Istoria radiografiei
Razele X au fost descoperite în 1895 de Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), care a fost profesor la Universitatea Wuerzburg din Germania. Lucrând cu un tub catodic în laboratorul său, Roentgen a observat o strălucire fluorescentă de cristale pe o masă lângă tubul său. Tubul cu care Roentgen lucra consta dintr-un plic de sticlă (bec) cu electrozi pozitivi și negativi încapsulați în el. Aerul din tub a fost evacuat și, atunci când a fost aplicată o tensiune înaltă, tubul a produs o strălucire fluorescentă. Roentgen a protejat tubul cu hârtie neagră și a descoperit o lumină fluorescentă de culoare verde generată de un material situat la câțiva metri distanță de tub.
El a concluzionat că un nou tip de rază era emis din tub. Această rază era capabilă să treacă prin acoperirea grea a hârtiei și să excite materialele fosforescente din cameră. El a descoperit că noua rază ar putea trece prin majoritatea substanțelor care aruncă umbre de obiecte solide. Roentgen a descoperit, de asemenea, că raza ar putea trece prin țesutul oamenilor, dar nu oase și obiecte metalice. Unul dintre primele experimente ale lui Roentgen la sfârșitul anului 1895 a fost un film cu mâna soției sale, Bertha. Este interesant faptul că prima utilizare a razelor X a fost pentru o aplicație industrială (nu medicală), deoarece Roentgen a produs o radiografie a unui set de greutăți într-o cutie pentru a-i arăta colegilor săi.
Descoperirea lui Roentgen a fost o bombă științifică și a fost primită cu un interes extraordinar atât de oamenii de știință, cât și de laici . Oamenii de știință de pretutindeni ar putea duplica experimentul său, deoarece tubul catodic era foarte bine cunoscut în această perioadă. Mulți oameni de știință au renunțat la alte linii de cercetare pentru a urmări razele misterioase. Ziarele și revistele zilei au oferit publicului numeroase povești, unele adevărate, altele fanteziste, despre proprietățile razelor nou descoperite.
Fantezia publică a fost surprinsă de această rază invizibilă cu capacitatea de a trece prin materia solidă și, împreună cu o placă fotografică, oferă o imagine a oaselor și a părților interioare ale corpului. Fantezia științifică a fost surprinsă prin demonstrarea unei lungimi de undă mai mici decât lumina. Acest lucru a generat noi posibilități în fizică și pentru investigarea structurii materiei. S-a generat mult entuziasm cu privire la potențialele aplicații ale razelor ca ajutor în medicină și chirurgie. În termen de o lună de la anunțul descoperirii, au fost făcute mai multe radiografii medicale în Europa și Statele Unite, care au fost folosite de chirurgi pentru a-i îndruma în munca lor. În iunie 1896, la doar 6 luni după ce Roentgen și-a anunțat descoperirea, razele X erau folosite de medicii de pe câmpul de luptă pentru a localiza gloanțe în soldații răniți.
Înainte de 1912, razele X erau utilizate puțin în afara domeniilor medicinei și stomatologiei, deși au fost produse unele imagini cu raze X ale metalelor. Motivul pentru care razele X nu au fost utilizate în aplicații industriale înainte de această dată s-a datorat faptului că tuburile de raze X (sursa razelor X) s-au defectat sub tensiunile necesare pentru a produce raze de putere de penetrare satisfăcătoare în scopuri industriale. Cu toate acestea, acest lucru s-a schimbat în 1913 când au devenit disponibile tuburile cu raze X cu vid ridicat proiectate de Coolidge. Tuburile cu vid ridicat erau o sursă intensă și fiabilă de raze X, funcționând la energii de până la 100.000 de volți.
În 1922, radiografia industrială a făcut un alt pas înainte odată cu apariția tubului de raze X de 200.000 de volți. care a permis realizarea radiografiilor de piese groase de oțel într-un timp rezonabil. În 1931, General Electric Company a dezvoltat generatoare de raze X de 1.000.000 de volți, oferind un instrument eficient pentru radiografia industrială. În același an, Societatea Americană a Inginerilor Mecanici (ASME) a permis aprobarea cu raze X a vaselor sub presiune sudate prin fuziune care au deschis în continuare ușa acceptării și utilizării industriale.
O a doua sursă de radiații
La scurt timp după descoperirea razelor X, a fost descoperită o altă formă de raze penetrante. În 1896, omul de știință francez Henri Becquerel a descoperit radioactivitatea naturală. Mulți oameni de știință ai perioadei lucrau cu raze catodice, iar alți oameni de știință adunau dovezi cu privire la teoria că atomul ar putea fi subdivizat. Unele dintre noile cercetări au arătat că anumite tipuri de atomi se dezintegrează singuri. Henri Becquerel a fost cel care a descoperit acest fenomen în timp ce investiga proprietățile mineralelor fluorescente. Becquerel cerceta principiile fluorescenței, în care anumite minerale strălucesc (fluorescente) atunci când sunt expuse la lumina soarelui. El a folosit plăci fotografice pentru a înregistra această fluorescență.
Unul dintre mineralele cu care a lucrat Becquerel a fost un compus de uraniu. Într-o zi în care era prea tulbure pentru a-și expune probele la lumina directă a soarelui, Becquerel a depozitat o parte din compus într-un sertar cu plăcile sale fotografice.Mai târziu, când a dezvoltat aceste plăci, a descoperit că acestea erau neclare (au expus expunerea la lumină). Becquerel a pus la îndoială ce ar fi cauzat această ceață. Știa că înfășurase plăcile strâns înainte de a le folosi, așa că ceața nu se datora luminii rătăcite. În plus, a observat că doar plăcile care se aflau în sertarul cu compusul de uraniu erau aburite. Becquerel a ajuns la concluzia că compusul de uraniu degajă un tip de radiație care ar putea pătrunde pe hârtie grea și ar putea expune filmul fotografic. Becquerel a continuat să testeze probe de compuși de uraniu și a stabilit că sursa de radiație a fost elementul uraniu. Descoperirea lui Bacquerel a fost, spre deosebire de cea a razelor X, practic neobservată atât de laici, cât și de oameni de știință. Relativ puțini oameni de știință au fost interesați de descoperirile lui Becquerel. Abia după descoperirea radiului de către Curie doi ani mai târziu, interesul pentru radioactivitate a devenit răspândit.
În timp ce lucra în Franța la momentul descoperirii lui Becquerel, omul de știință polonez Marie Curie a devenit foarte interesat de munca sa. Bănuia că un minereu de uraniu cunoscut sub numele de pitchblende conținea alte elemente radioactive. Marie și soțul ei, Omul de știință francez Pierre Curie a început să caute aceste alte elemente. În 1898, curii au descoperit un alt element radioactiv în pitchblendă și l-au numit „polonium” în onoarea patriei natale a lui Marie Curie. Mai târziu în acel an, Curii au descoperit un alt element radioactiv pe care l-au numit radiu sau element strălucitor. Atât poloniul, cât și radiul au fost mai radioactive decât uraniul. De la aceste descoperiri, au fost descoperite sau produse multe alte elemente radioactive.
Radiul a devenit sursa inițială de raze gamma industriale. Materialul a permis radiografierea pieselor turnate cu grosimea de până la 10 până la 12 inci. În timpul celui de-al doilea război mondial, radiografia industrială a crescut enorm ca parte a programului de construcție navală al Marinei. În 1946, au devenit disponibile surse de raze gamma produse de om, cum ar fi cobaltul și iridiul. Aceste surse noi erau mult mai puternice decât radiul și erau mult mai puțin costisitoare. Sursele create de om au înlocuit rapid radiul, iar utilizarea razelor gamma a crescut rapid în radiografia industrială.
Preocupări pentru sănătate
Știința protecției împotriva radiațiilor sau „fizica sănătății”, deoarece este mai adecvată numit, a ieșit din descoperirile paralele de raze X și radioactivitate din ultimii ani ai secolului al XIX-lea. Experimentatorii, medicii, laicii și fizicienii au înființat aparate generatoare de raze X și au procedat la munca lor cu o lipsă de îngrijorare cu privire la O astfel de lipsă de îngrijorare este destul de înțeleasă, deoarece în experiența anterioară nu a existat nimic care să sugereze că razele X ar fi în vreun fel periculoase. Într-adevăr, s-a întâmplat opusul, pentru cine ar suspecta că o rază ușor, dar nevăzut, nesimțit sau altfel nedetectabil de simțuri ar fi dăunător unei persoane? Mai probabil, sau cel puțin așa li s-a părut unora, că razele X ar putea fi benefice pentru organism.
Inevitabil, utilizarea pe scară largă și fără restricții a razelor X a dus la răniri grave. Adesea leziunile nu au fost atribuite expunerii la raze X, în parte din cauza apariției lente a simptomelor și pentru că pur și simplu nu exista niciun motiv pentru a suspecta razele X ca fiind cauza. Unii experimentatori timpurii au legat expunerea la raze X și arsurile pielii. Primul avertisment cu privire la posibilele efecte adverse ale razelor X a venit de la Thomas Edison, William J. Morton și Nikola Tesla, care au raportat fiecare iritații oculare în urma experimentării cu raze X și substanțe fluorescente.
Astăzi, se poate spune că radiațiile se numără printre cele mai investigate cauze de boală. Deși mai rămân multe de învățat, se știe mai multe despre mecanismele de deteriorare a radiațiilor asupra sistemului molecular, celular și al organelor decât se știe pentru majoritatea celorlalți agenți de stres pentru sănătate. Într-adevăr, tocmai această vastă acumulare de date cantitative a răspunsului la doză permite fizicienilor din sănătate să specifice nivelurile de radiații, astfel încât utilizările medicale, științifice și industriale ale radiației să poată continua la niveluri de risc nu mai mari și, frecvent, mai mici decât nivelurile de risc asociat cu orice altă tehnologie.
Razele X și razele Gamma sunt radiații electromagnetice de exact aceeași natură cu lumina, dar cu o lungime de undă mult mai mică. Lungimea de undă a luminii vizibile este de ordinul a 6000 angstromi, în timp ce lungimea de undă a razelor X este în intervalul unui angstrom, iar cea a razelor gamma este de 0,0001 angstrom. Această lungime de undă foarte scurtă este cea care conferă razelor X și razelor gamma puterea lor de a penetra materiale pe care lumina nu le poate. Aceste unde electromagnetice au un nivel ridicat de energie și pot rupe legăturile chimice din materialele pe care le pătrund. Dacă materia iradiată este țesut viu, ruperea legăturilor chimice poate duce la modificarea structurii sau la modificarea funcției celulelor. Expunerile timpurii la radiații au dus la pierderea membrelor și chiar a vieții.Cercetătorii bărbați și femei au colectat și documentat informații despre interacțiunea dintre radiații și corpul uman. Aceste informații timpurii au ajutat știința să înțeleagă modul în care radiația electromagnetică interacționează cu țesutul viu. Din păcate, o mare parte din aceste informații au fost colectate cu cheltuieli personale mari.