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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
X線装置。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト X 線装置 - X 線の生成および使用のための一連の機器。 医療（X線撮影、透視検査、放射線治療）、探傷に使用されます。 X線スペクトル分析やX線回折分析には、特別な設計のX線装置が使用されます。
8 年 1895 月 XNUMX 日、ヴュルツブルク大学 (ドイツ) の教授であるヴィルヘルム レントゲンは、妻におやすみを祈り、もう少し仕事をするために研究室に行きました。 柱時計がXNUMX時を打ったとき、科学者はランプを消し、突然幽霊のような緑がかった光がテーブルの上に広がるのを見た。 それはシアン化バリウムプラチナの結晶が入ったガラス瓶から出てきました。 この物質が太陽光の作用下で蛍光を発する能力は長い間知られていました。 しかし、通常、暗闇ではその輝きは止まりました。 X線検査で放射線源が判明した。 原因は塩の缶からXNUMXメートル離れたところにあった、不注意でスイッチが切れなかったクルックスのパイプだったことが判明した。 チューブはスロットのない厚いボール紙のキャップの下にありました。 クルックス管はレントゲンの観察より約40年前に発明されました。 それは電気真空管、当時言われていた「陰極線」の発生源でした。 これらの光線はランプのガラス壁に当たり、減速されてその上に光点を生成しましたが、ランプから逃れることはできませんでした。 その輝きに気づいたレントゲンは研究室に残り、未知の放射線の系統的な研究を続けた。 彼はバリウム塩でコーティングされたスクリーンをチューブからさまざまな距離に設置しました。 管からXNUMXメートル離れたところでも点滅しました。 未知の光線、またはレントゲンがフルチと呼んだ光線は、科学者の手元にあることが判明したすべての障害物、つまり本、ボード、エボナイトの皿、ブリキの箔、さらにはどこからともなくやって来たトランプのデッキさえも貫通しました。 以前は不透明だと考えられていたすべてのマテリアルが、原因不明の光線を透過するようになりました。 レントゲンは鋼板のシートを XNUMX 層、XNUMX 層、XNUMX 層、XNUMX 層、XNUMX 層と積み上げ始めました。 画面は徐々に暗くなり、最終的には真っ黒になりました。 XNUMXページもの分厚い本ではそこまでの効果は得られなかった。 このことから、教授は、物体の透過性は厚さよりも材質に依存すると結論付けました。 科学者が重りのセットで箱を照らすと、木製のケースのかすかな影よりも金属製の重りのシルエットがはるかによく見えることがわかりました。 そして、比較のために二連銃を持ってくるように命じた。 その時、レントゲンは恐ろしい光景を目にした、それは生きた骸骨の動く影だった。 クルチ族にとって手の骨は、周囲の軟組織に比べて透明度が低いことが判明した。 研究者は発見した放射線を50日間研究した。 夫の沈黙の自発的隠遁に耐えられなくなった妻は泣き出し、妻を落ち着かせると同時に愛する人に自分の発明をデモンストレーションするために、レントゲンは妻の手のレントゲン写真を撮りました。 その上には骨の黒いシルエットが見え、指骨のXNUMXつに結婚指輪の黒い斑点がありました。 自主退却の開始からわずか28週間後の1895年30月XNUMX日、レントゲンはXNUMXページの原稿「新しいタイプの光線について」をヴュルツブルク大学の物理医学会に送り、「予備連絡」という追記を付けた。
この偉大な発見に捧げられた最初の著作は、後に不滅であることが判明します。その内容は何年にもわたって反駁も補足もされません。 1896 年の第 XNUMX 週に世界中に広まったフルチに関する情報は、世界に衝撃を与えました。 この新しい放射線は後に発見者に敬意を表して「X線」と名付けられました。 レントゲンはまた、自分の原稿を他の住所、特に長年の同僚であるウィーン大学の F. エクスナー教授に送った。 彼は原稿を読んだ後、すぐにそれを評価し、すぐに従業員にそれを周知させました。 その中にはウィーンの新聞ノイエ・フライエ・プレッセの編集者の息子であるＥ・レーハーの助手もいた。 彼はエクスナーにその夜のテキストメッセージを求め、それを父親に持って行き、重要な科学ニュースを緊急に部屋に置くよう説得した。 それは一面に掲載され、そのために印刷機も止めなければならなかった。 3 年 1896 月 XNUMX 日の朝、ウィーンはこの感動について聞きました。 この記事は他の出版物から転載されています。 科学雑誌にレントゲンの元の論文が掲載されると、その問題は XNUMX 日で取り上げられました。 新しい発見の優先権の申請者はすぐに見つかりました。 レントゲンは盗作で告発されたことさえあった。 優勝候補者の中には、エイに自分の名前を付けようとした F. レナード教授もいた。 最初の X 線写真は、確かに 1890 年にはアメリカで作られたことが判明した。アメリカ人は、後にクルックス管を使って実験を行った同じレナードよりも、発見において優先権を持っていた。 しかし、グッドスピード教授は 1896 年に、最初の陰極線写真がペンシルベニア大学の研究室で撮影されたことを覚えておいてほしいとだけ求めました。 結局のところ、これらの光線の本当の性質はレントゲンによってのみ確立されました。 これまで無名だった地方の科学者に突然降りかかった世界的名声は、最初は彼を混乱に導いた。 彼は記者だけでなく科学者さえも避けるようになった。 教授は実業家への嫌がらせを断固として拒否し、自分の発明や自分が改良したX線発生器に対する特権、ライセンス、特許といった自分の発見の利用に参加することを拒否した。 X 線技術の生産には独占が存在しないため、X 線技術は世界中で急速に発展しました。 その科学者は愛国心が欠如していると非難された。 多額の資金と設備の整った研究所での仕事を提供したベルリン株式会電気技術協会の申し出に対し、レントゲンは「私の発明は全人類のものです」と答えた。
発見の驚くべき成功の後、レントゲンは再び引退して研究室に自主的に投獄されました。 彼は 9 年 1896 月 10 日まで立ち止まらず、新たに発見された放射線に関する 1897 番目の科学論文を完成させました。 XNUMX 番目で最後のものである「フルチェスの性質に関するさらなる観察」は、XNUMX 年 XNUMX 月 XNUMX 日に印刷されました。 1904 年、イギリス人の C. バークラは、X 線は電磁気的な性質を持つという同胞 J. ストークスの理論的予想を実験的に確認しました。 スペクトル上の X 線領域は、紫外線とガンマ線の間の領域を占めます。 ある分類によれば、この範囲は10〜5〜10インチ12センチメートルであり、別の分類によれば、10〜6〜10インチ10センチメートルです。 ドイツの科学者の発明は、世界に予想外の反応を引き起こしました。 そこで 1896 年、米国ニュージャージー州の議員リードは、劇場用双眼鏡での X 線の使用を禁止し、X 線が衣服だけでなく、肉体を通って魂に浸透することもできないようにする法案を提案しました。 そして、ヨーロッパとアメリカの報道機関は、他人の最も隠された思考を読み取ることができる「脳写真撮影」の危険性について警告しました。 これに応じて、一部の実業家は、財布、棺、金庫、さらには帽子に至るまで、内容物を恐ろしい光線から守ることができると宣伝した。 読者は特に、X 線の助けを借りて大脳皮質の脳回に文字や絵を焼き付けて記憶できるという情報に反応しました。 フルチは、高齢者に若さを、死にゆく人に命を取り戻す能力があると信じられていました。 そして鉛も金に変えます。 しかしその一方で、1896 年の「X 線」の年だけでも、医療における X 線の使用に関する 50 を超える科学論文と 1896 冊近い書籍が出版されました。 XNUMX 年 XNUMX 月に遡り、V. トンコフは骨格の研究における X 線の使用に関する報告書をサンクトペテルブルク人類学会に提出しました。 こうして、X 線解剖学という新しい学問の基礎が築かれました。 現在、それは現代の診断法の基礎となっています。 少し後、A.ヤノフスキーは患者の体系的な検査にそれを使用し始めました。 戦闘状況では、巡洋艦オーロラに X 線室を装備したロシアの医師 V. クラフチェンコによって蛍光透視法が使用されました。 日本海海戦では負傷した船員を検査し、遺体の破片を見つけて取り除いた。 放射線医学は、がんや結核の早期診断に役立ちました。 大量のX線放射線は人体に有害です。 しかし、それにもかかわらず、それは悪性腫瘍と戦うために使用されます。 XX世紀初頭。 装置の不完全性とフィルムの感度の低さにより、X 線の照射には 1,5 ～ 2 時間の露光が必要でした。 それから彼らは撮影に増感紙を使用し始め、その間にフィルムが置かれました。 これにより、フィルム感度を上げることなく露光時間をXNUMX倍に短縮することが可能となった。 このおかげで、X線撮影は解像度の点で透視撮影を上回りました。 X線フィルムには大量の銀が必要だったため、X線写真は徐々にフルオログラフィー、つまり蛍光板からの写真に取って代わられ始めました。 蛍光写真には感光層が 10 つだけあり、面積が標準の X 線写真よりも 20 ～ XNUMX 倍小さいため、放射線被曝を減らしながら銀を大幅に節約できます。 画像はプロジェクターを使用して拡大されます。 定置型機器の電気光学アンプに小型の透視カメラを搭載し、所定のプログラムに従って短い間隔で複数の画像を取得することが可能です。 このようにして、高速なプロセスを登録できます。 特に、この方法は、人間の胃腸管を通るバリウムを含む特別な塊（X 線ではっきりと見える）の動きを制御するために使用されます。 フィルムを保存するために、静電気を蓄積する特殊なセレン プレートが使用されます。 X線の影響下で電荷を失い、暗い領域にのみ電荷が保持されます。 その結果、版の表面に潜像が現れる。 微細に分散した着色パウダーを散布することで開発されており、光と影の分布を正確に再現します。 2 枚のセレン プレートは 3 ～ 3 回の手順に耐え、最大 XNUMX kg の銀を節約します。 画像の品質はレントゲン写真と遜色ありません。
白黒だけでなくカラーレントゲンもあります。 まず、異なる硬度の光線で物体を XNUMX 回照射することにより、カラー X 線が取得されました。 このようにして、青、緑、赤で染色した XNUMX つのネガが得られ、その後、それらを組み合わせてカラー フィルムに焼き付けました。 その後、放射線量を減らすためにトーン分離の方法が使用されました。 ここでは XNUMX 回の露出が必要でした。 画像内で異なる濃度ゾーンが特定され、それぞれの X 線パターンのコピーが作成されました。 次に、それらをカラーフィルム上で結合し、従来のカラー画像が得られました。 従来の X 線では、平面的な画像しか得られません。 多くの場合、これでは、たとえば体内の異物の正確な位置を決定することができず、異なる位置から撮影された複数の X 線写真では、おおよそのアイデアしか得られません。 ステレオラジオグラフィーは、平面画像を三次元画像に変換するために使用されます。 この目的のために、ステレオ ペアを構成する XNUMX 枚の写真が撮影されます。これらの写真は同じ写真を描いていますが、右目と左目で見たとおりに焼き付けられます。 両方のネガを特別な装置で検討すると、それらが XNUMX つに結合され、奥行きが形成されます。 立体透視では、患者は 50 本のチューブで半透明になり、それぞれ XNUMX 秒あたり XNUMX 回の速度で交互に点灯します。 両方の一連のパルスは画像コンバーターに供給され、そこから真空管の動作と同期して交互に送られ、XNUMX つのテレビ システムによって取り出されます。 偏光グラスを使って両方の写真を XNUMX 枚に合成します。 病理学的形成の深さ、空間構造、形状およびサイズは、たとえば断層撮影法（層状画像）を使用するなど、より簡単な手段によっても評価されます。 断層撮影中、患者はテーブルに横たわります。 X線切断はその上を移動し、フィルムはその下を反対方向に移動します。 チューブとフィルムを接続するレバーの回転軸上にある要素のみが鋭利であることがわかります。 厚さ数ミリメートルの薄い層を示す一連の画像が撮影されます。 それらから、異物や痛みを伴う病巣がどこにあるかを簡単に特定できます。 電子計算機やコンピューターの出現により、X線診断の撮影から撮影までの手順全体をプログラムで制御できるようになりました。 X線の応用範囲は広い。 前世紀の20〜30年代に、放射線遺伝学と育種が登場し、望ましい特性を持つ微生物の耐性変異体、生産性が向上した植物品種を入手することが可能になりました。 科学者は、生物を透過放射線に曝露し、それらを選択することによって、加速された生物学的進化を実行します。 1912年、ミュンヘンで、M.フォン・ラウエはフルチの助けを借りて結晶の内部構造を調査するというアイデアを提唱しました。 彼のアイデアは同僚の間で論争を引き起こしました、そしてそれらを解決するために、V. フリードリヒは光線の経路に結晶を置き、その隣の側面に、通常の回折のように光線が直角に逸れたときに光線を記録するための写真乾板を置きました。 P. クニッピングがプレートをクリスタルの横ではなく後ろに置くまで、結果は得られませんでした。 対称的な暗い斑点のパターンがその上に現れました。 こうしてX線回折分析が誕生しました。 当初、その使用は単結晶の構造を反映する画像であるラウエグラムを取得することに限定されていました。 これらにより、格子欠陥や内部応力などの検出が可能になりました。1916 年に、P. Debye と P. Scherrer は、この方法を多結晶材料 (粉末、合金) の研究に応用しました。 このような画像はデバイグラムと呼ばれます。 これらは、サンプルの構造と組成、内包物のサイズと方向を決定します。 1930 年代、英国の科学者 D. ベルナルと D. クロウフット ホジキンはタンパク質の X 線回折分析を実施しました。 銃撃によって彼らの内部の秩序が明らかになった。 この解析のおかげで、1953 年に D. ワトソンと F. クリックによって提案された DNA の空間モデルが可能になりました。 これを行うために、彼らは M. Wilkins によって得られた DNA の回折パターンを使用しました。 X 線は、さまざまな材料や製品の品質を管理するために使用されます。 亀裂、殻、貫入の欠如、内包物などの内部欠陥を確認できます。 この方法をX線探傷といいます。 X 線を使用すると、美術史家が絵画の最上層の下を観察できるようになり、時には何世紀も前の画像を明らかにするのに役立ちます。 そこで、レンブラントの絵画「ダナエ」を研究しているときに、キャンバスのオリジナル版が発見され、後に作者によって描き直されました。 さまざまな美術館の多くの絵画も同様の研究を受けています。
X 線放射は、現在税関や検問所に装備されている内視鏡に使用されています。 これらを使用すると、隠された爆発物、武器、麻薬を検出できます。 著者: Pristinsky V.L.
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