Савельєва Ф.Н., к.т.н.
Отримання рентгенівських променів
В історії фізики бувало часто, що протистоять наукові течії розподілялися відповідно до національністю фізиків. Аж ніяк не слід вважати це проявом націоналізму. Це пояснюється просто науковими зв'язками, особистими відносинами, застосуванням одного й того ж або аналогічного експериментального обладнання, а також єдиною мовою.
Тому не дивно, що полуголландец-полунемец Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923) приступив до експериментального дослідження катодних променів, дотримуючись поглядів Ленарда, який, як і всі німецькі фізики того часу, захищав хвильову природу катодних променів.
Будучи надзвичайно уважним експериментатором, вже прославилися в середовищі фізиків того часу дослідженнями в різних областях (стискальність рідин, питома теплоємність газів, магнітна дія діелектриків, що рухаються в електростатичному полі, і т. д.), Рентген з перших же дослідів зауважив, що фотографічні пластини, поміщені поблизу розрядної трубки і захищені звичайним чином від дії світла, часто виявлялися засвіченими. Про дію катодних променів тут не могло йти мови, бо застосовувалася катодна трубка не мала алюмінієвого віконця подібно трубці Ленарда і катодні промені назовні вийти не могли. Очевидно, мова йшла про нове явище, що виникає, як це вдалося встановити через кілька днів, в розрядній трубці.
8 Листопад 1895 в Вюрцбурзі Рентген спостерігав нове вражаюче явище. Якщо розрядну трубку обернути чорним картоном і помістити біля неї паперовий екран, змочений з одного боку платино-ціаністий барієм, то при кожному розряді трубки на екрані спостерігається флуоресціююча світіння незалежно від того, яка сторона паперу повернена до трубки - змочена або суха.
В цьому досвіді передусім вражає те, що абсолютно непрозорий для видимого випромінювання і ультрафіолету чорний картон пропускає щось, здатне викликати флуоресценцію екрану. Цей ефект виходив не тільки з кар
тоном: методично поставлена ​​серія спеціальних дослідів показала, що для цього агента більш- менш прозорі всі тіла. Точніше кажучи, прозорість убуває із збільшенням щільності тіла і його товщини.
В«Якщо тримати руку між розрядною трубкою і екраном, то видно темні тіні кісток на фоні більш світлих обрисів руки В». Це було перше в історії рентгеноскопічне дослідження.
Ці нові агенти, які були названі Рентгеном для стислості Х-променями, а ми їх називаємо зараз рентгенівськими променями, викликали флуоресценцію не тільки платино-ціаністий барію, але й інших речовин, наприклад фосфоруючих сполук кальцію, уранового скла, звичайного скла, вапняного шпату, кам'яної солі та ін Вони діють також на фотопластинки, але не діють на око людини.
Було неясно, переломлюються ці промені. Рентген не виявив заломлення в призмах з води і сірковуглецю. Деякі ознаки заломлення, як йому здалося, були помічені в дослідах з ебонітовими і алюмінієвими призмами. Досліди з дрібним порошком кам'яної солі, з срібним порошком, отриманим електролітичним методом, і з цинковим порошком не виявили жодної різниці в проходженні Х-променів через порошок і через суцільний зразок того ж речовини. Звідси можна було зробити висновок, що Х-промені не відчувають ні заломлення, ні відображення і що відсутність цих явищ підтверджується тим, що Х-промені неможливо сконцентрувати лінзами.
Х-промені виникають в точці, де катодні промені соударяются зі склом трубки. Дійсно, відхиляючи магнітом катодні промені всередину трубки, можна помітити одночасне зміщення точки утворення Х-променів, завжди збігається з точкою, де кінчаються катодні промені. Для утворення цього нового випромінювання не обов'язково, щоб катодні промені соударяющихся саме зі склом: це явище спостерігається і в розрядній трубці, виготовленої з алюмінію.
Природа цього нового випромінювання залишалася загадкової. Одне було ясно - випромінювання це можна ототожнювати з катодними променями. Як і катодні промені, воно викликало флуоресценцію, надавало хімічний вплив, поширювалося прямолінійно і, отже, утворювало тіні. Але Х-промені не володіли характерним властивістю катодних променів - не відхилялися магнітним полем. Може бути, вони тієї ж природи, що і ультрафіолетове випромінювання? Але тоді вони повинні були б помітно відбиватися, переломлюватися, поляризуватися. Враховуючи наявність певної подібності між Х-променями і світловими, можна було припускати, що на відміну від видимого випромінювання, яке є не що інше, як поперечні коливання ефіру, Х-промені є поздовжніми коливаннями. Не можуть опинитися Х-промені проявом цих поздовжніх коливань ефіру, існування яких фізикам досі не вдавалося встановити?
Цим питанням, що повторює спробу пояснення природи катодних променів, закінчується перша робота Рентгена про Х-променях, докладені в грудні 1895 р. у Фізичному інституті Вюрцбурзького університету.
Під другій роботі, почуте 5 березня 1896, містилося два нових істотних факту. Перший був відкритий Аугусто Риги, який навряд чи знав про досліди Рентгена: під дією Х-променів наелектризовані тіла розряджаються. Діють не самі Х-промені, а пронизує ними повітря, який набуває властивості розряджати наелектризовані тіла. Другим важливим фактом, згаданим ще в першій роботі Рентгена, було те, що Х-промені виходять при попаданні катодних променів не тільки на скло розрядних трубок, але і на будь-яке тіло, не виключаючи рідин і газів. В залежності від природи тіла, на яке потрапляють катодні промені, інтенсивність получающегося Х-випромінювання виявляється різною. Ці спостереження привели Рентгена уже в лютому 1896 р. до розробки трубки В«фокусВ», в якій В«Катодом служить увігнуте дзеркало з алюмініюВ», а анодом - платинова платівка, поміщена в центрі кривизни дзеркала і нахилена під кутом 45 В° до осі дзеркала. До появи термоелектронних приладів трубки В«фокусВ» були єдиними установками для одержання рентгенівських променів при медичних і фізичних дослідженнях.
Нове відкриття, про можливість застосування якого в медицині і хірургії незабаром стали здогадуватися, схвилювало не тільки вчених, але й широку публіку. Фізичні лабораторії осаджувалися лікарями і хворими. На незліченних публічних виступах з демонстрацією дослідів вид скелета живих людей справляв сильне враження і викликав навіть істерики серед присутніх. Рентген сприяв швидкому поширенню свого відкриття, з властивим йому безкорисливістю відмовившись від всякої можливості витягти з нього прибуток. Цей загальний інтерес в чималій мірі сприяв швидкому прогресу рентгенотехніки. У наше завдання не входить розгляд її розвитку. Досить, мабуть, однієї лише цифри, щоб дати уявлення про пройдений шлях: у 1896 р. рентгенографія руки вимагала експозиції 20 хвилин, зараз для цього достатньо незначної частки секунди.
Відкриття рентгенівських променів призвело до надзвичайно важливих наслідків як в області наукових досліджень, так і в області практичних додатків-в медицині і в промисловості. Можна, мабуть, без перебільшення сказати, що з цього винаходу починається нова історія.
10 Грудень 1901 в великому залі Музичної академії в Стокгольмі в присутності наслідного принца Швеції, який представляв короля, комітет з присудження Нобелівських премій в знак вдячності вчених і людства присудив Рентгену першої Нобелівської премії з фізики. Тепер може здатися символічним, що вперше настільки почесний міжнародний знак відмінності був присуджений саме за відкриття рентгенівських променів.
Природа рентгенівських променів
За міру того як область застосування рентгенівських променів розширювалася, дослідження їх походження та їх природи ставало все більш нагальною потребою теоретичної фізики.
Перше пояснення походження рентгенівських променів, дане самим Рентгеном, було незабаром прийнято одностайно: рентгенівські промені виникають при зіткненні катодн...
