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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
엑스레이 기계. 발명과 생산의 역사
X선 기계 - X선 방사선을 생성하고 사용하는 장비 세트입니다. 의학(방사선 촬영, 투시, 엑스레이 치료), 결함 탐지에 사용됩니다. X선 스펙트럼 및 X선 구조 분석에는 특수 설계의 X선 장치가 사용됩니다.
8년 1895월 XNUMX일, 독일 뷔르츠부르크 대학의 교수인 빌헬름 뢴트겐은 아내에게 잘 자라고 인사하고 더 많은 연구를 하기 위해 그의 실험실로 내려갔습니다. 벽시계가 XNUMX시를 알리자 과학자는 램프를 끄고 갑자기 유령 같은 녹색 빛이 테이블 전체에 퍼지는 것을 보았습니다. 그것은 바륨 백금 산화물 결정이 들어 있는 유리병에서 나왔습니다. 이 물질이 햇빛의 영향으로 형광을 발하는 능력은 오랫동안 알려져 왔습니다. 그러나 보통 어둠 속에서 빛은 멈췄습니다. 엑스레이에서 방사선원이 발견되었습니다. 부주의로 인해 꺼지지 않았고 소금 항아리에서 XNUMXm 떨어진 곳에 위치한 Crookes 튜브로 밝혀졌습니다. 튜브는 틈 없이 두꺼운 판지 덮개 아래에 있었습니다. 크룩스관은 뢴트겐이 관찰하기 약 40년 전에 발명되었습니다. 그것은 당시 그들이 말했듯이 "음극선"의 원천인 전기 진공관이었습니다. 램프의 유리벽에 부딪힌 이 광선은 속도가 느려지고 그 위에 밝은 점을 생성했지만 램프 너머로 빠져나올 수는 없었습니다. 빛을 발견한 Roentgen은 실험실에 머물면서 알려지지 않은 방사선에 대한 체계적인 연구를 시작했습니다. 그는 튜브로부터 서로 다른 거리에 바륨염으로 코팅된 스크린을 설치했습니다. 튜브에서 XNUMXm 떨어진 곳에서도 깜박였습니다. 알 수 없는 광선, 또는 엑스레이에서 Khluchi라고 부르는 광선은 과학자의 손에 있는 모든 장애물(책, 판자, 에보나이트 판, 주석 호일, 심지어 갑자기 나타난 카드 한 벌)을 관통했습니다. 이전에 불투명하다고 간주되었던 모든 물질은 기원을 알 수 없는 광선을 투과할 수 있게 되었습니다. 엑스레이는 스타니올 시트를 XNUMX층, XNUMX층, XNUMX층, XNUMX층, XNUMX층으로 쌓기 시작했습니다. 화면이 점차 어두워지기 시작하다가 마침내 완전히 검게 변했습니다. 천 페이지에 달하는 두꺼운 책은 그런 효과를 내지 못했습니다. 이로부터 교수는 물체의 투과성이 재료의 두께보다는 두께에 크게 좌우된다는 결론을 내렸습니다. 과학자가 추 세트로 상자를 비췄을 때 그는 금속 추의 실루엣이 나무 케이스의 희미한 그림자보다 훨씬 더 잘 보이는 것을 보았습니다. 그런 다음 비교를 위해 이중 총신을 가져오라고 명령했습니다. 그런 다음 Roentgen은 으스스한 광경을 보았습니다. 살아있는 해골의 움직이는 그림자였습니다. 손의 뼈는 주변의 연조직보다 Chluchi에게 덜 투명하다는 것이 밝혀졌습니다. 연구원은 자신이 발견한 방사선을 50일 동안 연구했습니다. 남편의 말없는 자발적인 은둔을 견디지 못한 그의 아내는 눈물을 흘리며 그녀를 진정시키고 동시에 사랑하는 사람에게 자신의 발명품을 보여주기 위해 아내의 손을 엑스레이로 촬영합니다. 뼈의 어두운 실루엣이 보였고 지골 중 하나에 결혼 반지의 검은 반점이있었습니다. 자발적인 격리가 시작된 지 불과 28주 후인 1895년 30월 XNUMX일, 뢴트겐은 "예비 메시지"라는 메모를 추가하여 XNUMX페이지 분량의 원고 "새로운 유형의 광선에 대하여"를 뷔르츠부르크 대학교 물리의학회에 보냈습니다.
위대한 발견에 전념한 첫 번째 작업은 불멸의 것으로 판명될 것입니다. 그 안에 있는 어떤 것도 수년 동안 반박되거나 보완되지 않을 것입니다. 1896년 첫 주에 전 세계에 퍼진 클루치에 관한 정보는 전 세계를 충격에 빠뜨렸습니다. 새로운 방사선은 나중에 발견자의 이름을 따서 "X선"으로 명명되었습니다. Roentgen은 자신의 원고를 다른 주소, 특히 오랜 동료인 비엔나 대학교 F. Exner 교수에게 보냈습니다. 그는 원고를 읽은 후 즉시 감사했고 즉시 직원들에게 소개했습니다. 그중에는 비엔나 신문 Neue Freie Presse 편집장의 아들인 조수 E. Lecher도 있었습니다. 그는 Exner에게 그날 밤의 텍스트를 요청하고 이를 아버지에게 가져가서 중요한 과학 뉴스를 급히 방에 넣으라고 설득했습니다. 그 내용은 3면에 실렸는데, 이를 위해 인쇄기를 멈춰야 하기도 했습니다. 1896년 XNUMX월 XNUMX일 아침, 비엔나는 그 소동을 알게 되었습니다. 해당 기사는 다른 출판물에 의해 재출판되었습니다. 뢴트겐의 원본 논문이 과학저널에 나오자 하루 만에 이슈가 터졌다. 즉시 새로운 발견의 우선순위를 두고 경쟁자들이 나타났습니다. Roentgen은 심지어 표절 혐의로 기소되었습니다. 챔피언십 후보자 중에는 자신의 이름으로 광선의 이름을 지정하려고 시도한 F. Lenard 교수가 있습니다. 최초의 엑스레이 사진은 실제로 1890년에 미국에서 촬영된 것으로 밝혀졌습니다. 미국인들은 나중에 Crookes 튜브로 실험을 수행한 동일한 Lenard보다 발견에 대한 우선권이 더 많았습니다. 그러나 1896년 굿 스피드(Good Speed) 교수는 최초의 음극선 사진이 펜실베니아 대학교 연구실에서 촬영되었다는 사실만 기억해 달라고 요청했습니다. 결국, 이 광선의 진정한 본질은 Roentgen에 의해서만 확립되었습니다. 지금까지 알려지지 않은 지방 과학자에게 예기치 않게 떨어진 세계적 명성은 처음에 그를 혼란에 빠뜨 렸습니다. 그는 기자뿐만 아니라 과학자들까지도 피하기 시작했습니다. 교수는 자신이 개선한 X선 발생기에 대한 특권, 라이센스, 발명품에 대한 특허 등 자신의 발견을 활용하는 데 참여하는 것을 거부하면서 사업가의 발전을 단호히 거부했습니다. 엑스레이 기술 생산에 대한 독점 부족으로 인해 전 세계적으로 급속한 발전이 이루어졌습니다. 그 과학자는 애국심이 부족하다는 비난을 받았습니다. 많은 돈과 시설이 잘 갖춰진 실험실에서 일할 수 있는 베를린 전기기술 합작회사(Berlin Electrotechnical Joint Stock Company)의 제안에 대해 뢴트겐은 "나의 발명품은 인류 전체의 것입니다"라고 대답했습니다.
그의 발견이 놀라운 성공을 거둔 후 Roentgen은 다시 은퇴하여 자신의 실험실에 자발적으로 감금되었습니다. 그는 9년 1896월 10일 새로 발견된 방사선에 관한 두 번째 과학 논문을 마친 후에야 휴식을 취했습니다. 세 번째이자 마지막 책인 "Chluches의 특성에 대한 추가 관찰"은 1897년 XNUMX월 XNUMX일에 출판되었습니다. 1904년에 영국인 C. Barcla는 X선이 전자기적 성격을 갖는다는 동포 J. Stokes의 이론적 추측을 실험적으로 확인했습니다. 스펙트럼의 X선 영역은 자외선과 감마선 사이의 영역을 차지합니다. 한 분류에 따르면 이 범위는 10~5~10"12센티미터이고 다른 분류에 따르면 10~6~10"10센티미터입니다. 독일 과학자의 발명은 세계에서 예상치 못한 반응을 일으켰습니다. 이에 1896년 미국 뉴저지 주의 의원인 리드(Reed)는 극장용 쌍안경의 엑스레이 사용을 금지하여 X선이 의복뿐만 아니라 육체를 통해서도 투과할 수 없게 하는 법안을 제안했다. 영혼. 그리고 유럽과 미국의 언론은 다른 사람의 가장 은밀한 생각을 읽을 수 있게 해주는 “뇌 사진 촬영”의 위험성에 대해 경고했습니다. 이에 대응하여 일부 사업가들은 지갑, 상자, 금고, 심지어 모자까지 끔찍한 광선으로부터 내용물을 보호할 수 있는 제품을 광고했습니다. 엑스레이를 사용하여 암기하기 위해 대뇌 피질의 회선에 텍스트나 그림을 각인하는 데 사용할 수 있는 정보는 독자들 사이에서 특별한 반응을 발견했습니다. Khluchs는 노인에게 젊음을, 죽어가는 사람에게 생명을 회복시키는 능력으로 인정 받았습니다. 또한 납을 금으로 바꾸십시오. 그러나 반면에 "엑스레이" 연도인 1896년에만 의학에서 엑스레이 사용에 관한 50개 이상의 과학 논문과 약 1896권의 책이 출판되었습니다. XNUMX년 XNUMX월에 V. Tonkov는 골격 연구를 위한 X선 사용에 관한 보고서를 상트페테르부르크 인류학 협회에 제출했습니다. 따라서 엑스레이 해부학이라는 새로운 학문의 기초가 마련되었습니다. 이제는 현대 진단의 기초가 되었습니다. 조금 후에 A. Yanovsky는 환자의 체계적인 검사에 그것을 사용하기 시작했습니다. 전투 상황에서 순양함 Aurora에 X 선실을 갖춘 러시아 의사 V. Kravchenko가 투시법을 사용했습니다. 쓰시마 전투에서 그는 부상당한 선원들을 검사하고 시체에서 파편을 찾아 제거했습니다. 방사선학은 초기 단계에서 암과 결핵을 진단하는 데 도움이 되었습니다. 다량의 X선 방사선은 인체에 해롭습니다. 그러나 그럼에도 불구하고 악성 종양과 싸우는 데 사용됩니다. 1,5세기 초. 엑스레이를 제작하려면 장비가 불완전하고 필름의 감도가 낮아서 2~XNUMX시간의 조사가 필요했습니다. 그런 다음 그들은 촬영을 위해 강화 스크린을 사용하기 시작했으며 그 사이에 필름을 배치했습니다. 이를 통해 필름 감도를 높이지 않고도 노출 시간을 수십 배 단축할 수 있게 되었습니다. 덕분에 방사선 촬영은 해상도 측면에서 투시법을 능가했습니다. X선 사진용 필름에는 많은 양의 은이 필요했기 때문에 방사선 촬영은 점차 형광판 사진인 형광 촬영으로 대체되기 시작했습니다. 형광사진은 단 하나의 감광성 층으로 이루어져 있으며 표준 X선보다 면적이 10~20배 작으므로 방사선 노출을 줄이면서 은을 더 많이 절약할 수 있습니다. 이미지는 프로젝터를 사용하여 확대됩니다. 고정 장치의 전기 광학 증폭기에 설치된 소형 형광 투시 카메라를 사용하면 주어진 프로그램에 따라 짧은 간격으로 여러 이미지를 얻을 수 있습니다. 이렇게 하면 빠른 프로세스를 기록할 수 있습니다. 특히, 이 방법은 인간의 위장관을 통해 바륨을 함유한 특수 덩어리(엑스레이에서 명확하게 표시됨)의 이동을 제어하는 데 사용됩니다. 필름을 절약하기 위해 정전기를 축적하는 특수 셀레늄 플레이트가 사용됩니다. X선 방사선의 영향으로 전하를 잃어 어두운 곳에서만 유지됩니다. 그 결과, 판 표면에 잠상이 나타납니다. 빛과 그림자의 분포를 정확하게 재현하는 미세하게 분산된 컬러링 파우더를 더스팅하여 현상합니다. 하나의 셀레늄 플레이트는 2~3천 번의 절차를 견딜 수 있어 최대 3kg의 은을 절약할 수 있습니다. 이미지 품질은 엑스레이보다 열등하지 않습니다.
흑백 외에 컬러 방사선 촬영도 있습니다. 먼저, 경도가 다른 광선을 물체에 XNUMX회 촬영하여 컬러 방사선 사진을 얻었습니다. 이런 식으로 파란색, 녹색, 빨간색의 세 가지 네거티브를 얻은 후 결합하여 컬러 필름에 인쇄했습니다. 이후에는 방사선량을 줄이기 위해 음분리법을 사용하였다. 여기에는 단일 노출이 필요했습니다. 이미지에서 다양한 밀도 영역이 식별되었으며 각각에 대해 방사선 사진 사본이 만들어졌습니다. 그런 다음 컬러 필름에 결합하여 조건부 컬러 이미지를 얻었습니다. 일반 엑스레이는 평면 이미지만 제공합니다. 예를 들어, 이로 인해 신체 내 이물질의 정확한 위치를 결정할 수 없는 경우가 많으며, 여러 위치에서 얻은 여러 방사선 사진은 이에 대한 대략적인 아이디어만 제공합니다. 스테레오라디오그래피(Stereoradiography)는 평면 이미지를 XNUMX차원 이미지로 변환하는 데 사용됩니다. 이를 위해 스테레오 쌍을 구성하는 두 장의 사진이 촬영됩니다. 두 사진은 동일한 사진을 묘사하지만 오른쪽 눈과 왼쪽 눈에 보이는 대로 캡처됩니다. 특수 장치에서 두 네거티브를 보면 하나로 결합되어 깊이가 형성됩니다. 입체형광투시 중에는 초당 50회의 속도로 번갈아 켜지는 두 개의 튜브를 사용하여 환자를 스캔합니다. 두 일련의 펄스는 전자-광 변환기로 전송되며, 여기에서 튜브 작동과 동시에 두 개의 텔레비전 시스템에 의해 교대로 기록됩니다. 두 사진 모두 편광 안경을 사용하여 하나로 결합됩니다. 병리학적 형성의 깊이, 공간 구조, 모양 및 크기도 단층 촬영(층별 이미지)을 사용하는 등의 간단한 방법으로 평가됩니다. 단층 촬영 중에 환자는 테이블 위에 누워 있습니다. 엑스레이실은 그 위로 이동하고, 필름은 그 아래로 반대 방향으로 이동합니다. 튜브와 필름을 연결하는 레버의 회전축에 위치한 요소만 날카롭습니다. 수 밀리미터 두께의 얇은 층을 보여주는 일련의 이미지가 촬영됩니다. 이를 사용하면 이물질이나 고통스러운 초점이 어디에 있는지 쉽게 확인할 수 있습니다. 전자 컴퓨터와 컴퓨터의 출현으로 촬영부터 이미지 수신까지 전체 X선 진단 절차를 프로그래밍 방식으로 제어하는 것이 가능해졌습니다. 엑스레이의 적용 범위는 넓습니다. 지난 세기 20~30년대에는 방사선 유전학과 선택이 등장하여 원하는 특성을 지닌 미생물의 지속적인 변종과 생산성이 향상된 식물 품종을 얻을 수 있게 되었습니다. 과학자들은 유기체를 관통하는 방사선에 노출시킨 다음 선택을 수행함으로써 생물학적 진화를 가속화합니다. 1912년 뮌헨에서 M. von Laue는 X선을 사용하여 결정의 내부 구조를 연구하는 아이디어를 제시했습니다. 그의 아이디어는 동료들 사이에서 논쟁을 불러일으켰고, 이를 해결하기 위해 V. 프리드리히는 광선의 경로에 수정을 배치하고 그 옆에는 광선이 직각으로 벗어날 때 이를 기록하는 사진 판을 설치했습니다. , 일반적인 회절에서와 같이. P. Knipping이 판을 측면이 아닌 크리스탈 뒤에 놓기 전까지는 결과가 없었습니다. 그 위에 검은 반점의 대칭 패턴이 나타났습니다. 이것이 X 선 회절 분석이 나타난 방식입니다. 처음에는 단결정의 구조를 반영하는 그림인 Lauegram을 얻는 데에만 사용이 제한되었습니다. 격자 결함, 내부 응력 등을 감지하는 것이 가능해졌습니다. 1916년에 P. Debye와 P. Scherrer는 분말, 합금과 같은 다결정 재료를 연구하기 위해 이 방법을 적용했습니다. 이러한 그림을 Debyegram이라고 불렀습니다. 이는 샘플의 구조와 구성, 함유물의 크기 및 방향을 결정하는 데 사용됩니다. 1930년대 영국 과학자 D. Bernal과 D. Crowfoot-Hodgkin은 단백질의 X선 회절 분석을 수행했습니다. 촬영을 통해 그들의 내부 질서가 드러났다. 이 분석 덕분에 1953년 D. Watson과 F. Crick이 제안한 DNA의 공간 모델이 가능해졌습니다. 이를 위해 그들은 M. Wilkins가 얻은 DNA의 회절 패턴을 사용했습니다. X-ray는 다양한 재료와 제품의 품질을 제어하는 데 사용됩니다. 균열, 구멍, 침투 부족, 내포물 등 내부 결함을 볼 수 있습니다. 이 방법을 X선 결함 탐지라고 합니다. 엑스레이를 통해 미술사가는 그림의 최상층 아래를 들여다볼 수 있으며 때로는 수세기 동안 숨겨진 이미지를 드러내는 데 도움이 됩니다. 따라서 렘브란트의 그림 "Danae"를 연구할 때 캔버스의 원본 버전이 발견되었으며 나중에 작가가 다시 그렸습니다. 여러 미술관의 많은 그림이 비슷한 연구를 거쳤습니다.
엑스레이 방사선은 현재 세관 및 검문소에 장착된 장치인 내시경에 사용됩니다. 이를 통해 숨겨진 폭발물, 무기 및 마약을 탐지할 수 있습니다. 저자: 프리스틴스키 V.L.
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