X光机。发明和生产的历史

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X射线装置——产生和使用X射线的一套设备。它用于医学（射线照相、透视、放射治疗）、探伤。 X射线光谱和X射线衍射分析采用特殊设计的X射线装置。

X光机
X光机

8 年 1895 月 XNUMX 日，维尔茨堡大学（德国）教授威廉·伦琴 (Wilhelm Roentgen) 向妻子道了晚安，然后前往实验室继续工作。

当墙上的钟敲响十一点时，科学家关掉灯，突然看到桌子上蔓延着幽灵般的绿色光芒。它来自一个装有氰化铂钡晶体的玻璃罐。这种物质在阳光作用下发出荧光的能力早已为人所知。但通常在黑暗中，光芒就会停止。

X射线发现了辐射源。原来是一根克鲁克斯烟斗，由于疏忽而没有关闭，距离一罐盐一米半。该管子位于一个没有槽的厚纸板盖下。

克鲁克斯管的发明比伦琴的观测早大约 40 年。这是一个电真空管，正如他们当时所说的那样，是“阴极射线”的来源。这些光线射到灯的玻璃壁上，被减速并在其上产生一个光点，但无法逃逸灯。

注意到辐射后，伦琴留在实验室里，开始有条不紊地研究未知的辐射。他在距管子不同距离处安装了一个涂有钡盐的屏幕。即使距离管子两米，它也会闪烁。未知的射线，或者伦琴称之为“Khluchi”的射线，穿透了科学家手中的所有障碍物：一本书、一块木板、一块硬橡胶板、锡箔，甚至是一副不知从何而来的纸牌。所有以前被认为不透明的材料都变得可以透过未知来源的射线。

伦琴开始堆叠钢板：两层、三层、十层、二十层、三十层。屏幕逐渐变暗，最后变成了全黑。一千页厚厚的一本书并不能产生这样的效果。由此，教授得出结论，物体的渗透性与其说取决于厚度，不如说取决于材料。当科学家用一组重物照亮盒子时，他发现金属重物的轮廓比木箱的微弱阴影要清晰得多。然后为了比较，他吩咐带上他的双管枪。

然后伦琴看到了可怕的景象：一具活生生的骷髅移动的影子。事实证明，对于 Khluchi 来说，手部骨骼的透明度不如周围的软组织。

研究人员对他发现的辐射进行了 50 天的研究。他的妻子无法忍受丈夫的沉默自愿隔离，泪流满面，为了让她平静下来，同时也向心爱的人展示他的发明，X射线给妻子拍了X光片。手。上面有清晰可见的黑色骨头轮廓，其中一根指骨上有一个结婚戒指的黑点。

自愿隐居开始仅七周后，28 年 1895 月 30 日，伦琴将他的 XNUMX 页手稿《论新型射线》寄给维尔茨堡大学物理医学会，并附上后记：“初步交流”。

X光机
用于 X 射线实验的 X 射线装置。简单 X 射线机的示例。它由高压源（Ruhmkorff线圈）和X射线管（克鲁克斯管）组成。图像记录在照相底片上

致力于这一伟大发现的第一部著作后来将成为不朽的：其中的任何内容都不会在多年内被反驳或补充。 1896年第一周，有关赫卢奇的消息传遍全球，震惊了世界。这种新的辐射后来被命名为“X射线”以纪念发现者。

伦琴还将他的手稿发送到其他地址，特别是他的长期同事、维也纳大学的 F. Exner 教授。他读完稿子后立即赞赏，并立即让员工熟悉。其中包括E·莱赫的助手，他是维也纳报纸《新自由报》编辑的儿子。他向埃克斯纳要了今晚的短信，然后把短信交给了他的父亲，并说服他紧急将重要的科学新闻放到房间里。

它被放在头版上，为此他们甚至不得不停止印刷机。 3 年 1896 月 XNUMX 日上午，维也纳传来了这则轰动的消息。该文章已被其他刊物转载。当一份科学期刊发表伦琴的原创文章时，这一问题一天之内就被抢购一空。

立即找到了新发现优先权的申请人。伦琴甚至被指控抄袭。 F. Lenard 教授是冠军候选人之一，他试图用自己的名字来命名鳐鱼。

事实证明，第一张X射线确实早在1890年就在美国制造出来了。美国人比后来用克鲁克斯管进行实验的莱纳德拥有更多的优先权。但 1896 年，古德斯皮德教授只是要求人们记住，第一张阴极射线照片是在宾夕法尼亚大学的实验室拍摄的。毕竟，这些射线的真实性质只有伦琴才确定。

一位迄今为止默默无闻的地方科学家突然获得了世界声誉，这让他一开始陷入了困惑。他不仅开始回避记者，甚至还回避科学家。这位教授断然拒绝商人的骚扰，拒绝参与对他的发现的利用，从他的发明、他改进的X射线发生器的特权、许可、专利中获得好处。 X射线技术的生产不存在垄断，导致其在全世界范围内迅速发展。

这位科学家被指责缺乏爱国主义精神。对于柏林联合电工协会提供的大量资金和设备齐全的实验室的工作，伦琴回答说：“我的发明属于全人类。”

X光机
用于透视和摄影的手术台 M. Segyuy

在他的发现取得惊人成功后，伦琴再次退休并自愿监禁在他的实验室里。直到9年1896月10日，他才停下来，完成了关于新发现的辐射的第二篇科学论文。第三本也是最后一本——《对赫鲁奇财产的进一步观察》——于 1897 年 XNUMX 月 XNUMX 日出版。

1904年，英国人C.巴克拉通过实验证实了他的同胞J.斯托克斯关于X射线具有电磁性质的理论猜想。光谱上的 X 射线区域占据紫外线和伽马辐射之间的区域。根据一种分类，该范围为 10 ~ 5 至 10" 12 厘米，根据另一种分类，该范围为 10 ~ 6 至 10" 10 厘米。

德国科学家的发明在世界上引起了意想不到的反应。于是，1896年，美国新泽西州众议员里德提出了一项法案，禁止在戏剧双筒望远镜中使用X射线，这样X射线不仅不能穿透衣服，也不能透过肉体进入人体。灵魂。欧美媒体也对“大脑摄影”的危险发出了警告，这种摄影可以让你读懂别人最隐秘的想法。

作为回应，一些商人宣传他们的产品——钱包、棺材、保险箱，甚至帽子——据他们说，这些产品能够保护他们的物品免受可怕的射线的伤害。

读者尤其对借助 X 射线可以在大脑皮层回印上文字或图片进行记忆的信息做出了反应。赫卢奇被认为有能力让老年人恢复青春，让垂死的人重获新生。还可以把铅变成金。

但另一方面，仅 1896 年的“X 射线”年就发表了 50 多篇关于 X 射线在医学中的应用的科学论文和近 1896 本书籍。早在 XNUMX 年 XNUMX 月，V. Tonkov 就向圣彼得堡人类学协会提交了一份关于使用 X 射线研究骨骼的报告。由此，一门新学科——X射线解剖学——的基础就被奠定了。现在它已成为现代诊断的基础。不久之后，A. Yanovsky 开始使用它对患者进行系统检查。在战斗情况下，俄罗斯医生 V. Kravchenko 使用了透视检查，他在极光巡洋舰上配备了 X 射线室。在对马岛战役中，他检查了受伤的水手，找到并清除了尸体上的碎片。

放射学有助于早期诊断癌症和结核病。大剂量的X射线辐射对人体有害。但是，尽管如此，它仍用于对抗恶性肿瘤。

在二十世纪初。由于设备的不完善和胶片的灵敏度较低，X射线需要曝光1,5-2小时。然后他们开始使用增感屏进行拍摄，电影就位于增感屏之间。这使得可以在不增加胶片灵敏度的情况下将曝光时间减少十倍。因此，射线照相在分辨率方面超越了透视检查。

由于X射线胶片需要大量的银，X射线摄影逐渐开始被荧光照相术（荧光屏摄影）所取代。荧光照片只有一层光敏层，面积比标准射线照片小 10-20 倍，这在减少辐射暴露的同时大大节省了银。图像在投影仪的帮助下放大。安装在固定设备的光电放大器上的紧凑型荧光相机可以根据给定的程序以短间隔获得多个图像。这样您就可以注册快速进程。特别是，该方法用于控制含有钡的特殊质量（在 X 射线中清晰可见）通过人体胃肠道的运动。

为了保存胶片，使用了一种可以积聚静电荷的特殊硒板。在 X 射线的影响下，它会失去电荷，仅在黑暗区域保留电荷。结果，潜像出现在印版的表面上。它是通过在其上撒上精细分散的着色粉末来开发的，可以准确地再现光和阴影的分布。一块硒板可经受2-3千道工序，最多可节省3公斤白银。图像的质量并不逊色于射线照片。

X射线诊断仪装置（点击放大）：Vc——电源电压； Va——研究电压； РН——电压调节器； РВ——时间继电器； GU——发电机装置，包括整流器； RT——X射线管； F——过滤器； D——隔膜； O——研究对象（患者）； R——筛选光栅； RE——X射线曝光计相机； P——带有X光胶片和增感屏的暗盒； URI——X射线图像增强器； TT——电视传输管； FK——相机； VKU——视频监控装置； PMT——光电倍增器； СЯ——亮度稳定剂； BE——曝光计信号处理单元； BN——带计算装置的X射线管加热控制单元； TN——加热变压器； S为感光材料黑化光密度； B——荧光屏发光亮度；虚线表示工作X射线束； RT——X射线管； F——过滤器； D——隔膜； O——研究对象（患者）； R——筛选光栅； RE——X射线曝光计相机； P——带有X光胶片和增感屏的暗盒； URI——X射线图像增强器； TT——电视传输管； FK——相机； VKU——视频监控装置； PMT——光电倍增器； СЯ——亮度稳定剂； BE——曝光计信号处理单元； BN——带计算装置的X射线管加热控制单元； TN——加热变压器； S为感光材料黑化光密度； B——荧光屏发光亮度；虚线表示工作 X 射线束

除了黑白之外，还有彩色射线照相。首先，用不同硬度的射线照射物体XNUMX次，得到彩色X射线。这样就得到三张底片，分别染成蓝、绿、红，然后组合印在彩色胶片上。

后来为了减少辐射剂量，采用了音调分离的方法。这里需要一次性曝光。在图像中识别出不同的密度区域，并为每个区域制作 X 射线图案的副本。然后将它们组合在彩色胶片上，获得传统的彩色图像。

传统的 X 射线只能产生平面图像。例如，通常这无法确定异物在体内的确切位置，并且从不同位置拍摄的几张射线照片只能给出大概的想法。立体放射成像技术用于将平面图像转换为三维图像。为此，拍摄两张照片组成立体对：它们描绘相同的图片，但印记为右眼和左眼看到的样子。当在特殊装置中考虑两种底片时，它们会合二为一，形成深度。

在立体荧光检查中，患者体内有两根半透明的管子，每根管子以每秒 50 次的速度交替打开。两个系列的脉冲都被馈送到图像转换器，从那里它们与电子管的操作同步地交替地被两个电视系统移除。借助偏光眼镜，两张照片合成为一张。

病理结构的深度、空间结构、形状和大小也可以通过更简单的方法进行评估，例如使用断层扫描-分层图像。在进行断层扫描时，患者躺在检查床上。 X 射线切割在其上方移动，胶片在其下方沿相反方向移动。只有那些位于连接管和胶片的杠杆旋转轴上的元件才是锋利的。拍摄的一系列图像显示了几毫米厚的薄层。从它们可以很容易地确定异物或疼痛焦点所在的位置。

随着电子计算机和电脑的出现，以编程方式控制X射线诊断的整个过程——从拍照到拍照——成为可能。

X射线的应用范围很广。

上世纪20-30年代，出现了辐射遗传学和育种，这使得获得具有所需特性的抗性微生物变体和提高生产力的植物品种成为可能。通过将生物体暴露在穿透辐射下，然后通过选择它们，科学家们加速了生物进化。

1912年，在慕尼黑，M. von Laue在赫卢奇的帮助下提出了研究晶体内部结构的想法。他的想法在同事中引起了争议，为了解决这些争议，弗里德里希在光线路径上放置了一个晶体，并在旁边放置了一个照相底片，用于记录光线偏离直角时的情况，如下所示：在普通衍射中。直到 P. Knipping 将板放在晶体后面而不是侧面时才得到结果。其上出现了对称的黑点图案。

这就是 X 射线衍射分析的诞生。起初，它的用途仅限于获取 Lauegrams——反映单晶体结构的图像。它们使得检测晶格缺陷、内应力等成为可能。1916 年，P. Debye 和 P. Scherrer 采用这种方法来研究多晶材料 - 粉末、合金。此类图片称为 debyegram。它们确定样品的结构和成分、夹杂物的大小和方向。

1930世纪1953年代，英国科学家D. Bernal和D. Crowfoot-Hodgkin对蛋白质进行了X射线衍射分析。这次枪击事件暴露了他们内部的秩序。由于这种分析，D. Watson 和 F. Crick 于 XNUMX 年提出的 DNA 空间模型成为可能。为此，他们使用了 M. Wilkins 获得的 DNA 衍射图样。

X 射线用于控制各种材料和产品的质量。它们可以让您看到内部缺陷 - 裂纹、空壳、未渗透、夹杂物。这种方法称为X射线探伤。

X 射线使艺术历史学家能够看到画作顶层的下面，有时有助于揭示几个世纪前的图像。因此，在研究伦勃朗的画作《达那厄》时，发现了画布的原始版本，后来由作者重新制作。各个美术馆的许多画作都经过了类似的研究。

X光机
用于行李检查的内窥镜

X射线辐射用于内窥镜——海关、检查站现在配备的设备。它们可以让你发现隐藏的爆炸物、武器和毒品。

作者：Pristinsky V.L.

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