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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Machine à rayons-X. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Appareil à rayons X - un ensemble d'équipements pour la production et l'utilisation de rayons X. Il est utilisé en médecine (radiographie, fluoroscopie, radiothérapie), détection de défauts. Des appareils à rayons X de conception spéciale sont utilisés dans l'analyse spectrale des rayons X et la diffraction des rayons X.
Le 8 novembre 1895, Wilhelm Roentgen, professeur à l'Université de Würzburg (Allemagne), souhaite bonne nuit à sa femme et descend dans son laboratoire pour travailler un peu plus. Lorsque l'horloge murale sonna onze heures, le scientifique éteignit la lampe et vit soudain une lueur verdâtre fantomatique se répandre sur la table. Il provenait d'un bocal en verre contenant des cristaux de platine-cyanure de baryum. La capacité de cette substance à devenir fluorescente sous l'action de la lumière solaire est connue depuis longtemps. Mais généralement dans le noir, la lueur s'arrêtait. Les rayons X ont trouvé la source de rayonnement. Il s'est avéré qu'il s'agissait d'un tuyau Crookes qui n'a pas été éteint par inattention, qui se trouvait à un mètre et demi d'un bidon de sel. Le tube était sous un bouchon en carton épais sans fentes. Le tube de Crookes a été inventé environ 40 ans avant l'observation de Roentgen. C'était un tube électrovide, une source, comme on disait alors, de "rayons cathodiques". Ces rayons, frappant la paroi de verre de la lampe, ont été ralentis et ont produit une tache de lumière sur celle-ci, mais n'ont pas pu s'échapper de la lampe. Remarquant le rayonnement, Roentgen est resté dans le laboratoire et a procédé à l'étude méthodique du rayonnement inconnu. Il a installé un écran recouvert de sel de baryum à différentes distances du tube. Il scintillait même à une distance de deux mètres du tube. Des rayons inconnus, ou, comme Roentgen les appelait Khluchi, ont pénétré tous les obstacles qui se sont avérés être à la main du scientifique : un livre, un tableau, une plaque d'ébonite, une feuille d'étain et même un jeu de cartes venu de nulle part. Tous les matériaux, auparavant considérés comme opaques, sont devenus perméables aux rayons d'origine inconnue. Roentgen a commencé à empiler des tôles d'acier : deux couches, trois, dix, vingt, trente. L'écran a progressivement commencé à s'assombrir et est finalement devenu complètement noir. Un volume épais de mille pages ne donnait pas un tel effet. De là, le professeur a conclu que la perméabilité d'un objet ne dépend pas tant de l'épaisseur que du matériau. Lorsque le scientifique a illuminé la boîte avec un ensemble de poids, il a vu que les silhouettes des poids en métal étaient bien mieux visibles que la faible ombre d'une caisse en bois. Puis, à titre de comparaison, il a ordonné d'apporter son arme à double canon. Puis Roentgen a vu un spectacle terrible : les ombres mouvantes d'un squelette vivant. Il s'est avéré que les os de la main sont moins transparents pour le Khluchi que les tissus mous environnants. Le chercheur a étudié le rayonnement qu'il a découvert pendant 50 jours. Sa femme, incapable de résister à l'isolement volontaire et silencieux de son mari, fondit en larmes, et afin de la calmer, et en même temps de démontrer son invention à un être cher, X-ray prend une radiographie de sa femme. main. Des silhouettes sombres d'os étaient visibles dessus, et sur l'une des phalanges, il y avait une tache noire d'une alliance. Sept semaines seulement après le début de la retraite volontaire, le 28 décembre 1895, Roentgen envoya son manuscrit de 30 pages « Sur un nouveau type de rayons » à la Société physico-médicale de l'Université de Würzburg, en y ajoutant le post-scriptum : « Communication préliminaire ."
Le premier ouvrage consacré à la grande découverte se révélera plus tard immortel : rien n'y sera ni réfuté ni complété avant de longues années. Les informations sur Khluchi, qui se sont répandues dans le monde entier au cours de la première semaine de 1896, ont choqué le monde. Le nouveau rayonnement a ensuite été nommé "X-ray" en l'honneur du découvreur. Roentgen a également envoyé son manuscrit à d'autres adresses, en particulier à son collègue de longue date, le professeur F. Exner de l'Université de Vienne. Lui, après avoir lu le manuscrit, l'a immédiatement apprécié et l'a immédiatement familiarisé avec les employés. Parmi eux se trouvait l'assistant d'E. Leher, le fils du rédacteur en chef du journal viennois Neue Freie Presse. Il a demandé à Exner un texte pour la nuit, l'a apporté à son père et l'a persuadé de mettre d'urgence des nouvelles scientifiques importantes dans la pièce. Il a été donné sur la première page, pour laquelle ils ont même dû arrêter les presses à imprimer. Le matin du 3 janvier 1896, Vienne a entendu parler de la sensation. L'article a été repris par d'autres publications. Lorsqu'une revue scientifique a publié l'article original de Roentgen, le problème a été résolu en une journée. Les candidats à la priorité de la nouvelle découverte ont été immédiatement trouvés. Roentgen a même été accusé de plagiat. Parmi les candidats au championnat figurait le professeur F. Lenard, qui a essayé de nommer les rayons par son propre nom. Il s'est avéré que la première radiographie a effectivement été réalisée aux États-Unis dès 1890. Les Américains avaient plus de droits à la priorité dans la découverte que le même Lenard, qui a mené ses expériences avec un tube de Crookes plus tard. Mais le professeur Goodspeed en 1896 a simplement demandé qu'on se souvienne que la première photographie cathodique a été prise dans le laboratoire de l'Université de Pennsylvanie. Après tout, la véritable nature de ces rayons n'a été établie que par Roentgen. La renommée mondiale, soudainement tombée sur un savant de province jusque-là inconnu, l'a d'abord conduit dans la confusion. Il a commencé à éviter non seulement les journalistes, mais même les scientifiques. Le professeur a catégoriquement rejeté le harcèlement des hommes d'affaires, refusant de participer à l'exploitation de sa découverte, des privilèges, licences, brevets pour ses inventions, pour les générateurs de rayons X améliorés par lui. L'absence de monopole sur la production de la technologie des rayons X a conduit à son développement rapide dans le monde entier. Le scientifique a été accusé de manque de patriotisme. A l'offre de la Berlin Joint-Stock Electrotechnical Society, qui offrait beaucoup d'argent et du travail dans des laboratoires bien équipés, Roentgen répondit : « Mon invention appartient à toute l'humanité.
Après le succès retentissant de sa découverte, Roentgen se retira de nouveau en emprisonnement volontaire dans son laboratoire. Il ne s'arrêta que le 9 mars 1896, achevant le deuxième article scientifique sur le rayonnement nouvellement découvert. Le troisième et dernier - "Further Observations on the Properties of the Khluches" - fut imprimé le 10 mars 1897. En 1904, l'Anglais C. Barkla confirma expérimentalement la conjecture théorique de son compatriote J. Stokes selon laquelle les rayons X sont de nature électromagnétique. La région des rayons X sur le spectre occupe la région entre le rayonnement ultraviolet et gamma. Selon une classification, cette plage est de 10 ~ 5 à 10 "12 centimètres, selon une autre - de 10 ~ 6 à 10" 10 centimètres. L'invention du scientifique allemand a provoqué des réactions inattendues dans le monde. Ainsi, en 1896, Reid, un député de l'État américain du New Jersey, a proposé un projet de loi interdisant l'utilisation des rayons X dans les jumelles de théâtre, afin qu'ils ne puissent pas pénétrer non seulement à travers les vêtements, mais aussi à travers la chair dans le âme. Et la presse en Europe et en Amérique a mis en garde contre les dangers de la "photographie cérébrale", qui permet de lire les pensées les plus cachées des autres. En réaction, certains hommes d'affaires annoncent leurs produits - bourses, coffrets, coffres-forts, voire chapeaux - capables, selon eux, de protéger leur contenu des terribles rayons. Les lecteurs ont particulièrement répondu à l'information qu'avec l'aide des rayons X, il est possible d'imprimer du texte ou une image sur le gyri du cortex cérébral pour la mémorisation. Khluchi a été crédité de la capacité de redonner la jeunesse aux personnes âgées et la vie aux mourants. Et aussi transformer le plomb en or. Mais, d'autre part, plus d'un millier d'articles scientifiques et près de 1896 livres sur l'utilisation des rayons X en médecine n'ont été publiés que dans l'année "X-ray" de 50. En février 1896, V. Tonkov a soumis un rapport à la Société anthropologique de Saint-Pétersbourg sur l'utilisation des rayons X pour l'étude du squelette. Ainsi, les bases d'une nouvelle discipline, l'anatomie radiographique, sont posées. Aujourd'hui, il est devenu le fondement des diagnostics modernes. Un peu plus tard, A. Yanovsky a commencé à l'utiliser pour un examen systématique des patients. En situation de combat, la fluoroscopie a été utilisée par le médecin russe V. Kravchenko, qui a équipé une salle de radiographie du croiseur Aurora. Lors de la bataille de Tsushima, il a examiné les marins blessés, trouvant et retirant des fragments du corps. La radiologie a aidé à diagnostiquer le cancer et la tuberculose dans les premiers stades. Le rayonnement X à fortes doses est nocif pour le corps humain. Mais, néanmoins, il est utilisé pour lutter contre les tumeurs malignes. Au début du XXe siècle. Les rayons X ont nécessité une exposition de 1,5 à 2 heures en raison de l'imperfection de l'équipement et de la faible sensibilité du film. Ensuite, ils ont commencé à utiliser des écrans d'intensification pour le tournage, entre lesquels se trouvait le film. Cela a permis de décupler le temps d'exposition sans augmenter la sensibilité du film. Grâce à cela, la radiographie a dépassé la fluoroscopie en termes de résolution. Étant donné que les films radiographiques nécessitaient une grande quantité d'argent, la photographie aux rayons X a progressivement commencé à être remplacée par la fluorographie - la photographie à partir d'un écran fluorescent. Le fluorogramme n'a qu'une seule couche sensible à la lumière et sa surface est 10 à 20 fois plus petite qu'une radiographie standard, ce qui permet une grande économie d'argent tout en réduisant l'exposition aux rayonnements. L'image est agrandie à l'aide de projecteurs. Une caméra fluorographique compacte montée sur un amplificateur électro-optique d'un appareil fixe permet d'obtenir plusieurs images à intervalle court selon un programme donné. De cette façon, vous pouvez enregistrer des processus rapides. En particulier, cette méthode est utilisée pour contrôler le mouvement d'une masse spéciale contenant du baryum (clairement visible aux rayons X) à travers le tractus gastro-intestinal humain. Pour conserver le film, une plaque spéciale de sélénium est utilisée qui accumule une charge électrostatique. Sous l'influence des rayons X, il perd sa charge, ne la retenant que dans les zones sombres. En conséquence, une image latente apparaît à la surface de la plaque. Il est développé en le saupoudrant d'une poudre colorante finement dispersée qui reproduit fidèlement la répartition de la lumière et des ombres. Une plaque de sélénium résiste à 2 à 3 3 procédures, économisant jusqu'à XNUMX kg d'argent. L'image n'est pas de qualité inférieure à la radiographie.
En plus du noir et blanc, il existe une radiographie couleur. Tout d'abord, une radiographie couleur a été obtenue en tirant trois fois sur l'objet avec des rayons de dureté inégale. De cette manière, trois négatifs ont été obtenus, qui ont été colorés en bleu, vert et rouge, après quoi ils ont été combinés et imprimés sur un film couleur. Plus tard, pour réduire la dose de rayonnement, la méthode de séparation des tons a été utilisée. Une exposition unique était nécessaire ici. Différentes zones de densité ont été identifiées dans l'image, et une copie du diagramme de rayons X a été faite pour chacune. Ensuite, ils ont été combinés sur un film couleur, obtenant une image colorée de manière conventionnelle. Les rayons X conventionnels ne produisent qu'une image plate. Souvent, cela ne permet pas de déterminer, par exemple, l'emplacement exact d'un corps étranger dans le corps, et plusieurs radiographies prises à partir de différentes positions n'en donnent qu'une idée approximative. La stéréoradiographie est utilisée pour transformer une image plate en une image tridimensionnelle. Pour cela, deux photographies sont prises qui forment une paire stéréo : elles représentent la même image, mais imprimée telle qu'elle est vue par les yeux droit et gauche. Lors de l'examen des deux négatifs dans un appareil spécial, ils sont combinés en un seul, formant une profondeur. Avec la stéréofluoroscopie, le patient est translucide avec deux tubes, qui s'allument alternativement à une vitesse de 50 fois par seconde chacun. Les deux séries d'impulsions sont envoyées à un convertisseur d'images, d'où elles sont alternativement, de manière synchrone avec le fonctionnement des tubes, extraites par deux systèmes de télévision. Les deux images sont combinées en une seule à l'aide de lunettes polarisées. La profondeur, la structure spatiale, la forme et la taille des formations pathologiques sont également évaluées par des moyens plus simples, par exemple en utilisant la tomographie - des images en couches. Pendant la tomographie, le patient est allongé sur la table. Une coupe aux rayons X se déplace au-dessus et un film se déplace en dessous dans la direction opposée. Seuls les éléments qui se trouvent sur l'axe de rotation du levier reliant le tube et le film s'avèrent tranchants. Une série d'images est prise montrant des couches minces de quelques millimètres d'épaisseur. Il est facile d'établir à partir d'eux où se trouve le corps étranger ou le foyer douloureux. Avec l'avènement des ordinateurs électroniques et des ordinateurs, il est devenu possible de contrôler par programme l'ensemble de la procédure de diagnostic par rayons X - de la prise de photos à la prise de photos. La gamme d'applications des rayons X est large. Dans les années 20-30 du siècle dernier, la génétique et la sélection des rayonnements sont apparues, ce qui a permis d'obtenir des variantes résistantes de microbes aux propriétés souhaitées, des variétés végétales à productivité accrue. En exposant des organismes à des rayonnements pénétrants puis en les sélectionnant, les scientifiques procèdent à une évolution biologique accélérée. En 1912, à Munich, M. von Laue a émis l'idée d'étudier la structure interne d'un cristal avec l'aide de Khluchi. Son idée a suscité la controverse parmi ses collègues et, pour les résoudre, V. Friedrich a placé un cristal sur le trajet des rayons et à côté, sur le côté, une plaque photographique pour les enregistrer lorsqu'ils s'écartent à angle droit, comme en diffraction ordinaire. Il n'y a eu aucun résultat jusqu'à ce que P. Knipping place la plaque non pas sur le côté, mais derrière le cristal. Un motif symétrique de taches sombres y est apparu. C'est ainsi qu'est née l'analyse par diffraction des rayons X. Au début, son utilisation se limitait à l'obtention de Lauegrams - des images reflétant la structure d'un monocristal. Ils permettent de détecter des défauts de réseau, des contraintes internes, etc. En 1916, P. Debye et P. Scherrer adaptent cette méthode à l'étude des matériaux polycristallins - poudres, alliages. De telles images sont appelées débyegrammes. Ils déterminent la structure et la composition des échantillons, la taille et l'orientation des inclusions. Dans les années 1930, les scientifiques anglais D. Bernal et D. Crowfoot-Hodgkin ont effectué une analyse par diffraction des rayons X des protéines. La fusillade a révélé leur ordre intérieur. Grâce à cette analyse, le modèle spatial de l'ADN, proposé en 1953 par D. Watson et F. Crick, est devenu possible. Pour ce faire, ils ont utilisé les diagrammes de diffraction de l'ADN obtenus par M. Wilkins. Les rayons X sont utilisés pour contrôler la qualité de divers matériaux et produits. Ils vous permettent de voir les défauts internes - fissures, coquilles, manque de pénétration, inclusions. Cette méthode est appelée détection des défauts par rayons X. Les rayons X permettent aux historiens de l'art de regarder sous la couche supérieure des peintures, aidant parfois à révéler des images vieilles de plusieurs siècles. Ainsi, lors de l'étude du tableau "Danae" de Rembrandt, la version originale de la toile a été découverte, refaite plus tard par l'auteur. De nombreuses peintures dans diverses galeries d'art ont fait l'objet de recherches similaires.
Le rayonnement X est utilisé dans les introscopes - des appareils désormais équipés de douanes, de points de contrôle. Ils vous permettent de détecter des explosifs cachés, des armes et des drogues. Auteur : Pristinsky V.L.
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