Wuerzburg in Duitsland. Roentgen werkte met een kathodestraalbuis in zijn laboratorium en observeerde een fluorescerende gloed van kristallen op een tafel naast zijn buis. De buis waarmee Roentgen werkte, bestond uit een glazen omhulsel (bolletje) met daarin ingekapselde positieve en negatieve elektroden. De lucht in de buis werd afgevoerd, en wanneer een hoge spanning werd aangelegd, produceerde de buis een fluorescerende gloed. Roentgen schermde de buis af met zwaar zwart papier en ontdekte een groen gekleurd fluorescerend licht dat werd gegenereerd door een materiaal dat zich op een paar meter afstand van de buis bevond.
Hij concludeerde dat er een nieuw type straal uit de buis kwam. Deze straal was in staat door de zware papieren bekleding te gaan en de fosforescerende materialen in de kamer te exciteren. Hij ontdekte dat de nieuwe straal door de meeste stoffen heen kon gaan en schaduwen van vaste objecten kon werpen. Roentgen ontdekte ook dat de straal door het weefsel van mensen kon gaan, maar niet door botten en metalen voorwerpen. Een van de eerste experimenten van Roentgen eind 1895 was een filmpje van de hand van zijn vrouw, Bertha. Het is interessant dat röntgenfoto’s voor het eerst werden gebruikt voor industriële (niet medische) toepassingen, aangezien Roentgen een röntgenfoto van een set gewichten in een doos om zijn collega’s te laten zien.
De ontdekking van Roentgen was een wetenschappelijke bom en werd met buitengewone belangstelling ontvangen door zowel wetenschappers als leken . Wetenschappers overal ter wereld konden zijn experiment dupliceren omdat de kathodebuis in deze periode zeer bekend was. Veel wetenschappers hebben andere onderzoekslijnen laten vallen om de mysterieuze stralen na te jagen. Kranten en tijdschriften van de dag voorzagen het publiek van talloze verhalen, sommige waar, andere fantasievol, over de eigenschappen van de pas ontdekte stralen.
De publieke fantasie werd gevangen door deze onzichtbare straal die door vaste materie kan gaan en, in combinatie met een fotografische plaat, een beeld geeft van botten en inwendige lichaamsdelen. Wetenschappelijke fantasie werd gevangen door de demonstratie van een golflengte korter dan licht. Dit genereerde nieuwe mogelijkheden in de natuurkunde en voor het onderzoeken van de structuur van materie. Er ontstond veel enthousiasme over mogelijke toepassingen van stralen als hulpmiddel in de geneeskunde en chirurgie. Binnen een maand na de aankondiging van de ontdekking waren er in Europa en de Verenigde Staten verschillende medische röntgenfoto’s gemaakt, die door chirurgen werden gebruikt om hen bij hun werk te begeleiden. In juni 1896, slechts 6 maanden nadat Roentgen zijn ontdekking had aangekondigd, werden röntgenstralen gebruikt door slagveldartsen om kogels in gewonde soldaten te lokaliseren.
Vóór 1912 werden röntgenstralen buiten de geneeskunde en tandheelkunde weinig gebruikt, hoewel er wel enkele röntgenfoto’s van metalen werden gemaakt. De reden dat röntgenstralen vóór deze datum niet in industriële toepassingen werden gebruikt, was omdat de röntgenbuizen (de bron van de röntgenstralen) het begaven onder de spanningen die nodig waren om stralen met voldoende penetrerend vermogen voor industriële doeleinden te produceren. Dat veranderde echter in 1913 toen de door Coolidge ontworpen hoogvacuüm röntgenbuizen beschikbaar kwamen. De hoogvacuümbuizen waren een intense en betrouwbare röntgenbron, werkend met energieën tot 100.000 volt.
In 1922 zette de industriële radiografie nog een stap voorwaarts met de komst van de 200.000 volt röntgenbuis waardoor röntgenfoto’s van dikke stalen onderdelen binnen een redelijke tijd konden worden gemaakt. In 1931 ontwikkelde General Electric Company röntgengeneratoren van 1.000.000 volt, die een effectief hulpmiddel vormden voor industriële radiografie. Datzelfde jaar stond de American Society of Mechanical Engineers (ASME) röntgengoedkeuring toe van smeltgelaste drukvaten die de deur verder opende voor industriële acceptatie en gebruik.
Een tweede stralingsbron
Kort na de ontdekking van röntgenstraling werd een andere vorm van doordringende straling ontdekt. In 1896 ontdekte de Franse wetenschapper Henri Becquerel natuurlijke radioactiviteit. Veel wetenschappers uit die periode werkten met kathodestralen, en andere wetenschappers verzamelden bewijs voor de theorie dat het atoom onderverdeeld kon worden. Een deel van het nieuwe onderzoek toonde aan dat bepaalde soorten atomen vanzelf uiteenvallen. Het was Henri Becquerel die dit fenomeen ontdekte tijdens het onderzoeken van de eigenschappen van fluorescerende mineralen. Becquerel deed onderzoek naar de principes van fluorescentie, waarbij bepaalde mineralen gloeien (fluoresceren) bij blootstelling aan zonlicht. Hij gebruikte fotografische platen om deze fluorescentie vast te leggen.
Een van de mineralen waarmee Becquerel werkte, was een uraniumverbinding. Op een dag dat het te bewolkt was om zijn monsters aan direct zonlicht bloot te stellen, bewaarde Becquerel een deel van de compound in een la met zijn fotografische platen.Later, toen hij deze platen ontwikkelde, ontdekte hij dat ze beslagen waren (vertoonden blootstelling aan licht). Becquerel vroeg zich af wat deze mist zou hebben veroorzaakt. Hij wist dat hij de platen stevig had ingepakt voordat hij ze gebruikte, dus de beslaan was niet te wijten aan strooilicht. Bovendien merkte hij dat alleen de platen die in de lade met de uraniumverbinding zaten beslagen waren. Becquerel concludeerde dat de uraniumverbinding een soort straling afgeeft die door zwaar papier kan dringen en fotografische film kan blootleggen. Becquerel bleef monsters van uraniumverbindingen testen en stelde vast dat de stralingsbron het element uranium was. De ontdekking van Bacquerel werd, in tegenstelling tot die van de röntgenstralen, vrijwel onopgemerkt door zowel leken als wetenschappers. Relatief weinig wetenschappers waren geïnteresseerd in de bevindingen van Becquerel. Pas toen de Curies twee jaar later radium ontdekten, raakte de belangstelling voor radioactiviteit wijdverbreid.
Terwijl hij in Frankrijk werkte ten tijde van de ontdekking van Becquerel, raakte de Poolse wetenschapper Marie Curie erg geïnteresseerd in zijn werk. Ze vermoedde dat een uraniumerts dat bekend staat als pitchblende andere radioactieve elementen bevatte. Marie en haar echtgenoot, De Franse wetenschapper Pierre Curie ging op zoek naar deze andere elementen.In 1898 ontdekten de Curies een ander radioactief element in pitchblende, en noemden het “polonium” ter ere van het geboorteland van Marie Curie. Later dat jaar ontdekten de Curies een ander radioactief element dat ze radium of stralend element noemden. Zowel polonium als radium waren radioactiever dan uranium. Sinds deze ontdekkingen zijn er veel andere radioactieve elementen ontdekt of geproduceerd.
Radium werd de eerste industriële bron van gammastraling. Met het materiaal konden gietstukken tot 10 tot 12 inch dik worden geröntgend. Tijdens de Tweede Wereldoorlog groeide de industriële radiografie enorm als onderdeel van het scheepsbouwprogramma van de marine. In 1946 kwamen door de mens gemaakte gammastraalbronnen zoals kobalt en iridium beschikbaar. Deze nieuwe bronnen waren veel sterker dan radium en waren veel minder duur. De door de mens gemaakte bronnen vervingen radium snel en het gebruik van gammastraling groeide snel in industriële radiografie.
Gezondheidsproblemen
De wetenschap van stralingsbescherming, of “gezondheidsfysica” zoals het beter is genoemd, zijn voortgekomen uit de parallelle ontdekkingen van röntgenstraling en radioactiviteit in de laatste jaren van de 19e eeuw. Experimenten, artsen, leken en natuurkundigen zetten röntgenopwekkingsapparatuur op en gingen door met hun werk met een gebrek aan bezorgdheid over potentiële gevaren. Zo’n gebrek aan bezorgdheid is volkomen begrijpelijk, want er was niets in eerdere ervaringen dat suggereerde dat röntgenstraling op enigerlei wijze gevaarlijk zou zijn. Inderdaad, het tegenovergestelde was het geval, want wie zou vermoeden dat een straal vergelijkbaar is met licht maar onzichtbaar, ongevoelig of anderszins niet waarneembaar door de zintuigen zou schadelijk zijn voor een persoon? Waarschijnlijker, zo leek het sommigen, zouden röntgenfoto’s gunstig kunnen zijn voor het lichaam.
Het wijdverbreide en ongeremde gebruik van röntgenstralen leidde onvermijdelijk tot ernstige verwondingen. Vaak werden verwondingen niet toegeschreven aan röntgenblootstelling, onder meer vanwege het langzame begin van de symptomen en omdat er simpelweg geen reden was om röntgenfoto’s als oorzaak te vermoeden. Sommige vroege onderzoekers brachten röntgenblootstelling en huidverbrandingen samen. De eerste waarschuwing voor mogelijke nadelige effecten van röntgenstralen kwam van Thomas Edison, William J. Morton en Nikola Tesla, die elk oogirritaties meldden door experimenten met röntgenstralen en fluorescerende stoffen.
Tegenwoordig kan worden gezegd dat straling een van de meest grondig onderzochte oorzaken van ziekten is. Hoewel er nog veel moet worden geleerd, is er meer bekend over de mechanismen van stralingsschade aan het moleculaire, cellulaire en orgaansysteem dan bekend is van de meeste andere gezondheidsstressende middelen. Het is inderdaad precies deze enorme opeenstapeling van kwantitatieve dosis-responsgegevens die gezondheidsfysici in staat stelt stralingsniveaus te specificeren, zodat medisch, wetenschappelijk en industrieel gebruik van straling kan doorgaan met een risiconiveau dat niet hoger is dan, en vaak lager is dan de niveaus. van risico verbonden aan enige andere technologie.
Röntgenstralen en gammastralen zijn elektromagnetische straling van precies dezelfde aard als licht, maar met een veel kortere golflengte. De golflengte van zichtbaar licht is in de orde van 6000 Angstrom, terwijl de golflengte van röntgenstralen in het bereik van één Angstrom ligt en die van gammastralen 0,0001 Angstrom. Deze zeer korte golflengte geeft röntgen- en gammastralen hun vermogen om door materialen heen te dringen die licht niet kan. Deze elektromagnetische golven hebben een hoog energieniveau en kunnen chemische bindingen verbreken in materialen die ze binnendringen. Als de bestraalde materie levend weefsel is, kan het verbreken van chemische bindingen resulteren in een veranderde structuur of een verandering in de functie van cellen. Vroege blootstelling aan straling resulteerde in het verlies van ledematen en zelfs levens.Mannelijke en vrouwelijke onderzoekers verzamelden en documenteerden informatie over de interactie van straling en het menselijk lichaam. Deze vroege informatie hielp de wetenschap te begrijpen hoe elektromagnetische straling interageert met levend weefsel. Helaas is veel van deze informatie verzameld tegen hoge persoonlijke kosten.