Ten dwuczęściowy artykuł na zlecenie Excillum AB(Autor dr David Bernard, konsultant ds. Rentgenowskich w przemyśle elektronicznym) obchodzi 125. rocznicę odkrycia promieni rentgenowskich 8 listopada 1895 r. Ta pierwsza część stanowi przegląd historii promieni rentgenowskich i ich stosowania od tamtego czasu do dziś .Druga część poświęcona będzie historii i najnowszym osiągnięciom w zakresie źródeł promieniowania rentgenowskiego i pokaże, w jaki sposób ich możliwości i wykorzystanie nadal się rozwijają oraz jaki jest ich wpływ.

Część 1 - Wczesne lata

Promienie rentgenowskie są penetrującą formą wysokoenergetycznego promieniowania elektromagnetycznego, które znajduje się pomiędzy promieniami UV i gamma w widmie elektromagnetycznym.Po raz pierwszy odkryto je 8 listopada 1895 r., Kiedy Wilhelm Conrad Röntgen natknął się na ich efekty, tworząc obrazy na ekranach fluorescencyjnych, a następnie na płytach fotograficznych, w pewnej odległości od optycznie ukrytej tuby Crookesa lub podobnej.Oznaczałoby to, że promienie rentgenowskie byłyby wytwarzane przez eksperymentatorów już w 1875 roku, kiedy po raz pierwszy stworzono rurki Crookesa i im podobne.

Jednak to Röntgen jako pierwszy zobaczył ich efekt i opisał go w artykule „On A New Kind of Rays”, opublikowanym 28 grudnia 1895 r. rodzaj promieniowania.Jednak w wielu językach do dziś są one znane jako promienie Röntgen.Odkrycie to uznano w 1901 roku, kiedy Röntgen otrzymał pierwszą nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.Od czasu odkrycia promieni rentgenowskich, ich wykorzystanie do analizy i diagnostyki było jednymi z najszerzej badanych obszarów nauki i inżynierii.Zaskakujące jest to, że w pierwszej ćwierci XX wieku prawie połowa przyznanych nagród Nobla była związana z zasługami w tej dziedzinie.

Röntgen szybko dostrzegł medyczne implikacje i możliwości swojego odkrycia, jako słynne pierwsze zdjęcie rentgenowskie dłoni swojej żony Anny z 22 grudnia 1895 r. Zdał sobie sprawę, że promieniowanie rentgenowskie zapewniło nieinwazyjną metodę badania wnętrza ciała.Warto zauważyć, że z osobistych powodów etycznych Röntgen odmówił opatentowania swojego odkrycia promieni rentgenowskich, ponieważ chciał, aby społeczeństwo jako całość skorzystało z ich praktycznych zastosowań.W rezultacie szybko doprowadziło to do eksplozji prac badawczych i rozwoju sprzętu rentgenowskiego i rentgenowskiego na całym świecie, w podobny sposób, który może być nam dziś bardziej znany w tym, co wydarzyło się po pierwszym odkryciu grafenu. .

Szerokie zastosowanie medyczne nowo odkrytych promieni rentgenowskich stało się powszechne w ciągu zaledwie kilku lat.Badania rentgenowskie były szeroko stosowane podczas pierwszej wojny światowej, gdzie nawet obecni i przyszli laureaci Nagrody Nobla oraz matka i córka Marie i Irène Joliot-Curie obsługiwały mobilne i stałe aparaty rentgenowskie dla rannych żołnierzy w Belgii.

Szybko kontynuując diagnostyczne zastosowania medyczne nowo odkrytych obrazów rentgenowskich 2D, pojawiło się zastosowanie promieni rentgenowskich w terapii, których rozwój jest obecnie widoczny i stosowany w leczeniu nowotworów poprzez radioterapię i brachyterapię.Poza medycyną źródła promieniowania rentgenowskiego były wykorzystywane do innych, nowych technik umożliwiających fantastyczne nowe odkrycia.Techniki te obejmują dyfrakcję promieni rentgenowskich oraz metody rozpraszania wstecznego Comptona i metody fluorescencji.Na przykład mija zaledwie 58 lat od daty pierwszego zdjęcia rentgenowskiego do momentu, gdy promieniowanie rentgenowskie zostało użyte do potwierdzenia struktury DNA metodą dyfrakcji rentgenowskiej.Fluorescencja i dyfrakcja rentgenowska nadal mają kluczowe znaczenie dla analizy materiałów.

Mikroskopia rentgenowska

Irène Joliot-Curie schodzi z „radiologicznego samochodu” 1916 © Association Curie Joliot-Curie

Poza zastosowaniami medycznymi, kolejny z najdalej idących osiągnięć w zakresie nowych zastosowań promieni rentgenowskich pojawił się w 1951 r., Kiedy Cosslett & Nixon wynalazł mikroskop rentgenowski (cieniowy) na Uniwersytecie Cambridge.Wykazali, że przesuwanie obiektu bliżej ogniska źródła promieniowania rentgenowskiego przy ustalonej pozycji detektora tworzy coraz bardziej powiększony (cień) obraz obiektu przy detektorze.Powiększenie geometryczne otrzymanego obrazu oblicza się jako stosunek odległości ogniska źródła do detektora do odległości ogniska źródła od obiektu.

Większość przemysłowych urządzeń rentgenowskich jest zgodnych z tą koncepcją projektową, tak że dobremu obrazowaniu towarzyszy akceptowalny poziom powiększenia dla zadania badawczego.Różni się to od typowych zastosowań medycznych, w których przedmiot (np. Kończyna) jest umieszczany na detektorze (np. Folia), a zatem zapewnia nie powiększony obraz.Mikroskopia rentgenowska pozwoliła na praktyczne i wielobranżowe zastosowanie do badań nieniszczących i kontroli jakości w takich obszarach, jak między innymi:

• Produkcja stale kurczących się elementów elektronicznych i płytek drukowanych.
• Zagadnienia związane z bezpieczeństwem żywności, takie jak identyfikacja możliwego zanieczyszczenia z surowców lub sprzętu produkcyjnego.
• Monitorowanie grubości i defektów w całym zakresie badań nieniszczących, takich jak odlewy i spoiny rur.
• Kontrola jakości i bezpieczeństwa w produkcji opon.
• Farmaceutyczna kontrola jakości.
• Aplikacje zabezpieczające.

Schemat mikroskopu rentgenowskiego (cieniowego) pokazujący, jak obliczyć powiększenie geometryczne obrazu obiektu widzianego przez detektor.

Godfrey N. Hounsfield (zdjęcie z www.nobelprize.org)

Zdjęcie rentgenowskie 2D, z powiększeniem lub bez, zapewnia fantastyczne korzyści od czasu jego odkrycia.Kolejny poważny rozwój nastąpił pod koniec lat 60., kiedy Godfrey Hounsfield dodał trzeci wymiar analizy rentgenowskiej, odkrywając tomografię wspomaganą komputerowo, znaną obecnie jako CT.Zapewniło to nie tylko możliwość nieniszczącego przecinania różnych warstw obiektu z powiększeniem lub bez niego, niezależnie od tego, czy ma to charakter medyczny, czy przemysłowy, ale można argumentować, że pobudziło również inne nowatorskie techniki obrazowania, takie jak rezonans magnetyczny. Obrazowanie lub MRI, które zrewolucjonizowało medycynę diagnostyczną w ostatnich latach.Hounsfield podzielił się z Allanem Cormackiem nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny z 1979 r. Za odkrycie tomografii komputerowej.Wynalazek rezonansu magnetycznego zdobył w 2003 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Dodając trzeci wymiar do analizy rentgenowskiej, CT nie tylko zwiększyło możliwości diagnostyki medycznej i pomogło zlokalizować i ulepszyć docelowe leczenie nowotworów, ale także pomogło już istniejącym i nowym zastosowaniom przemysłowym, takim jak:

• Poszukiwanie nowych źródeł ropy naftowej poprzez badanie struktury próbek skał.
• Analiza nowych materiałów i kompozytów.
• Badanie i kontrola jakości wytwarzania przyrostowego, które są zastosowaniami przemysłowymi z druku 3D.

W ciągu 125 lat, odkąd Röntgen po raz pierwszy dostrzegł skutki tych „nieznanych” promieni, nie wszystkie zastosowania promieni rentgenowskich rozwinęły się pomyślnie.Na przykład rentgenowska maszyna do dopasowywania obuwia, która była częstym widokiem w sklepach obuwniczych w USA w latach 1930-1950.

Jednak korzyści i możliwości, jakie promienie rentgenowskie zapewniły w wielu branżach i zastosowaniach, znacznie przewyższają te małe awarie.W następnej części tego artykułu przyjrzymy się bardziej szczegółowo historii i rozwojowi samych źródeł promieniowania rentgenowskiego, które umożliwiły zaistnienie wszystkich tych zastosowań promieniowania rentgenowskiego.

Oryginalny link: https: //metrology.news/125th-anniversary-of-x-rays-discovery-on-8th-november-1895/