Nikola Tesla et la découverte des rayons X

Introduction

Chaque radiologue est au courant des recherches de Nikola Tesla dans le domaine de lélectromagnétisme. Lunité de densité de flux magnétique du système international (SI), limageur à résonance magnétique Teslacon (Technicare, Solon, Ohio) et lagent de contraste au manganèse Teslascan (GE Healthcare, Waukesha, Wisconsin) portent tous son nom. Sans ses autres inventions comme lalimentation en courant alternatif, le générateur Tesla-Knott et les lampes fluorescentes dans les boîtiers de visualisation, il est même impossible dimaginer une journée de travail dans un service de radiologie contemporain (, 1). Mais si la découverte des rayons X est mentionnée, seuls quelques radiologues lassocient au nom de Tesla.

Early Days

Nikola Tesla (, Fig 1 ) est né en 1856 dans le petit village de Smiljan, en Croatie. Après avoir terminé ses études secondaires en Croatie, il a poursuivi ses études dingénieur à Graz, en Autriche, jusquen 1878. Quatre ans plus tard, il a déménagé à Paris, en France, et a commencé à travailler pour la Continental Edison Company. En 1884, il a émigré aux États-Unis, où il a commencé à travailler avec Thomas Edison, mais a formé peu de temps après sa propre Tesla Corporation pour concurrencer la société dEdison. Il a breveté environ 300 inventions dans le monde, dont beaucoup sont encore célèbres aujourdhui. Cependant, les expériences de Tesla avec les « shadowgraphs » et ses observations des effets biologiques des rayons X sont mal connues, même parmi les radiologues.

Une découverte mystérieuse

Tesla a rapporté que, poussé par son observation des dommages mystérieux aux plaques photographiques dans son laboratoire, il a commencé son enquête sur les rayons X (à lépoque encore inconnus et sans nom) en 1894 (, 2). En dehors des expériences utilisant les Crookes tube, il a inventé son propre tube à vide (, Fig. 2), qui était une ampoule à rayons X unipolaire spéciale. Il se composait dune seule électrode qui émettait des électrons. Il ny avait pas délectrode cible; par conséquent, les électrons étaient accélérés par produit par la bobine de Tesla à haute tension. Même alors, Tesla sest rendu compte que la source de rayons X était le site du premier impact du «courant cathodique» dans lampoule (, 4), qui était soit lanode dans un tube bipolaire ou la paroi de verre dans le tube unipolaire quil a inventé. De nos jours, cette forme de rayonnement est connue sous le nom de Bremsstrahlung ou rayonnement de freinage. Dans le même article, il a déclaré que le courant cathodique était composé de très petites particules (cest-à-dire des électrons). Son idée que les rayons produits étaient de minuscules particules (, 5) n’était pas du tout fausse; plusieurs années plus tard, les physiciens ont décrit les propriétés des particules de quanta de rayonnement électromagnétique appelés photons. Pour éviter léchauffement et la fusion de la paroi en verre de son ampoule à rayons X, Tesla a conçu un système de refroidissement basé sur un souffle dair froid le long du tube, ainsi que sur le bain dhuile largement accepté aujourdhui entourant le tube (, 6).

Figure 2. Le dessin illustre le tube à vide unipolaire de Tesla, constitué dun verre ampoule (b), une seule électrode (e) et un conducteur dentrée (c). Le tube peut être adapté pour être utilisé avec deux électrodes en plaçant la seconde électrode aux niveaux indiqués par les lignes pointillées. Publié dans Electrical Review, New, 1er avril 1896. (Réimprimé à partir de la référence, 3.)

Premières images radiographiques

Il semble également quil ait produit la première image radiographique aux États-Unis lorsquil a tenté dobtenir une image de Mark Twain avec le tube à vide. Étonnamment, au lieu de montrer Twain, limage résultante montrait la vis de réglage de lobjectif de la caméra (, 7). Plus tard, Tesla a réussi à obtenir des images du corps humain, quil a appelées shadowgraphs (, Fig 3). Tesla a envoyé ses images à Wilhelm Conrad Roentgen peu de temps après que Roentgen a publié sa découverte le 8 novembre 1895. Bien que Tesla ait donné à Roentgen tout le crédit pour la découverte, Roentgen a félicité Tesla pour ses images sophistiquées, se demandant comment il avait obtenu des résultats aussi impressionnants (, Fig 4 ) (,7). De plus, Tesla a décrit certains avantages cliniques des rayons X – par exemple, la détermination de la position des corps étrangers et la détection des maladies pulmonaires (, 8) – notant que les corps plus denses étaient plus opaques aux rayons (, 9).

Figure 3. Shadowgraph dun pied humain dans une chaussure. Tesla a obtenu limage en 1896 avec des rayons X générés par son propre tube à vide, similaire au tube de Lenard, à une distance de 8 pieds. (Avec laimable autorisation du musée Tesla, Belgrade, Serbie; document n ° MNT, VI / II, 122.)

Figure 4. Lettre de Roentgen à Tesla datée du 20 juillet 1901. La lettre dit: « Cher Monsieur! Vous mavez énormément surpris avec les belles photos de merveilleuses décharges et je vous dis merci beaucoup pour cela.Si seulement je savais comment vous faites de telles choses! Avec lexpression dun respect particulier, je reste vôtre dévoué, W. C. Roentgen. (Avec laimable autorisation du Musée Tesla, Belgrade, Serbie; document n ° MNT, CXLIV, 152.)

Autres enquêtes aux rayons X

Tesla a également expérimenté les rayons X réfléchis, en utilisant différents matériaux comme surfaces réfléchissantes et en décrivant les caractéristiques des rayons transmis et réfléchis (, 3,, 5,, 10) . Il pensait que lobjectif pratique des rayons X réfléchis était daméliorer la qualité du shadowgraph en augmentant la distance objet-film et en diminuant le temps dexposition. Il a été déçu en observant que les lentilles ne provoquaient aucune réfraction des rayons X (, 3). Plus tard, on a compris que les rayons X ne pouvaient pas être réfractés par des lentilles optiques en raison de leur haute fréquence. Cependant, Max von Laue a réussi à dévier les rayons X à laide de lentilles en cristal en 1912 (, 11). Tesla a expliqué que les changements dans les caractéristiques des rayons X étaient causés par des variations dans les tubes à rayons X et les générateurs électriques (, 12). Il a correctement compris que de fortes ombres ne peuvent être produites quà de grandes distances objet-film et avec des temps dexposition courts (, 5). De plus, il a perçu que les ampoules à parois épaisses produisaient des rayons avec un plus grand pouvoir de pénétration (, 8), ce qui a été expliqué plus tard par la décélération plus longue des électrons sur la barrière plus épaisse.

Tesla a également été parmi les premiers à commenter sur les dangers biologiques du travail avec des tubes à rayons X unipolaires, en attribuant les effets néfastes sur la peau à lozone et à lacide nitreux générés par les rayons, plutôt quaux effets ionisants des rayonnements (, 8,, 13). Il a décrit des changements cutanés aigus comme des rougeurs, des douleurs et des gonflements, ainsi que des conséquences tardives telles que la perte de cheveux et la repousse des ongles. Il a comparé la douleur et lirritation soudaines des yeux pendant le travail avec les rayons X à lexpérience de passer dune pièce sombre à la lumière du soleil (, 5,, 8). Cette douleur et cette irritation ont été considérées comme la conséquence de la fatigue oculaire due à lobservation de longue durée de lécran fluorescent dans lobscurité. Tesla a compris les trois principaux éléments de la radioprotection: la distance, le temps et le blindage. Il a découvert quune distance adéquate de la source de rayons X était un facteur de sécurité utile. Au lieu dexpliquer la diminution soudaine des effets nocifs des rayonnements sur la base de la loi du carré inverse, il lattribua cependant à des concentrations dozone plus faibles (, 14). Tesla a conseillé aux personnes travaillant à de très courtes distances du tube (par exemple, les chirurgiens) de raccourcir le temps dexposition à un maximum de 2 à 3 minutes (, 15). Il a également essayé de construire un bouclier protecteur fait de fils daluminium connectés au sol.

Un tour malheureux

La principale raison pour laquelle la contribution de Tesla à la découverte des rayons X nest pas mieux connu, cest quune grande partie de son travail a été perdue lorsque son laboratoire de New York a brûlé le 13 mars 1895 (, 16). Néanmoins, de nombreux témoignages confirment son héritage de linvention des rayons X. À partir du 11 mars 1896 (, 12), Tesla a publié une série darticles sur le thème des rayons X et de leurs dangers biologiques dans Electrical Review, New York. Peu de secrets ont été dévoilés lorsquil a donné une conférence devant la New York Academy of Sciences en 1897 (, 2), dans laquelle il a validé dans une certaine mesure sa primauté dans la recherche en rayons X. Il a confirmé publiquement quil avait mené des recherches indépendantes sur ce sujet depuis 1894, qui avaient malheureusement été interrompues par lincendie de son laboratoire. Il a également regretté de sêtre rendu compte trop tard que, bien quil ait été poussé par son « esprit de guide », il navait pas compris ses signes mystérieux …

Nikola Tesla est mort en 1943 à New York. Nous ne le ferons jamais. savoir qui aurait obtenu le prix Nobel pour la découverte des rayons X si le travail de Tesla navait pas été perdu avec son laboratoire de New York. Le moins que nous puissions faire est dapprécier le travail de pionnier de Tesla dans linvention et lapplication des rayons X.

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