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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Máquina de rayos X. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Máquina de rayos X: conjunto de equipos para producir y utilizar radiación de rayos X. Utilizado en medicina (radiografía, fluoroscopia, terapia de rayos X), detección de defectos. Los dispositivos de rayos X de diseño especial se utilizan en el análisis estructural y espectral de rayos X.
El 8 de noviembre de 1895, Wilhelm Roentgen, profesor de la Universidad de Würzburg (Alemania), deseó buenas noches a su esposa y bajó a su laboratorio para realizar algún trabajo más. Cuando el reloj de la pared dio las once, el científico apagó la lámpara y de repente vio un fantasmal resplandor verdoso extendido sobre la mesa. Provenía de un frasco de vidrio que contenía cristales de óxido de bario y platino. La capacidad de esta sustancia para emitir fluorescencia bajo la influencia de la luz solar se conoce desde hace mucho tiempo. Pero normalmente en la oscuridad el resplandor se apagaba. Los rayos X encontraron la fuente de radiación. Resultó ser un tubo Crookes que no había sido apagado por falta de atención y se encontraba a un metro y medio del tarro de sal. El tubo estaba bajo una gruesa cubierta de cartón sin espacios. El tubo de Crookes se inventó unos 40 años antes de las observaciones de Roentgen. Era un tubo de vacío eléctrico, una fuente de, como decían entonces, “rayos catódicos”. Estos rayos, al incidir en la pared de cristal de la lámpara, se ralentizaron y produjeron un punto de luz sobre ella, pero no pudieron escapar más allá de la lámpara. Al notar el resplandor, Roentgen se quedó en el laboratorio y comenzó un estudio metódico de una radiación desconocida. Instaló una pantalla recubierta con sal de bario a diferentes distancias del tubo. Parpadeó incluso a una distancia de dos metros del tubo. Rayos desconocidos, o, como los llamaban los rayos X, Khluchi, atravesaron todos los obstáculos que se encontraban en la mano del científico: un libro, un tablero, un plato de ebonita, papel de aluminio e incluso una baraja de cartas que surgió de la nada. Todos los materiales que antes se consideraban opacos se volvieron penetrables a rayos de origen desconocido. Los rayos X comenzaron a apilar las láminas de estaniol: dos capas, tres, diez, veinte, treinta. La pantalla poco a poco empezó a oscurecerse y finalmente se volvió completamente negra. Un grueso volumen de mil páginas no daba tal efecto. De esto el profesor concluyó que la permeabilidad de un objeto depende no tanto del espesor como del material. Cuando el científico iluminó la caja con un juego de pesas, vio que las siluetas de las pesas de metal eran mucho mejor visibles que la tenue sombra de la caja de madera. Luego, a modo de comparación, ordenó que le trajeran su arma de dos cañones. Entonces Roentgen vio una visión espeluznante: las sombras en movimiento de un esqueleto viviente. Resultó que los huesos de la mano son menos transparentes a los rayos X que los tejidos blandos que los rodean. El investigador estudió la radiación descubierta durante 50 días. Su esposa, incapaz de soportar el silencioso aislamiento voluntario de su marido, rompió a llorar y, para calmarla y al mismo tiempo demostrarle su invento a un ser querido, Roentgen toma una radiografía de la mano de su esposa. En él se veían siluetas oscuras de huesos y en una de las falanges había una mancha negra de un anillo de bodas. Sólo siete semanas después del inicio de la reclusión voluntaria, el 28 de diciembre de 1895, Roentgen envió su manuscrito de 30 páginas "Sobre un nuevo tipo de rayos" a la Sociedad de Fisicomedicina de la Universidad de Würzburg, añadiendo la nota: "Mensaje preliminar".
La primera obra dedicada al gran descubrimiento resultará entonces inmortal: nada de lo que contenga será refutado ni complementado durante muchos años. La información sobre Khluchi, que se difundió por todo el mundo en la primera semana de 1896, conmocionó al mundo. Posteriormente, la nueva radiación recibió el nombre de “rayos X” en honor al descubridor. Roentgen envió su manuscrito a otras direcciones, en particular a su viejo colega, el profesor de la Universidad de Viena F. Exner. Después de leer el manuscrito, inmediatamente lo apreció y se lo presentó inmediatamente a sus empleados. Entre ellos se encontraba el asistente E. Lecher, hijo del editor del periódico vienés Neue Freie Presse. Le pidió a Exner el texto de la noche, se lo llevó a su padre y lo convenció de que pusiera urgentemente en la habitación noticias científicas importantes. Se publicó en primera plana, por lo que incluso tuvieron que parar la imprenta. La mañana del 3 de enero de 1896 Viena se enteró de la sensación. El artículo fue republicado por otras publicaciones. Cuando una revista científica publicó el artículo original de Roentgen, el tema se publicó en un día. Inmediatamente hubo contendientes por la prioridad del nuevo descubrimiento. Roentgen fue incluso acusado de plagio. Entre los candidatos al campeonato se encontraba el profesor F. Lenard, que intentó nombrar las rayas con su propio nombre. Resultó que la primera fotografía de rayos X se tomó en los Estados Unidos en 1890. Los estadounidenses tenían más derechos de prioridad en el descubrimiento que el mismo Lenard, quien más tarde realizó sus experimentos con el tubo de Crookes. Pero el profesor Good Speed en 1896 simplemente pidió recordar que la primera fotografía con rayos catódicos se tomó en el laboratorio de la Universidad de Pensilvania. Después de todo, la verdadera naturaleza de estos rayos fue establecida únicamente por Roentgen. La fama mundial, que inesperadamente recayó en un científico provincial hasta entonces desconocido, lo confundió al principio. Comenzó a evitar no sólo a los periodistas, sino también a los científicos. El profesor rechazó categóricamente las insinuaciones de los empresarios, negándose a participar en la explotación de su descubrimiento, desde privilegios, licencias, patentes para sus inventos, para los generadores de rayos X que mejoró. La falta de un monopolio en la producción de tecnología de rayos X ha llevado a su rápido desarrollo en todo el mundo. El científico fue acusado de falta de patriotismo. A la propuesta de la Sociedad Anónima Electrotécnica de Berlín, que ofrecía mucho dinero y trabajo en laboratorios bien equipados, Roentgen respondió: "Mi invento pertenece a toda la humanidad".
Después del sorprendente éxito de su descubrimiento, Roentgen se retiró nuevamente a un confinamiento voluntario en su laboratorio. Sólo se tomó un descanso después de completar su segundo artículo científico sobre la radiación recién descubierta el 9 de marzo de 1896. El tercero y último, “Observaciones adicionales de las propiedades de Chluches”, se publicó el 10 de marzo de 1897. En 1904, el inglés C. Barcla confirmó experimentalmente la suposición teórica de su compatriota J. Stokes de que los rayos X son de naturaleza electromagnética. La región de rayos X del espectro ocupa la región entre la radiación ultravioleta y gamma. Según una clasificación, este rango es de 10~5 a 10"12 centímetros, según otra, de 10~6 a 10"10 centímetros. El invento del científico alemán provocó reacciones inesperadas en el mundo. Así, en 1896, un miembro del estado estadounidense de Nueva Jersey, Reed, propuso un proyecto de ley que prohibía el uso de rayos X en binoculares de teatro, de modo que no pudieran penetrar no sólo a través de la ropa, sino también a través de la carne hasta el interior del cuerpo. alma. Y la prensa de Europa y Estados Unidos advirtió sobre los peligros de la “fotografía cerebral”, que permite leer los pensamientos más secretos de los demás. En respuesta, algunos empresarios anunciaron sus productos (carteras, cajas, cajas fuertes e incluso sombreros) capaces, según ellos, de proteger su contenido de los terribles rayos. La información que, mediante rayos X, puede utilizarse para imprimir un texto o un dibujo en las circunvoluciones de la corteza cerebral para su memorización, encontró una respuesta particular entre los lectores. A los jluch se les atribuyó la capacidad de devolver la juventud a los ancianos y la vida a los moribundos. Y también convertir el plomo en oro. Pero, por otro lado, sólo en el año de los rayos X, 1896, se publicaron más de mil artículos científicos y casi 50 libros sobre el uso de los rayos X en medicina. En febrero de 1896, V. Tonkov presentó a la Sociedad Antropológica de San Petersburgo un informe sobre el uso de rayos X para estudiar el esqueleto. De este modo se sentaron las bases de una nueva disciplina: la anatomía radiológica. Ahora se ha convertido en la base del diagnóstico moderno. Un poco más tarde, A. Yanovsky comenzó a utilizarlo para el examen sistemático de pacientes. En situación de combate, la fluoroscopia fue utilizada por el médico ruso V. Kravchenko, que equipó una sala de rayos X en el crucero Aurora. En la batalla de Tsushima, examinó a los marineros heridos, encontrando y retirando fragmentos del cuerpo. La radiología ayudó a diagnosticar el cáncer y la tuberculosis en sus primeras etapas. La radiación de rayos X en grandes dosis es perjudicial para el cuerpo humano. Pero, sin embargo, se utiliza para combatir tumores malignos. A principios del siglo XX. Para producir una radiografía, fue necesaria una irradiación de 1,5 a 2 horas debido a un equipo imperfecto y a la baja sensibilidad de la película. Luego comenzaron a utilizar pantallas intensificadoras para el rodaje, colocando película entre ellas. Esto hizo posible reducir el tiempo de exposición decenas de veces sin aumentar la sensibilidad de la película. Gracias a esto, la radiografía ha superado a la fluoroscopia en términos de resolución. Dado que la película para fotografías de rayos X requería una gran cantidad de plata, la radiografía comenzó a ser reemplazada gradualmente por la fluorografía: fotografía desde una pantalla fluorescente. Un fluorograma tiene solo una capa fotosensible y tiene un área entre 10 y 20 veces más pequeña que una radiografía estándar, lo que permite un mayor ahorro de plata y al mismo tiempo reduce la exposición a la radiación. La imagen se amplía mediante proyectores. Una cámara fluorográfica compacta instalada en un amplificador electroóptico de un dispositivo estacionario le permite obtener múltiples imágenes en intervalos cortos de acuerdo con un programa determinado. De esta manera puedes registrar procesos rápidos. En particular, este método se utiliza para controlar el movimiento de una masa especial que contiene bario (claramente visible en rayos X) a través del tracto gastrointestinal humano. Para conservar la película se utiliza una placa de selenio especial que acumula una carga electrostática. Bajo la influencia de la radiación de rayos X, pierde su carga y la retiene solo en las zonas oscuras. Como resultado, aparece una imagen latente en la superficie de la placa. Se revela espolvoreando con un polvo colorante finamente disperso que reproduce fielmente la distribución de luces y sombras. Una placa de selenio puede soportar entre 2 y 3 mil procedimientos, ahorrando hasta 3 kg de plata. La calidad de la imagen no es inferior a la de una radiografía.
Además del blanco y negro, existe la radiografía en color. En primer lugar, se obtuvo una radiografía en color disparando al objeto tres veces con rayos de dureza desigual. De esta forma se obtuvieron tres negativos, los cuales se colorearon en azul, verde y rojo, luego de lo cual se combinaron y se realizó una impresión en película en color. Posteriormente, para reducir la dosis de radiación, se utilizó el método de separación de tonos. Aquí se necesitaba una sola exposición. Se identificaron varias zonas de densidad en la imagen y se realizó una copia de la radiografía para cada una. Luego se combinaron en una película en color, obteniendo una imagen coloreada condicionalmente. Una radiografía normal proporciona sólo una imagen plana. A menudo, esto no nos permite determinar, por ejemplo, la ubicación exacta de un cuerpo extraño en el cuerpo, y varias radiografías obtenidas desde diferentes posiciones solo dan una idea aproximada de esto. La estereradiografía se utiliza para transformar una imagen plana en tridimensional. Para ello se toman dos fotografías que forman un par estéreo: representan la misma imagen, pero captada tal como la ven el ojo derecho y el izquierdo. Al visualizar ambos negativos en un aparato especial, se combinan en uno solo, formando profundidad. Durante la estereofluoroscopia, se escanea al paciente con dos tubos que se encienden alternativamente a una velocidad de 50 veces por segundo cada uno. Ambas series de pulsos se envían a un convertidor electrón-óptico, desde donde son grabados alternativamente por dos sistemas de televisión, de forma sincronizada con el funcionamiento de los tubos. Ambas imágenes se combinan en una sola mediante gafas polarizadas. La profundidad, la estructura espacial, la forma y el tamaño de las formaciones patológicas también se evalúan por medios más simples, por ejemplo, mediante tomografía: imágenes capa por capa. Durante la tomografía, el paciente se acuesta sobre la mesa. La sala de rayos X se mueve por encima y la película se mueve por debajo en la dirección opuesta. Sólo aquellos elementos que se encuentran en el eje de rotación de la palanca que conecta el tubo y la película son afilados. Se toman una serie de imágenes que muestran finas capas de varios milímetros de espesor. Utilizándolos es fácil determinar dónde se encuentra el cuerpo extraño o el foco doloroso. Con la llegada de las computadoras y las computadoras electrónicas, fue posible controlar mediante programación todo el procedimiento de diagnóstico por rayos X, desde la toma hasta la recepción de imágenes. La gama de aplicaciones de los rayos X es amplia. En los años 20 y 30 del siglo pasado apareció la genética y la selección por radiación, que permitieron obtener variantes persistentes de microbios con las propiedades deseadas y variedades de plantas con mayor productividad. Al exponer los organismos a radiación penetrante y luego realizar una selección, los científicos aceleran la evolución biológica. En 1912, en Munich, M. von Laue propuso la idea de utilizar rayos X para estudiar la estructura interna de un cristal. Su idea causó polémica entre sus compañeros, y para resolverlas, V. Friedrich colocó un cristal en el camino de los rayos y, junto a él, a un lado, una placa fotográfica para registrarlos cuando se desviaban en ángulo recto. , como en la difracción ordinaria. No hubo resultados hasta que P. Knipping colocó la placa no a un lado, sino detrás del cristal. En él apareció un patrón simétrico de manchas oscuras. Así apareció el análisis de difracción de rayos X. Al principio, su uso se limitaba a la obtención de Lauegramas, imágenes que reflejaban la estructura de un solo cristal. Permitieron detectar defectos de red, tensiones internas, etc. En 1916, P. Debye y P. Scherrer adaptaron este método para estudiar materiales policristalinos: polvos, aleaciones. Estas imágenes se denominaron Debyegramas. Se utilizan para determinar la estructura y composición de muestras, el tamaño y orientación de las inclusiones. En la década de 1930, los científicos ingleses D. Bernal y D. Crowfoot-Hodgkin llevaron a cabo análisis de proteínas por difracción de rayos X. El rodaje reveló su orden interno. Gracias a este análisis fue posible el modelo espacial del ADN, propuesto en 1953 por D. Watson y F. Crick. Para ello, utilizaron patrones de difracción de ADN obtenidos por M. Wilkins. Los rayos X se utilizan para controlar la calidad de diversos materiales y productos. Le permiten ver defectos internos: grietas, cavidades, falta de penetración, inclusiones. Este método se llama detección de defectos por rayos X. Los rayos X permiten a los historiadores del arte mirar debajo de la capa superior de las pinturas, lo que a veces ayuda a revelar imágenes ocultas durante siglos. Así, al estudiar el cuadro “Dánae” de Rembrandt, se descubrió la versión original del lienzo, que luego fue rehecha por el autor. Muchas pinturas de diferentes galerías de arte fueron objeto de investigaciones similares.
La radiación de rayos X se utiliza en introscopios, dispositivos que ahora están equipados en aduanas y puestos de control. Te permiten detectar explosivos, armas y drogas ocultos. Autor: Pristinsky V.L.
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