Nikola Tesla og opdagelsen af røntgenstråler

Introduktion

Enhver radiolog er opmærksom på Nikola Teslas forskning inden for elektromagnetisme. Det internationale system (SI) enhed med magnetisk fluxdensitet, Teslacon magnetresonansbilleder (Technicare, Solon, Ohio) og Teslascan mangan kontrastmiddel (GE Healthcare, Waukesha, Wis) blev alle opkaldt efter ham. Uden hans andre opfindelser som vekselstrømsforsyningen, Tesla-Knott-generatoren og lysstofrør i visningsbokse er det umuligt at forestille sig en arbejdsdag i en moderne radiologiafdeling (, 1). Men hvis opdagelsen af røntgenstråler nævnes, forbinder kun nogle få radiologer det med Teslas navn.

Tidlige dage

Nikola Tesla (, fig. 1 ) blev født i 1856 i den lille landsby Smiljan, Kroatien. Efter at have afsluttet gymnasiet i Kroatien fortsatte han sin uddannelse i ingeniørarbejde i Graz, Østrig, indtil 1878. Fire år senere flyttede han til Paris, Frankrig, og begyndte at arbejde for Continental Edison Company. I 1884 emigrerede han til USA, hvor han først begyndte at arbejde med Thomas Edison, men kort efter dannede han sin egen Tesla Corporation som konkurrence til Edisons firma. Han patenterede omkring 300 opfindelser over hele verden, hvoraf mange stadig er berømte i dag. Imidlertid er Teslas eksperimenter med “shadowgraphs” og hans observationer af de biologiske effekter af røntgenstråler ikke velkendte, selv ikke blandt radiologer.

En mystisk opdagelse

Tesla rapporterede, at han, drevet af hans observation af mystiske skader på fotografiske plader i sit laboratorium, begyndte sin undersøgelse af røntgenstråler (på det tidspunkt stadig ukendt og ikke navngivet) i 1894 (, 2). Bortset fra eksperimenter med anvendelse af Crookes rør, opfandt han sit eget vakuumrør (, fig. 2), som var en speciel unipolær røntgenpære. Den bestod af en enkelt elektrode, der udsendte elektroner. Der var ingen målelektrode; derfor blev elektroner accelereret af toppe af det elektriske felt produceret af højspændings Tesla-spolen. Selv da indså Tesla, at kilden til røntgenstråler var stedet for den første påvirkning af den “katodiske strøm” i pæren (, 4), som enten var anoden i en bipolar rør eller glasvæggen i det unipolære rør, han opfandt. I dag er denne form for stråling kendt som Bremsstrahlung eller bremsestråling. I den samme artikel sagde han, at den katodiske strøm var sammensat af meget små partikler (dvs. elektroner). Hans idé om, at de producerede stråler var små partikler (, 5) var slet ikke forkert; mange år senere beskrev fysikere partikelegenskaber ved elektromagnetisk strålingskvantum kaldet fotoner. For at undgå opvarmning og smeltning af glasvæggen på hans røntgenpære, designede Tesla et kølesystem baseret på en kold sprængning af luft langs røret samt på nutidens bredt accepterede oliebad, der omgiver røret (, 6). / p>

Første røntgenbilleder

Det ser også ud til, at han producerede det første røntgenbillede i USA, da han forsøgte at få et billede af Mark Twain med vakuumrøret. Overraskende nok viste det resulterende billede i stedet for at vise Twain skruen til justering af kameralinsen (, 7). Senere formåede Tesla at få billeder af den menneskelige krop, som han kaldte skyggrafier (, figur 3). Tesla sendte sine billeder til Wilhelm Conrad Roentgen kort efter, at Roentgen offentliggjorde sin opdagelse den 8. november 1895. Selvom Tesla gav Roentgen fuld kredit for fundet, lykønskede Roentgen Tesla med hans sofistikerede billeder og spekulerede på, hvordan han havde opnået så imponerende resultater (, fig. ) (, 7). Desuden beskrev Tesla nogle kliniske fordele ved røntgenstråler – for eksempel bestemmelse af fremmedlegemsposition og påvisning af lungesygdomme (, 8) – og bemærkede, at tættere legemer var mere uigennemsigtige for strålerne (, 9).

Yderligere røntgenundersøgelser

Tesla eksperimenterede også med reflekterede røntgenstråler ved at bruge forskellige materialer som reflekterende overflader og beskriver træk ved transmitterede og reflekterede stråler (, 3,, 5,, 10) . Han troede, at det praktiske formål med de reflekterede røntgenstråler var at forbedre skyggrafikkvaliteten ved at øge objektfilmafstanden og reducere eksponeringstiden. Han var skuffet over at observere, at linser ikke forårsagede refraktion af røntgenstråler (, 3). Senere blev det forstået, at røntgenstråler ikke kan brydes af optiske linser på grund af deres høje frekvens. Imidlertid lykkedes det Max von Laue at afvige røntgenstråler ved hjælp af krystalglas i 1912 (, 11). Tesla forklarede ændringer i røntgenegenskaber som forårsaget af variationer i røntgenrør og elektriske generatorer (, 12). Han indså korrekt, at stærke skygger kun kan produceres ved store objektfilmafstande og med korte eksponeringstider (, 5). Desuden opfattede han, at pærer med tykke vægge producerede stråler med større gennemtrængende kraft (, 8), hvilket senere blev forklaret af den længere deceleration af elektroner på den tykkere barriere.

Tesla var også blandt de første til at kommentere. om de biologiske farer ved at arbejde med unipolære røntgenrør, der tilskriver de skadelige virkninger på huden til ozon og salpetersyre genereret af strålerne snarere end de ioniserende virkninger af strålingen (, 8,, 13). Han beskrev akutte hudændringer som rødme, smerter og hævelse såvel som sene konsekvenser som hårtab og ny neglevækst. Han sammenlignede pludselig smerte og irritation af øjnene under arbejdet med røntgenstråler med oplevelsen af at træde fra et mørkt rum i stærkt sollys (, 5,, 8). Denne smerte og irritation blev anset for at være en konsekvens af øjnene på grund af langvarig observation af den fluorescerende skærm i mørke. Tesla forstod de tre hovedelementer inden for strålingsbeskyttelse: afstand, tid og afskærmning. Han opdagede, at tilstrækkelig afstand fra røntgenkilden var en nyttig sikkerhedsfaktor. I stedet for at forklare den pludselige formindskelse af de skadelige virkninger af stråling på baggrund af den omvendte firkantede lov tilskrev han det imidlertid lavere ozonkoncentrationer (, 14). Tesla rådede folk, der arbejder i meget korte afstande fra røret (f.eks. Kirurger) om at forkorte eksponeringstiden til maksimalt 2-3 minutter (, 15). Han forsøgte også at konstruere et beskyttende skjold lavet af aluminiumtråde forbundet til jorden.

En uheldig drejning

Hovedårsagen til, at Teslas bidrag til opdagelsen af røntgenstråler er ikke blevet bedre kendt, at meget af hans arbejde gik tabt, da hans laboratorium i New York brændte ned den 13. marts 1895 (, 16). Ikke desto mindre er der mange vidnesbyrd, der bekræfter hans arv efter opfindelsen af røntgenstråler. Fra den 11. marts 1896 (, 12) offentliggjorde Tesla en række artikler om emnet røntgenstråler og deres biologiske farer i Electrical Review, New York. Få hemmeligheder blev afsløret, da han holdt et foredrag for New York Academy of Sciences i 1897 (, 2), hvor han til en vis grad validerede sin forrang inden for røntgenforskning. Han bekræftede offentligt, at han havde gennemført uafhængig forskning om dette emne siden 1894, som desværre var blevet afbrudt af branden i hans laboratorium. Han udtrykte også sin beklagelse over at indse for sent, at han trods at være blevet bedt om af hans “vejledende ånd” ikke havde forstået dens mystiske tegn …

Nikola Tesla døde i 1943 i New York. Vi vil aldrig ved, hvem der ville have fået Nobelprisen for opdagelsen af røntgenstråler, hvis ikke Teslas arbejde ikke var gået tabt sammen med hans laboratorium i New York. Det mindste, vi kan gøre, er at sætte pris på Teslas pionerarbejde i opfindelsen og anvendelsen af røntgenstråler. p>