История открытия рентгеновского излучения

Ветеринарная рентгенологияpic1.jpgВильгельм Конрад Рентген.

Наука рентгенология получила своё название в честь профессора Вюрцбургского университета Вильгельма Конрада Рентгена, открывшего рентгеновское излучение 8 ноября 1895 г. Само открытие Рентген совершил неожиданно для себя: поздним вечером, уходя из лаборатории, учёный погасил свет в комнате и заметил в темноте зеленоватое свечение, флюоресценцию, исходившую от экрана, покрытого кристаллами платино-синеродистого бария. Как оказалось, кристаллы отреагировали на воздействие на них расположенной неподалёку электровакуумной (круксовой) трубки, которая в тот момент находилась под высоким напряжением. При отключении тока свечение экрана прекращалось, а при повторном включении снова возобновлялось. Трубка была обёрнута в чёрную светонепроницаемую бумагу, поэтому Рентген предположил, что при прохождении через неё электрического тока она испускает какие-то невидимые лучи, способные проникать через непрозрачные среды и возбуждать кристаллы бария. Эти неизвестные лучи Рентген назвал X-лучами.

Через 50 дней учёный представил председателю Вюрцбургского физико-медицинского общества рукопись из 17 страниц, содержащую описание открытых им лучей. Этот день, 28 декабря 1895 г., вошёл в историю как официальная дата открытия рентгеновских лучей. Вместе с рукописью учёный представил также первую рентгенограмму, сделанную ранее, 22 декабря, на которой была запечатлена рука его жены Берты Рентген. После того как женщина увидела рентгеновский снимок своей руки, она, не разбираясь в тонкостях физики, была настолько впечатлена, что воскликнула: «Я видела свою смерть».

Вечером 23 января доктор Рентген прочитал лекцию в наполненной аудитории Вюрцбургского физико-медицинского общества. После дискуссии о проведённых экспериментах Рентген пригласил председателя общества Альберта фон Кёлликера, известного анатома, сделать снимок его руки с помощью новых X-лучей. Когда готовое изображение было продемострировано аудитории, она разразилась оглушительными овациями. Доктор фон Кёлликер, впечатлённый открытием, предложил назвать новые лучи рентгеновскими — его предложение аудитория встретила аплодисментами.

Открытие рентгеновских лучей вызвало широкий резонанс среди учёных всего мира, в том числе и среди российских учёных. В начале января 1896 г. брошюра Рентгена была опубликована. В течение нескольких недель она была переведена на русский, английский, французский и итальянский языки, и уже в конце января А. С. Попов изготовил первый в нашей стране рентгеновский аппарат, с помощью которого русские учёные повторили эксперимент Рентгена, сделав в России первую рентгенограмму. Фотография полученного снимка была размещена в русском переводе брошюры Рентгена, опубликованном в этом же месяце в Петербурге под названием «Новый род лучей».

Вильгельм Рентген продолжал изучать своё открытие, и к маю 1897 г. он окончательно сформулировал все основные свойства X-лучей, опубликовав ещё две научных статьи. Наиболее ценным практическим свойством рентгеновского излучения, нашедшем широкое применение в науке и медицине, оказалась его способность проникать через непрозрачные тела. В 1901 г. Вильгельм Рентген был удостоен за своё открытие первой Нобелевской премии в области физики. Впоследствии науку, изучающую воздействие рентгеновских лучей на организм, назвали рентгенологией.

pic2.jpgПервый рентгеновский снимок, на котором запечатлена рука жены учёного, Берты Рентген, и её обручальное кольцо.

Годом рождения ветеринарной рентгенологии в России можно считать 1896 г., когда С.С. Лисовский впервые применил рентгеновские лучи для просвечивания собаки. В 1899 г. М.А. Мальцев помимо просвечивания произвёл также снимки головы, шеи и конечностей собаки, плюсны и пута лошади, а также пясти коровы; для фиксации животных во время исследования учёный применял наркоз. Спустя три года в лаборатории Харьковского ветеринарного института была собрана рентгеновская установка, с помощью которой диагностировали переломы костей и вывихи, определяли инородные тела, а также проводили исследования плодов у мелких домашних животных.

Однако эти исследования были единичными, они проводились на примитивных аппаратах, собранных своими силами. Лишь к 1924 г. в мастерских бывшего СССР было начато производство рентгеновских аппаратов, и благодаря Г.В. Домрачёву и А.И. Вишнякову из Казанского и Ленинградского ветеринарных институтов данный вид исследования получил широкое применение в ветеринарии.

Впоследствии мастерские по производству рентгеновских аппаратов превратились в рентгеновские заводы, которые к 1931 г. стали выпускать аппараты, пригодные для исследования не только мелких животных, но и крупных, благодаря чему в 1932 г. в Ленинградском, Харьковском и Казанском ветеринарных институтах, были оборудованы первые рентгеновские кабинеты.

pic3.jpgРентгенограмма руки анатома Альберта фон Кёлликера, сделанная 23 января 1896 г. В.К. Рентгеном во время его публичной лекции на заседании физико-медицинского общества.

С этого момента в бывшем СССР начинается интенсивное развитие ветеринарной рентгенологии, существенный вклад в которую внесли многие советские ветеринарные рентгенологи. Среди наиболее значимых открытий можно выделить следующие:

  • В 1931 г. А. И. Вишняковым была написана первая книга по рентгенодиагностике болезней животных «Основы ветеринарной рентгенологии»
  • В 1935 г. выходит книга проф. А. В. Синева «Клиническая диагностика внутренних болезней домашних животных»
  • В 1939 г. появляется книга А. Ю. Тарасевича «Хромоты сельскохозяйственных животных»
  • В 1940 г. издаётся объёмный учебник А. И. Вишнякова «Ветеринарная рентгенология», в котором описываются принципы рентгенофизики, рентгенотехники, а также приводится обширный и систематизированный материал по рентгенодиагностике различных заболеваний животных и рентгенотерапии
  • А.А. Веллером опубликованы статьи по использованию рентгеновского исследования в армейских условиях. Веллер также изучал возможности диагностики заболеваний конечностей, холки и кишечника у лошадей
  • Г. Г. Воккен опубликовал целый ряд работ по возрастной и сравнительной рентгеноанатомии животных, рентгеноостеологии, антропологии и ангиологии

Ветеринарные рентгенологи России и бывшего СССР внесли большой вклад в ветеринарную науку по таким вопросам, как определение минерального обмена у сельскохозяйственных животных и птиц, диагностика болезней органов дыхания крупных и мелких животных, диагностика болезней органов пищеварения, сравнительные рентгеноанатомические исследования у сельскохозяйственных животных, определение места и глубины залегания инородных тел.

В связи с появлением в настоящее время ещё более совершенных рентгеновских аппаратов возможности исследования животных значительно увеличились. Активно развивается цифровая рентгенография, которая благодаря многократному улучшению качества изображения постепенно вытесняет классическую, аналоговую рентгенографию.

08 сентября 2014 г. 424151111111111Рейтинг 2.80 (22 Голосов)Одним из важных открытий конца XIX в., повлиявших на ход всей дальнейшей научной деятельности, оказалось открытие рентгеновских лучей. Познакомимся кратко с этими лучами, с их основными свойствами, с применением в науке и технике.

rentgenovskie-luchi.jpg

Открытие рентгеновских лучей

В конце XIX в. многие физики изучали потоки электронов в газоразрядных трубках. Электроны испускались раскаленным катодом, но сам электрон в то время еще не был открыт, поэтому такие потоки назывались катодными лучами.

При исследовании этих лучей в 1895 г. немецкий физик В. Рентген обнаружил, что рядом с катодной трубкой происходит засвечивание фотопластинки, даже если она не была освещена.

fizika-147156-v-rentgen.jpg

Рис. 1. В. Рентген.

Заинтересовавшись этим явлением, Рентген предположил, что катодная трубка — это источник невидимого излучения, которое и является причиной засветки фотоэмульсии (поскольку сами катодные лучи засветку не вызывают).

Одновременно выяснилось, что рядом с катодной трубкой начинают светиться бумажные экраны, пропитанные специальным составом, реагирующим на ультрафиолетовое излучение, — тетрацианоплатинатом бария (химическая формула $Ba[Pt(CN)_4]$).

Но самое удивительное было то, что когда Рентген держал руку между экраном и катодной трубкой, на экране были видны четкие тени не только от руки, но и от костей кисти.

Свойства рентгеновских лучей

Сразу возникло предположение, что рентгеновские лучи представляют собой электромагнитное излучение. В этом случае они должны демонстрировать волновые свойства и в частности способность к дифракции. Однако никакой дифракции на узких щелях обнаружить не удалось. Следовательно, рентгеновские лучи либо имели другую природу, отличную от электромагнитной, либо имели настолько малую длину волны, что расстояние между используемыми щелями было слишком большим.

Предположение о малой длине волны подтвердилось, когда в качестве дифракционной решетки были взяты кристаллы. Узкие пучки лучей, прошедшие сквозь кристаллическую решетку, демонстрировали на экране четкую дифракционную картину. Выяснилось, что длина волны рентгеновских лучей значительно меньше и сравнима с размерами атомов.

В настоящее границы диапазона рентгеновских лучей приняты за $0.005…10$нм (частота излучения — $3×10^{16}…6×10^{19}$Гц). В длинноволновой части рентгеновские лучи граничат с ультрафиолетовым излучением, в коротковолновой — с гамма-лучами.

Рис. 2. Шкала рентгеновского излучения.

Из-за более короткой длины волны энергия рентгеновских лучей выше энергии УФ-излучения, поэтому оно обладает высокой проникающей способностью, что обусловило его применение в медицине и научных исследованиях.

Спектр рентгеновского излучения бывает двух типов: непрерывный и линейчатый. Непрерывный спектр еще называют спектром торможения, поскольку он образуется при резком торможении быстрых электронов веществом. Линейчатый спектр образуется при переходах электронов в атомах с уровня на уровень и характеризует свойства самого вещества.

Применение рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи находят широкое применение. Наиболее известно медицинское использование рентгеновских лучей: они позволяют достаточно хорошо рассмотреть внутренние структуры организма, а в сочетании с компьютером — и строить объемную 3D-модель изучаемого органа (КТ-томография).

Также рентгеновские лучи находит применение в науке и технике в рентгеноструктурном анализе. По дифракционной картине можно определять пространственное расположение атомов вещества, состав молекул и их связи.

Еще одна сфера применения рентгеновских лучей — дефектоскопия, с их помощью возможно обнаруживать очень малые дефекты в изделиях, не обнаружимые другими методами.

Рис. 3. Применение рентгеновских лучей.

Что мы узнали?

Рентгеновские лучи были открыты при опытах с катодными трубками В. Рентгеном. Эти лучи представляют собой электромагнитное излучение высокой проникающей способности с очень малой длиной волны. В настоящее время рентгеновские лучи используются в медицине, рентгеноструктурном анализе, дефектоскопии и других областях.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 10

    Рентгеновские лучи были открыты при исследовании:</h3>

    • <label>катодных лучей</label>
    • <label>гравитационных волн</label>
    • <label>ядерного взаимодействия</label>
    • <label>магнетизма</label>

(новая вкладка)Содержание

Изобретение рентгеновского излучения позволило сделать гигантские шаги как в развитии медицины, так и в научном прогрессе вообще. Вряд ли кто-то видел в мальчике по имени Вильгельм Конрад Рентген неординарную личность и будущего большого ученого. Он родился в 1845 году в Германии, недалеко от Дюссельдорфа. История говорит, что учеба в школе не давалась ему легко. Его исключили из неё и он так и не получил аттестат зрелости.

izobretenie-rentgenovskogo-izlucheniya-2.jpgВильгельм Конрад Рентген

Однако это не остановило любознательного молодого человека. Рентген стал сам изучать те науки, которые были ему интересны. Он стал посещать лекции Утрехтского университета. Известный учёный-физик Август Кундт обратил внимание на старательного студента и предложил ему быть ассистентом. И вот уже спустя несколько лет, молодой Рентген становится профессором в Страсбурге. Ещё позже, в 1894 году, ему предложили место ректора Вюрцбургского университета. Параллельно с ректорской работой он занимается и научной.

Научная случайность

Эту находку называют случайностью. Однако это не так. Только талантливый учёный смог бы увидеть в этой случайности новое открытие.

В 1894 г. Рентген занимался экспериментальной работой, исследуя электрический разряд в стеклянных вакуумных трубках. В 1895 году 8 ноября он изучал свойства катодных лучей. Уже стемнело, он стал собираться домой, выключил свет. И увидел, что экран из синеродистого бария, за которым находилась катодная трубка, светится. Это было странно, ведь электрический свет не мог заставить его светиться, катодная трубка закрыта картонным чехлом, но, как оказалось, не выключена. Он выключил трубку – свечение исчезло.

Так было выяснено, что свечение экрана было вызвано определенным светом, исходящим от катодной трубки.

При этом ни картонный чехол, ни метровый слой воздуха между ними не явились преградой для излучения. Это явление не могло не заинтересовать ученого. Он стал проверять способность этого излучения проходить сквозь разные предметы и материалы. Одни пропускали их, другие нет. То есть, некоторые вещества отражали эти лучи, другие частично, а иные не отражали совсем. Он назвал эти лучи Х-лучами. После этого ещё около 50 дней учёный работал, исследуя эти лучи. Он доказал, что именно катодная трубка излучает подобные лучи.

Случайно или нет, он подставил под лучи свою руку и увидел изображение костных структур кисти. Оказалось, что мягкие ткани кисти хорошо пропускали свет нового излучения, а костные структуры, наоборот, как и металл, оказались совершенно непроницаемы для лучей.

Первый известный рентгенологический снимок, который вошёл в историю, стал снимок руки супруги ученого. 28 декабря 1895 г. он описал свое открытие. Рукопись «О новом виде лучей» заняла 30 страниц. Рентген отправил её нескольким ученым физикам в Европе. Представил свое открытие и на суд Вюрцбургского физико-медицинского общества. Его открытие сразу заинтересовало мир ученых. Физики назвали новые обнаруженные лучи рентгеновскими, в честь их открывателя.

Исследования излучения продолжались. В 1896 г. Рентген в своём втором сообщении подробно описывает разные свойства обнаруженных и описанных им ранее лучей, а также проведенные с ними опыты. Он написал об их ионизирующем воздействии, о возбуждении разными телами. Описал изменения, внесенные им в строение катодной трубки.

1901 году за открытие новых лучей ученый Вильгельм Рентген получил Нобелевскую премию, которую сразу передал своему университету. Рентген не оформил на себя патент на своё открытие, подарив его человечеству. Он прожил 78 лет. Большую часть своей жизни он трудился и сделал ещё немало для науки.

К сожалению, о вредном для организма человека воздействии рентгеновского излучения стало известно позже.

Оказалось, что физики, постоянно работавшие с этими лучами и не применявшие никакой защиты, обнаруживали у себя тяжелые лучевые ожоги и прочие проявления лучевой болезни. Понятие о величине безопасной дозы излучения для человека и защиты от него было определено позже.

Новые открытия с помощью рентгеновских лучей

Дальнейшие исследования лучей привели к новым научным достижениям. Одним из них стало открытие радиоактивности.

izobretenie-rentgenovskogo-izlucheniya-5-1.jpgДифракция рентгеновских лучей

Другими учёными были открыты новые свойства этих лучей. Чарльз Баркл в 1917 г. получил Нобелевскую премию за свой труд о возможности измерять рассеянные лучи, применяя лучи рентгена при разряжении наэлектризованных тел. В 1914 г. Лауэ получил её за исследование дифракции лучей. В 1915 г. ученые отец и сын Брэгги стали обладателями этой премии за точное определение межатомного расстояния в кристаллах с использованием рентгеновских лучей.

Применение рентгеновских лучей

Первоначально особенности этого излучения были востребованы только в медицине. Уже через год рентгенологические лучи получили широкое распространение в травматологии и ортопедии.

Благодаря этим лучам, можно выяснить особенности и дефекты внутреннего строения желудка и всего ЖКТ. Так, учёный Ридер из Германии, выяснил, что если дать выпить больному кашицу с непроницаемым для рентгеновских лучей барием, то, будучи хорошо видным на снимке, он покажет все изгибы заполненного им внутреннего просвета ЖКТ и его дефекты. Также можно определить время, за которое барий покидает разные отделы ЖКТ, и судить, таким образом, о скорости его перистальтики.

Лучевая терапия широко применяется сегодня как метод лечения онкологических патологий.

izobretenie-rentgenovskogo-izlucheniya-6.jpgСферы применения рентгеновских лучей разнообразныИспользуемые источники:

  • https://vetstudy.ru/рентгенология/принципы/история-открытия-рентгеновского-излучения
  • https://obrazovaka.ru/fizika/rentgenovskie-luchi-energiya.html
  • https://diagnostinfo.ru/rentgenografiya/interesnoe/otkrytie-rentgena-istoriya.html