Nikola Tesla és a röntgensugarak felfedezése

Bevezetés

Minden radiológus ismeri Nikola Tesla elektromágnesességi kutatásait. A mágneses fluxus sűrűségének nemzetközi rendszere (SI) egységét, a Teslacon mágneses rezonancia képalkotót (Technicare, Solon, Ohio) és a Teslascan mangán kontrasztanyagot (GE Healthcare, Waukesha, Wis) egyaránt elnevezték róla. Más találmányai, például a váltakozó áramú táp, a Tesla-Knott generátor és a néző dobozokban lévő fénycsövek nélkül lehetetlen elképzelni egy munkanapot egy kortárs radiológiai osztályon (, 1). De ha megemlítik a röntgensugarak felfedezését, csak néhány radiológus társítja azt Tesla nevéhez.

Early Days

Nikola Tesla (, 1. ábra) ) 1856-ban született a kis horvátországi Smiljan faluban. Miután befejezte a középiskolát Horvátországban, mérnöki tanulmányait 1878-ig az ausztriai Grazban folytatta. Négy évvel később Párizsba költözött, és a Continental Edison Company-nál kezdett dolgozni. 1884-ben az Egyesült Államokba emigrált, ahol először dolgozni kezdett Thomas Edison-szal, de nem sokkal később megalapította saját Tesla Corporation-jét versenyben Edison cégével. Körülbelül 300 találmányt szabadalmaztatott világszerte, amelyek közül sok ma is híres. Tesla “árnyékgráfokkal” végzett kísérletei és a röntgensugarak biológiai hatásainak megfigyelései azonban még a radiológusok körében sem ismertek.

Titokzatos felfedezés

Tesla beszámolt arról, hogy laboratóriumában a fényképes lemezek rejtélyes károsodásának megfigyelésére építve 1894-ben kezdte meg az akkor még ismeretlen és névtelen röntgensugarak vizsgálatát (, 2). cső, feltalálta saját vákuumcsövét (2. ábra), amely egy speciális unipoláris röntgensugár volt. Ez egyetlen elektródból állt, amely elektronokat bocsátott ki. Nem volt célelektróda, ezért az elektronokat az elektromos csúcsok gyorsították fel A Tesla akkor is rájött, hogy a röntgensugár forrása volt az izzóban lévő “katódos áram” első ütközésének helye (, 4), amely vagy egy anód volt egy bipoláris cső vagy az általa kitalált unipoláris csőben lévő üvegfal. Manapság ez a sugárzási forma Bremsstrahlung vagy fékező sugárzás néven ismert. Ugyanebben a cikkben kijelentette, hogy a katódos áram nagyon kicsi részecskékből (azaz elektronokból) áll. Az az elképzelése, hogy a keletkezett sugarak apró részecskék (, 5), egyáltalán nem téves; sok évvel később a fizikusok leírták a fotonoknak nevezett elektromágneses sugárzás kvantumok részecske tulajdonságait. A röntgen izzója üvegfalának felmelegedésének és megolvadásának elkerülése érdekében Tesla hűtőrendszert tervezett a cső mentén hideg levegőfúváson, valamint a csövet körülvevő, ma általánosan elfogadott olajfürdőn (, 6).

Első röntgenképek

Az is látszik, hogy ő készítette az első röntgenképet az Egyesült Államokban, amikor megpróbálta megszerezni Mark Twain képét a vákuumcsővel. Meglepő módon Twain bemutatása helyett a kapott képen a kamera lencséjének beállítására szolgáló csavar látható (, 7). Később Teslának sikerült megszereznie az emberi test képeit, amelyeket árnyékgráfoknak nevezett (3. ábra). Tesla nem sokkal azután, hogy Roentgen 1895. november 8-án közzétette felfedezését, elküldte képeit Wilhelm Conrad Roentgennek. Bár Tesla teljes elismerést adott Roentgennek a megállapításért, Roentgen gratulált Teslának kifinomult képeihez, és azon tűnődött, vajon hogyan ért el ilyen lenyűgöző eredményeket (4. ábra ) (, 7). Ezenkívül Tesla leírta a röntgen néhány klinikai előnyét – például az idegen test helyzetének meghatározását és a tüdőbetegségek kimutatását (, 8) -, megjegyezve, hogy a sűrűbb testek átláthatatlanabbak a sugarakkal szemben (, 9).

További röntgenvizsgálatok

A Tesla a visszaverődött röntgensugarakkal is kísérletezett, különböző anyagokat használva visszaverő felületként, és leírva az átvitt és visszavert sugarak jellemzőit (, 3, 5, 10) . Úgy gondolta, hogy a visszavert röntgen gyakorlati célja az árnyékgráf minőségének javítása az objektum-film távolság növelésével és az expozíciós idő csökkentésével. Csalódott volt, amikor megfigyelte, hogy a lencsék nem okoztak röntgensugárzást (, 3). Később megértették, hogy a röntgensugarak optikai lencsékkel nem törhetők meg, magas frekvenciájuk miatt. Max von Laue-nak azonban 1912-ben kristálylencsék segítségével sikerült eltérítenie a röntgensugarakat (, 11). Tesla elmagyarázta, hogy a röntgenkép jellemzőiben bekövetkezett változásokat a röntgencsövek és az elektromos generátorok variációi okozzák (, 12). Helyesen vette észre, hogy erős árnyékok csak nagy objektum-film távolságban és rövid expozíciós idővel hozhatók létre (, 5). Sőt, észrevette, hogy a vastag falú izzók nagyobb behatolási erővel sugárzást produkálnak (, 8), amelyet később az elektronok lassabb lassulása magyarázott a vastagabb gáton.

A Tesla is az elsők között nyilatkozott az unipoláris röntgencsövekkel végzett munka biológiai veszélyeiről, a bőrre gyakorolt káros hatásokat inkább az ózonnak és a sugarak által termelt salétromsavnak tulajdonítják, mintsem a sugárzás ionizáló hatásának (, 8,, 13). Leírta az akut bőrelváltozásokat, mint a bőrpír, a fájdalom és a duzzanat, valamint olyan késői következményeket, mint a hajhullás és az új köröm növekedése. Összehasonlította a hirtelen fájdalmat és a szem irritációját, miközben röntgensugárral dolgozott, azzal a tapasztalattal, hogy sötét helyiségből erős napfénybe lépünk (, 5, 8). Ezt a fájdalmat és irritációt a szemfáradás következményének tekintették a fluoreszcens képernyő sötétben történő tartós megfigyelése miatt. A Tesla megértette a sugárvédelem három fő elemét: a távolságot, az időt és az árnyékolást. Felfedezte, hogy a röntgenforrástól való megfelelő távolság hasznos biztonsági tényező. Ahelyett, hogy az inverz négyzet törvény alapján magyarázta volna a sugárzás káros hatásainak hirtelen csökkenését, azt alacsonyabb ózonkoncentrációnak tulajdonította (, 14). A Tesla azt tanácsolta, hogy a csőtől nagyon rövid távolságban dolgozó emberek (pl. Sebészek) az expozíciós időt legfeljebb 2-3 percre rövidítsék (, 15). Megpróbált egy védőpajzsot is kialakítani a földhöz csatlakoztatott alumínium huzalokból.

Szerencsétlen fordulat

A Tesla hozzájárulásának felfedezéséhez vezető fő oka A röntgensugárzás nem vált ismertebbé, hogy munkájának nagy része elveszett, amikor 1895. március 13-án New York-i laboratóriuma leégett (, 16). Mindazonáltal számos tanúbizonyság igazolja örökségét a röntgen feltalálásában. 1896. március 11-től (, 12) a Tesla cikk-sorozatot tett közzé a röntgensugarakról és azok biológiai veszélyeiről a New York-i Electrical Review-ban. Kevés titok tárult fel, amikor 1897-ben a New York-i Tudományos Akadémia előtt előadást tartott (, 2), amelyben bizonyos fokig érvényesítette a röntgenkutatás elsőbbségét. Nyilvánosan megerősítette, hogy 1894 óta folytat független kutatást ebben a témában, amelyet sajnos megszakított a laboratóriumi tűz. Sajnálatát fejezte ki amiatt is, hogy túl későn jött rá, hogy annak ellenére, hogy “vezérlõ szelleme” ösztönözte, nem tudta megérteni annak titokzatos jeleit.

Nikola Tesla 1943-ban halt meg New Yorkban. Soha nem fogunk soha tudja, ki kapott volna Nobel-díjat a röntgensugarak felfedezéséért, ha Tesla munkája nem veszett el New York-i laboratóriumával együtt. A legkevesebb, amit tehetünk, hogy értékeljük a Tesla úttörő munkáját a röntgensugarak feltalálásában és alkalmazásában.