Nikola Tesla a objev rentgenových paprsků

Úvod

Každý radiolog si je vědom výzkumu Nikoly Tesly v oblasti elektromagnetismu. Po něm byla pojmenována jednotka mezinárodního systému (SI) hustoty magnetického toku, zobrazovač magnetické rezonance Teslacon (Technicare, Solon, Ohio) a manganová kontrastní látka Teslascan (GE Healthcare, Waukesha, Wis). Bez jeho dalších vynálezů, jako je napájení střídavým proudem, generátor Tesla-Knott a zářivky v oknech, je nemožné si představit pracovní den v současném radiologickém oddělení (, 1). Je-li však zmínka o objevu rentgenových paprsků, jen několik radiologů si jej spojuje se jménem Tesly.

Brzké dny

Nikola Tesla (, obr. 1) ) se narodil v roce 1856 v malé vesnici Smiljan v Chorvatsku. Po ukončení střední školy v Chorvatsku pokračoval ve strojírenství v rakouském Grazu do roku 1878. O čtyři roky později se přestěhoval do Paříže ve Francii a začal pracovat pro společnost Continental Edison Company. V roce 1884 emigroval do Spojených států, kde nejprve začal spolupracovat s Thomasem Edisonem, ale brzy nato založil vlastní společnost Tesla jako konkurenci společnosti Edison. Patentoval asi 300 vynálezů po celém světě, z nichž mnohé jsou dodnes známé. Teslovy experimenty se „stínovými grafy“ a jeho pozorování biologických účinků rentgenových paprsků však nejsou dobře známy ani mezi radiology.

Tajemný objev

esla uvedl, že na základě svého pozorování záhadného poškození fotografických desek ve své laboratoři zahájil v roce 1894 (2) vyšetřování rentgenových paprsků (v té době dosud neznámých a nepojmenovaných). trubice, vynalezl vlastní vakuovou trubici (, obr. 2), což byla speciální unipolární rentgenová žárovka. Skládala se z jediné elektrody, která emitovala elektrony. Nebyla žádná cílová elektroda; proto byly elektrony urychlovány vrcholy elektrické energie pole produkované vysokonapěťovou cívkou Tesla. Dokonce i tehdy si Tesla uvědomila, že zdrojem rentgenových paprsků bylo místo prvního nárazu „katodického proudu“ do žárovky (, 4), což byla buď anoda v bipolární trubice nebo skleněná stěna v unipolární trubici, kterou vynalezl. V dnešní době je tato forma záření známá jako Bremsstrahlung nebo brzdné záření. Ve stejném článku uvedl, že katodický proud byl složen z velmi malých částic (tj. Elektronů). Jeho představa, že vyprodukované paprsky jsou nepatrné částice (, 5), nebyla vůbec špatná; o mnoho let později fyzici popsali vlastnosti částic kvanty elektromagnetického záření zvané fotony. Aby se zabránilo ohřevu a roztavení skleněné stěny rentgenové žárovky, navrhl Tesla chladicí systém založený na studeném paprsku vzduchu podél trubice a také na dnes široce přijímané olejové lázni obklopující trubici (, 6).

První rentgenové snímky

Také se zdá, že vytvořil první rentgenový snímek ve Spojených státech, když se pomocí vakuové trubice pokusil získat snímek Marka Twaina. Výsledný obrázek překvapivě namísto zobrazení Twaina ukázal šroub pro nastavení objektivu fotoaparátu (, 7). Později se Teslovi podařilo získat snímky lidského těla, které nazval shadowgraphs (, obr. 3). Tesla poslal své snímky Wilhelmovi Conradovi Roentgenovi krátce poté, co Roentgen zveřejnil svůj objev 8. listopadu 1895. Ačkoli Tesla dal Roentgenovi plnou zásluhu za tento nález, Roentgen gratuloval Tesle k jeho sofistikovaným snímkům a přemýšlel, jak dosáhl tak působivých výsledků (, obr. ) (, 7). Tesla navíc popsal některé klinické výhody rentgenových paprsků – například stanovení polohy cizího tělesa a detekci plicních onemocnění (, 8) – s tím, že hustší těla byla pro paprsky neprůhlednější (, 9).

Další rentgenová vyšetření

Tesla také experimentovala s odraženými rentgenovými paprsky, přičemž jako odrazné plochy používala různé materiály a popisovala vlastnosti procházejících a odražených paprsků (, 3, 5, 10) . Myslel si, že praktickým účelem odražených rentgenových paprsků bylo zlepšit kvalitu stínového grafu zvýšením vzdálenosti objektového filmu a zkrácením doby expozice. Byl zklamán, když zjistil, že čočky nezpůsobují lom rentgenových paprsků (, 3). Později se pochopilo, že rentgenové paprsky nemohou být lámány optickými čočkami kvůli jejich vysoké frekvenci. Max von Laue se však v roce 1912 (11) podařilo odchýlit rentgenové záření pomocí krystalických čoček (, 11). Tesla vysvětlil, že změny v rentgenových charakteristikách jsou způsobeny změnami v rentgenových trubicích a elektrických generátorech (, 12). Správně si uvědomil, že silné stíny lze vytvářet pouze na velké vzdálenosti mezi objektem a filmem a s krátkými expozičními časy (, 5). Navíc vnímal, že žárovky se silnými stěnami produkují paprsky s větší penetrační silou (, 8), což bylo později vysvětleno delším zpomalením elektronů na silnější bariéře.

Tesla byl také mezi prvními, kdo to komentoval o biologických rizicích při práci s unipolárními rentgenovými trubicemi, které přisuzují škodlivé účinky na pokožku ozónu a kyselině dusité generované paprsky, spíše než ionizujícím účinkům záření (, 8,, 13). Popsal akutní kožní změny, jako je zarudnutí, bolest a otok, stejně jako pozdní následky, jako je vypadávání vlasů a růst nových nehtů. Přirovnal náhlou bolest a podráždění očí při práci s rentgenovými paprsky ke zkušenostem s krokováním z temné místnosti na jasné sluneční světlo (, 5,, 8). Tato bolest a podráždění byly považovány za důsledek únavy očí v důsledku dlouhodobého pozorování fluorescenční obrazovky ve tmě. Tesla chápal tři hlavní prvky radiační ochrany: vzdálenost, čas a stínění. Zjistil, že dostatečná vzdálenost od zdroje rentgenového záření je užitečným bezpečnostním faktorem. Místo toho, aby vysvětlil náhlé snížení škodlivých účinků záření na základě zákona o inverzních čtvercích, přisuzoval to však nižším koncentracím ozonu (, 14). Společnost Tesla doporučila lidem pracujícím na velmi krátké vzdálenosti od trubice (např. Chirurgové), aby zkrátili dobu expozice na maximálně 2–3 minuty (, 15). Pokusil se také zkonstruovat ochranný štít z hliníkových drátů připojených k zemi.

Nešťastná otočka

Hlavní důvod, proč Tesla přispěl k objevu rentgenového záření se nestal známým, je to, že velká část jeho práce byla ztracena, když jeho laboratoř v New Yorku vyhořela 13. března 1895 (, 16). Přesto existuje mnoho svědectví potvrzujících jeho dědictví vynálezu rentgenových paprsků. Počínaje 11. březnem 1896 (, 12) Tesla publikoval řadu článků na téma rentgenových paprsků a jejich biologických rizik v časopisu Electrical Review, New York. Několik tajemství bylo odhaleno, když přednášel na Newyorské akademii věd v roce 1897 (2), na které do jisté míry potvrdil své prvenství v rentgenovém výzkumu. Veřejně potvrdil, že na toto téma provádí nezávislý výzkum od roku 1894, který byl bohužel přerušen požárem v jeho laboratoři. Rovněž vyjádřil lítost nad tím, že si příliš pozdě uvědomil, že navzdory výzvě svého „vůdčího ducha“ nepochopil jeho záhadné znaky …

Nikola Tesla zemřel v roce 1943 v New Yorku. vědět, kdo by získal Nobelovu cenu za objev rentgenových paprsků, kdyby Teslova práce neztratila společně s jeho newyorskou laboratoří. To nejmenší, co můžeme udělat, je ocenit Teslovu průkopnickou práci ve vynálezu a aplikaci rentgenových paprsků.