Historik om radiografi
Röntgen upptäcktes 1895 av Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) som var professor vid Wuerzburg University i Tyskland. Arbetade med ett katodstrålerör i sitt laboratorium och Roentgen observerade en fluorescerande glöd av kristaller på ett bord nära röret. Röret som Roentgen arbetade med bestod av ett glashölje (glödlampa) med positiva och negativa elektroder inkapslade i den. Luften i röret evakuerades och när en hög spänning applicerades producerade röret ett fluorescerande glöd. Roentgen skyddade röret med tungt svart papper och upptäckte ett grönt fluorescerande ljus som genererades av ett material som låg några meter från röret.
Han drog slutsatsen att en ny typ av stråle emitterades från röret. Denna stråle kunde passera genom det tunga pappersbeläggningen och spännande de fosforescerande materialen i rummet. Han fann att den nya strålen kunde passera genom de flesta ämnen som kastade skuggor av fasta föremål. Roentgen upptäckte också att strålen kunde passera genom vävnaden hos människor, men inte ben och metallföremål. Ett av Roentgens första experiment sent 1895 var en film av sin fru Berthas hand. Det är intressant att den första användningen av röntgenstrålar var för en industriell (inte medicinsk) applikation, eftersom Roentgen producerade en röntgen av en uppsättning vikter i en låda för att visa sina kollegor.
Roentgens upptäckt var en vetenskaplig bombskott och mottogs med extraordinärt intresse av både forskare och lekmän. . Forskare överallt kunde duplicera hans experiment eftersom katodröret var mycket välkänt under denna period. Många forskare tappade andra forskningsrader för att driva de mystiska strålarna. Dagens tidningar och tidskrifter gav allmänheten många berättelser, några sanna, andra fantasifulla, om egenskaperna hos de nyligen upptäckta strålarna.
Allmänhet fångades av denna osynliga stråle med förmågan att passera genom fast materia, och i kombination med en fotografisk platta, ge en bild av ben och inre kroppsdelar. Vetenskaplig fantasi fångades av demonstrationen av en våglängd kortare än ljus. Detta skapade nya möjligheter inom fysik och för att undersöka materiens struktur. Mycket entusiasm genererades om potentiella tillämpningar av strålar som ett hjälpmedel inom medicin och kirurgi. Inom en månad efter tillkännagivandet av upptäckten hade flera medicinska röntgenbilder gjorts i Europa och USA, som användes av kirurger för att vägleda dem i deras arbete. I juni 1896, endast sex månader efter att Roentgen meddelade sin upptäckt, användes röntgenstrålar av slagfältets läkare för att lokalisera kulor i sårade soldater.
Före 1912 användes röntgenstrålar lite utanför medicin och tandvård, även om vissa röntgenbilder av metaller producerades. Anledningen till att röntgenstrålar inte användes i industriell tillämpning före detta datum var att röntgenrören (källan till röntgenstrålarna) gick sönder under de spänningar som krävs för att producera strålar med tillfredsställande penetrerande kraft för industriella ändamål. Men det förändrades 1913 när röntgenrören med högvakuum som designades av Coolidge blev tillgängliga. Högvakuumrören var en intensiv och tillförlitlig röntgenkälla som arbetade med energier upp till 100 000 volt.
År 1922 tog industriell radiografi ytterligare ett steg framåt med 200 000 volt röntgenrör som gjorde det möjligt att producera röntgenbilder av tjocka ståldelar på en rimlig tid. 1931 utvecklade General Electric Company 1 000 000 volt röntgengeneratorer, vilket gav ett effektivt verktyg för industriell radiografi. Samma år tillät American Society of Mechanical Engineers (ASME) röntgengodkännande av fusionssvetsade tryckkärl som ytterligare öppnade dörren för industriell acceptans och användning.
En andra strålkälla
Strax efter upptäckten av röntgen upptäcktes en annan form av penetrerande strålar. 1896 upptäckte den franska forskaren Henri Becquerel naturlig radioaktivitet. Många forskare från tiden arbetade med katodstrålar, och andra forskare samlade bevis på teorin att atomen kunde delas upp. En del av den nya forskningen visade att vissa typer av atomer sönderfaller av sig själva. Det var Henri Becquerel som upptäckte detta fenomen när han undersökte egenskaperna hos fluorescerande mineraler. Becquerel undersökte principerna för fluorescens, där vissa mineraler lyser (fluorescerar) när de utsätts för solljus. Han använde fotografiska plattor för att registrera denna fluorescens.
Ett av mineralerna som Becquerel arbetade med var en uranförening. En dag då det var för grumligt att utsätta hans prover för direkt solljus, lagrade Becquerel en del av föreningen i en låda med sina fotografiska plattor.Senare när han utvecklade dessa plattor upptäckte han att de var dimmiga (uppvisade exponering för ljus). Becquerel ifrågasatte vad som skulle ha orsakat denna dimning. Han visste att han hade lindat plattorna tätt innan han använde dem, så dimningen berodde inte på avljus. Dessutom märkte han att endast plattorna som fanns i lådan med uranföreningen var dimma. Becquerel drog slutsatsen att uranföreningen avgav en typ av strålning som kunde tränga igenom tungt papper och exponera fotografisk film. Becquerel fortsatte att testa uranföreningar och bestämde att strålningskällan var grundämnet uran. Bacquerels upptäckt var, till skillnad från röntgenstrålarna, praktiskt taget obemärkt av både lekmän och forskare. Relativt få forskare var intresserade av Becquerels resultat. Det var inte förrän Curies upptäckte radium två år senare att intresset för radioaktivitet blev utbrett.
När han arbetade i Frankrike vid Becquerels upptäckt blev den polska forskaren Marie Curie mycket intresserad av sitt arbete. Hon misstänkte att en uranmalm som kallades pitchblende innehöll andra radioaktiva ämnen. Marie och hennes man, Den franska forskaren Pierre Curie började leta efter dessa andra element. 1898 upptäckte Curies ett annat radioaktivt element i pitchblende och kallade det ”polonium” för att hedra Marie Curies hemland. Senare samma år upptäckte Curies ett annat radioaktivt element som de kallade radium, eller lysande element. Både polonium och radium var mer radioaktiva än uran. Sedan dessa upptäckter har många andra radioaktiva element upptäckts eller producerats.
Radium blev den första industriella gammastrålningskällan. Materialet gjorde det möjligt att röntga gjutningar upp till 10 till 12 tum tjocka. Under andra världskriget växte industriell radiografi enormt som en del av Marinens skeppsbyggnadsprogram. 1946 blev konstgjorda gammastrålningskällor som kobolt och iridium tillgängliga. Dessa nya källor var mycket starkare än radium och var mycket billigare. De konstgjorda källorna ersatte snabbt radium och användningen av gammastrålar växte snabbt inom industriell radiografi.
Hälsoproblem
Vetenskapen om strålskydd eller ”hälsofysik” eftersom det är mer korrekt kallas, växte upp ur parallella upptäckter av röntgen och radioaktivitet under slutet av 1800-talet. Experimentanter, läkare, lekmän och fysiker satte upp röntgengenererande apparater och fortsatte sina arbeten med bristande oro över potentiella faror. En sådan brist på oro är ganska förståelig, för det fanns ingenting i tidigare erfarenheter som tyder på att röntgenstrålar på något sätt skulle vara farligt. Det var faktiskt tvärtom, för vem skulle misstänka att en stråle som liknar lätt men osynligt, otäckt eller på annat sätt omöjligt att upptäcka av sinnena skulle skada en person? Mer troligt, eller så verkade det för vissa, att röntgenstrålar kunde vara till nytta för kroppen.
Oundvikligen ledde den utbredda och obehindrade användningen av röntgen till allvarliga skador. Ofta tillskrevs inte skador på röntgen, delvis på grund av den långsamma uppkomsten av symtom, och eftersom det helt enkelt inte fanns någon anledning att misstänka röntgen som orsaken. Några tidiga experimenter gjorde att röntgen exponerades och hudbrännskador samman. Den första varningen om möjliga negativa effekter av röntgenstrålar kom från Thomas Edison, William J. Morton och Nikola Tesla som var och en rapporterade ögonirritationer från experiment med röntgenstrålar och fluorescerande ämnen.
Idag kan man säga att strålning tillhör de mest noggrant undersökta orsakerna till sjukdom. Även om mycket återstår att lära sig är mer känt om mekanismerna för strålningsskador på det molekylära, cellulära och organsystemet än vad som är känt för de flesta andra hälsostressande medel. Det är just denna stora ackumulering av kvantitativa dosresponsdata som gör det möjligt för hälsofysiker att specificera strålningsnivåer så att medicinsk, vetenskaplig och industriell användning av strålning kan fortsätta med risknivåer som inte är större än och ofta lägre än nivåerna risk förknippad med annan teknik.
Röntgenstrålar och gammastrålning är elektromagnetisk strålning av exakt samma natur som ljus men med mycket kortare våglängd. Våglängden för det synliga ljuset är i storleksordningen 6000 Ångström medan våglängden för röntgenstrålar ligger i området för en ångström och för gammastrålar är 0,0001 Ångström. Denna mycket korta våglängd är det som ger röntgen- och gammastrålar sin förmåga att tränga igenom material som ljus inte kan. Dessa elektromagnetiska vågor har en hög energinivå och kan bryta kemiska bindningar i material som de tränger igenom. Om den bestrålade materien är levande vävnad kan brytningen av kemiska bindningar resultera i förändrad struktur eller en förändring i cellernas funktion. Tidig exponering för strålning resulterade i förlust av lemmar och till och med liv.Män och kvinnliga forskare samlade in och dokumenterade information om interaktionen mellan strålning och människokroppen. Denna tidiga information hjälpte vetenskapen att förstå hur elektromagnetisk strålning interagerar med levande vävnad. Tyvärr samlades mycket av denna information till stora personliga kostnader.