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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Máquina de raio-x. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Aparelho de raios-X - um conjunto de equipamentos para a produção e uso de raios-x. É usado em medicina (radiografia, fluoroscopia, radioterapia), detecção de falhas. Dispositivos de raios X de design especial são usados na análise espectral de raios X e de difração de raios X.
Em 8 de novembro de 1895, Wilhelm Roentgen, professor da Universidade de Würzburg (Alemanha), desejou boa noite à esposa e desceu ao seu laboratório para trabalhar um pouco mais. Quando o relógio de parede deu onze horas, o cientista desligou a lâmpada e de repente viu um fantasmagórico brilho esverdeado espalhado sobre a mesa. Veio de uma jarra de vidro contendo cristais de platina-cianeto de bário. A capacidade dessa substância de fluorescer sob a ação da luz solar é conhecida há muito tempo. Mas geralmente no escuro, o brilho parava. O raio X encontrou a fonte de radiação. Acabou sendo um cachimbo Crookes que não foi desligado por desatenção, localizado a um metro e meio de uma lata de sal. O tubo estava sob uma tampa de papelão grossa sem fendas. O tubo de Crookes foi inventado cerca de 40 anos antes da observação de Roentgen. Era um tubo de eletrovácuo, uma fonte, como diziam então, de "raios catódicos". Esses raios, atingindo a parede de vidro da lâmpada, foram desacelerados e produziram um ponto de luz sobre ela, mas não conseguiram escapar da lâmpada. Percebendo o brilho, Roentgen permaneceu no laboratório e passou a estudar metodicamente a radiação desconhecida. Ele instalou uma tela revestida com sal de bário a diferentes distâncias do tubo. Piscou mesmo a uma distância de dois metros do tubo. Raios desconhecidos, ou, como Roentgen os chamou de Khluchi, penetraram em todos os obstáculos que estavam nas mãos do cientista: um livro, um tabuleiro, um prato de ebonite, papel alumínio e até um baralho que veio do nada. Todos os materiais, antes considerados opacos, tornaram-se permeáveis a raios de origem desconhecida. Roentgen começou a empilhar chapas de aço: duas camadas, três, dez, vinte, trinta. A tela gradualmente começou a escurecer e finalmente ficou completamente preta. Um grosso volume de mil páginas não dava tal efeito. A partir disso, o professor concluiu que a permeabilidade de um objeto não depende tanto da espessura quanto do material. Quando o cientista iluminou a caixa com um conjunto de pesos, ele viu que as silhuetas dos pesos de metal eram muito mais visíveis do que a sombra fraca de uma caixa de madeira. Então, para comparação, ele ordenou que trouxessem sua arma de cano duplo. Então Roentgen viu uma visão terrível: as sombras em movimento de um esqueleto vivo. Descobriu-se que os ossos da mão são menos transparentes para o Khluchi do que os tecidos moles circundantes. O pesquisador estudou a radiação que descobriu por 50 dias. Sua esposa, incapaz de suportar a silenciosa reclusão voluntária do marido, começou a chorar e, para acalmá-la e, ao mesmo tempo, demonstrar sua invenção a um ente querido, o raio-X tira um raio-x da esposa mão. Nele eram visíveis silhuetas escuras de ossos, e em uma das falanges havia uma mancha preta de uma aliança de casamento. Apenas sete semanas após o início do retiro voluntário, em 28 de dezembro de 1895, Roentgen enviou seu manuscrito de 30 páginas "On a New Type of Rays" para a Physico-Medical Society da Universidade de Würzburg, acrescentando o pós-escrito: "Comunicação Preliminar ."
A primeira obra dedicada à grande descoberta mais tarde se revelará imortal: nada nela será refutado ou complementado por muitos anos. As informações sobre Khluchi, que se espalharam pelo mundo na primeira semana de 1896, chocaram o mundo. A nova radiação foi mais tarde chamada de "raio-X" em homenagem ao descobridor. Roentgen também enviou seu manuscrito para outros endereços, em particular para seu colega de longa data, o professor F. Exner, da Universidade de Viena. Ele, tendo lido o manuscrito, imediatamente o apreciou e imediatamente familiarizou os funcionários com ele. Entre eles estava o assistente E. Leher, filho do editor do jornal vienense Neue Freie Presse. Ele pediu a Exner um texto para passar a noite, levou para o pai e o convenceu a colocar notícias científicas importantes com urgência na sala. Foi dado na primeira página, para a qual eles tiveram que parar de imprimir. Na manhã de 3 de janeiro de 1896, Viena ouviu falar da sensação. O artigo foi reimpresso por outras publicações. Quando uma revista científica publicou o artigo original de Roentgen, a edição foi encerrada em um dia. Os candidatos à prioridade da nova descoberta foram imediatamente encontrados. Roentgen foi até acusado de plágio. Entre os candidatos ao campeonato estava o professor F. Lenard, que tentou batizar as raias com seu próprio nome. Descobriu-se que o primeiro raio-x foi realmente feito nos EUA já em 1890. Os americanos tinham mais direitos à prioridade na descoberta do que o mesmo Lenard, que conduziu seus experimentos com um tubo de Crookes posteriormente. Mas o professor Goodspeed em 1896 simplesmente pediu para ser lembrado que a primeira fotografia de raios catódicos foi tirada no laboratório da Universidade da Pensilvânia. Afinal, a verdadeira natureza desses raios foi estabelecida apenas por Roentgen. A fama mundial, repentinamente caída sobre um cientista provinciano até então desconhecido, levou-o a princípio à confusão. Ele começou a evitar não apenas repórteres, mas também cientistas. O professor rejeitou categoricamente o assédio dos empresários, recusando-se a participar da exploração de sua descoberta, desde privilégios, licenças, patentes de suas invenções, para geradores de raios-X por ele aprimorados. A ausência de monopólio na produção de tecnologia de raios-X levou ao seu rápido desenvolvimento em todo o mundo. O cientista foi acusado de falta de patriotismo. À oferta da Berlin Joint-Stock Electrotechnical Society, que oferecia muito dinheiro e trabalho em laboratórios bem equipados, Roentgen respondeu: "Minha invenção pertence a toda a humanidade".
Após o impressionante sucesso de sua descoberta, Roentgen novamente retirou-se para a prisão voluntária em seu laboratório. Ele não parou até 9 de março de 1896, quando completou o segundo artigo científico sobre a radiação recém-descoberta. O terceiro e último - "Further Observations on the Properties of the Khluches" - foi publicado em 10 de março de 1897. Em 1904, o inglês C. Barkla confirmou experimentalmente a conjectura teórica de seu compatriota J. Stokes de que os raios X são de natureza eletromagnética. A região de raios-X no espectro ocupa a região entre a radiação ultravioleta e gama. De acordo com uma classificação, esse intervalo é de 10 ~ 5 a 10 "12 centímetros, de acordo com outro - de 10 ~ 6 a 10" 10 centímetros. A invenção do cientista alemão causou reações inesperadas no mundo. Assim, em 1896, Reid, deputado do estado americano de Nova Jersey, propôs um projeto de lei que proibia o uso de raios-X em binóculos teatrais, para que não pudessem penetrar não apenas pela roupa, mas também pela carne no alma. E a imprensa na Europa e na América alertou sobre os perigos da "fotografia do cérebro", que permite ler os pensamentos mais ocultos dos outros. Em resposta, alguns empresários anunciaram seus produtos - bolsas, caixões, cofres, até chapéus - capazes, segundo eles, de proteger seu conteúdo dos terríveis raios. Os leitores responderam particularmente à informação de que, com a ajuda de raios-X, é possível imprimir um texto ou uma imagem nos giros do córtex cerebral para memorização. Khluchi foi creditado com a capacidade de restaurar a juventude aos idosos e a vida aos moribundos. E também transformar chumbo em ouro. Mas, por outro lado, mais de mil artigos científicos e quase 1896 livros sobre o uso de raios-X na medicina foram publicados apenas no ano "raios-X" de 50. Em fevereiro de 1896, V. Tonkov apresentou um relatório à Sociedade Antropológica de São Petersburgo sobre o uso de raios-X para o estudo do esqueleto. Assim, foram lançadas as bases de uma nova disciplina, a anatomia radiológica. Agora tornou-se a base dos diagnósticos modernos. Um pouco mais tarde, A. Yanovsky começou a usá-lo para um exame sistemático de pacientes. Em situação de combate, a fluoroscopia foi utilizada pelo médico russo V. Kravchenko, que equipou uma sala de raios-X no cruzador Aurora. Na Batalha de Tsushima, ele examinou os marinheiros feridos, encontrando e removendo fragmentos do corpo. A radiologia ajudou a diagnosticar o câncer e a tuberculose nos estágios iniciais. A radiação de raios X em grandes doses é prejudicial ao corpo humano. Mas, no entanto, é usado para combater tumores malignos. No início do século XX. Os raios X exigiam exposição de 1,5 a 2 horas devido à imperfeição do equipamento e à baixa sensibilidade do filme. Então eles começaram a usar telas intensificadoras para filmagem, entre as quais o filme estava localizado. Isso possibilitou reduzir em dez vezes o tempo de exposição sem aumentar a sensibilidade do filme. Graças a isso, a radiografia superou a fluoroscopia em termos de resolução. Como o filme de raios-X exigia uma grande quantidade de prata, a fotografia de raios-X gradualmente começou a ser substituída pela fluorografia - fotografia de uma tela fluorescente. O fluorograma tem apenas uma camada sensível à luz e é 10-20 vezes menor em área do que uma radiografia padrão, o que proporciona uma grande economia de prata enquanto reduz a exposição à radiação. A imagem é ampliada com a ajuda de projetores. Uma câmera fluorográfica compacta montada em um amplificador eletro-óptico de um dispositivo estacionário permite a obtenção de múltiplas imagens com um curto intervalo de acordo com um determinado programa. Desta forma, você pode registrar processos rápidos. Em particular, este método é usado para controlar o movimento de uma massa especial contendo bário (claramente visível em raios-x) através do trato gastrointestinal humano. Para salvar o filme, é utilizada uma placa especial de selênio que acumula uma carga eletrostática. Sob a influência dos raios X, perde sua carga, retendo-a apenas nas áreas escuras. Como resultado, uma imagem latente aparece na superfície da placa. É desenvolvido polvilhando-o com um pó de coloração finamente disperso que reproduz com precisão a distribuição de luz e sombras. Uma placa de selênio suporta 2-3 mil procedimentos, economizando até 3 kg de prata. A imagem não é inferior em qualidade à radiografia.
Além do preto e branco, existe a radiografia colorida. Primeiro, um raio X colorido foi obtido disparando o objeto três vezes com raios de dureza desigual. Dessa forma, foram obtidos três negativos, que foram corados em azul, verde e vermelho, após o que foram combinados e impressos em filme colorido. Posteriormente, para reduzir a dose de radiação, foi utilizado o método de separação de tons. Uma exposição única foi necessária aqui. Diferentes zonas de densidade foram identificadas na imagem e uma cópia do padrão de raios X foi feita para cada uma. Em seguida, foram combinados em um filme colorido, obtendo-se uma imagem colorida convencionalmente. Os raios X convencionais produzem apenas uma imagem plana. Muitas vezes isso não permite determinar, por exemplo, a localização exata de um corpo estranho no corpo, e várias radiografias tiradas de diferentes posições dão apenas uma ideia aproximada disso. A estereoradiografia é usada para transformar uma imagem plana em uma tridimensional. Para isso, são tiradas duas fotografias que formam um par estereoscópico: retratam a mesma imagem, mas impressa como é vista pelos olhos direito e esquerdo. Ao considerar os dois negativos em um aparelho especial, eles se combinam em um, formando uma profundidade. Com a estereofluoroscopia, o paciente é translúcido com dois tubos, que ligam alternadamente a uma velocidade de 50 vezes por segundo cada. Ambas as séries de pulsos são alimentadas a um conversor de imagem, de onde são alternadamente, sincronizadamente com o funcionamento dos tubos, retiradas por dois sistemas de televisão. Ambas as imagens são combinadas em uma com a ajuda de óculos polarizados. A profundidade, estrutura espacial, forma e tamanho das formações patológicas também são avaliadas por meios mais simples, por exemplo, usando tomografia - imagens em camadas. Durante a tomografia, o paciente está deitado na mesa. Um corte de raios-X se move acima dele e um filme se move sob ele na direção oposta. Somente os elementos que estão no eixo de rotação da alavanca que conecta o tubo e o filme são nítidos. Uma série de imagens é tirada mostrando camadas finas de alguns milímetros de espessura. É fácil estabelecer a partir deles onde o corpo estranho ou foco doloroso está localizado. Com o advento dos computadores e computadores eletrônicos, tornou-se possível controlar programaticamente todo o procedimento de diagnóstico de raios-X - desde tirar fotos até tirar fotos. A gama de aplicações dos raios X é ampla. Nas décadas de 20 e 30 do século passado, surgiram a genética e o melhoramento por radiação, que possibilitaram a obtenção de variantes resistentes de micróbios com as propriedades desejadas, variedades de plantas com maior produtividade. Ao expor os organismos à radiação penetrante e depois selecioná-los, os cientistas realizam uma evolução biológica acelerada. Em 1912, em Munique, M. von Laue apresentou a ideia de investigar a estrutura interna de um cristal com a ajuda de Khluchi. Sua ideia causou polêmica entre os colegas e, para resolvê-los, V. Friedrich colocou um cristal no caminho dos raios e ao lado dele, ao lado, uma chapa fotográfica para registrá-los quando desviam em ângulo reto, como na difração ordinária. Não houve resultados até que P. Knipping colocou a placa não de lado, mas atrás do cristal. Um padrão simétrico de manchas escuras apareceu nele. Foi assim que nasceu a análise de difração de raios-X. A princípio, seu uso limitava-se à obtenção de Lauegrams - imagens que refletiam a estrutura de um único cristal. Eles tornaram possível detectar defeitos de rede, tensões internas, etc. Em 1916, P. Debye e P. Scherrer adaptaram esse método para estudar materiais policristalinos - pós, ligas. Essas imagens são chamadas de debyegrams. Eles determinam a estrutura e a composição das amostras, o tamanho e a orientação das inclusões. Na década de 1930, os cientistas ingleses D. Bernal e D. Crowfoot-Hodgkin realizaram análises de difração de raios X de proteínas. O tiroteio revelou sua ordem interna. Graças a essa análise, o modelo espacial do DNA, proposto em 1953 por D. Watson e F. Crick, tornou-se possível. Para fazer isso, eles usaram os padrões de difração de DNA obtidos por M. Wilkins. Os raios X são usados para controlar a qualidade de vários materiais e produtos. Eles permitem que você veja defeitos internos - rachaduras, conchas, falta de penetração, inclusões. Este método é chamado de detecção de falhas por raios-X. Os raios X permitem que os historiadores da arte olhem sob a camada superior das pinturas, às vezes ajudando a revelar imagens centenárias. Assim, ao estudar a pintura "Danae" de Rembrandt, descobriu-se a versão original da tela, posteriormente refeita pelo autor. Muitas pinturas em várias galerias de arte passaram por pesquisas semelhantes.
A radiação de raios-X é usada em introscópios - dispositivos que agora estão equipados com alfândegas, postos de controle. Eles permitem que você detecte explosivos, armas e drogas escondidas. Autor: Pristinsky V.L.
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