Nikola Tesla and the Discovery of X-strays

Introduksjon

Enhver radiolog er klar over Nikola Teslas forskning innen elektromagnetisme. Det internasjonale systemet (SI) -enheten med magnetisk fluksdensitet, Teslacon magnetresonansbilder (Technicare, Solon, Ohio) og Teslascan mangankontrastmiddel (GE Healthcare, Waukesha, Wis) ble alle oppkalt etter ham. Uten hans andre oppfinnelser som vekselstrømforsyningen, Tesla-Knott-generatoren og lysrørene i visningsbokser, er det umulig å forestille seg en arbeidsdag i en moderne radiologiavdeling (, 1). Men hvis oppdagelsen av røntgenstråler er nevnt, forbinder bare noen få radiologer det med Teslas navn.

Tidlige dager

Nikola Tesla (, Fig 1 ) ble født i 1856 i den lille landsbyen Smiljan, Kroatia. Etter å ha fullført videregående skole i Kroatia, fortsatte han utdannelsen sin i ingeniørfag i Graz, Østerrike, til 1878. Fire år senere flyttet han til Paris, Frankrike, og begynte å jobbe for Continental Edison Company. I 1884 emigrerte han til USA, hvor han først begynte å samarbeide med Thomas Edison, men kort tid etter dannet han sin egen Tesla Corporation som konkurranse mot Edisons selskap. Han patenterte rundt 300 oppfinnelser over hele verden, hvorav mange fremdeles er berømte i dag. Imidlertid er Teslas eksperimenter med «shadowgraphs» og hans observasjoner av de biologiske effektene av røntgenstråler ikke kjent, selv ikke blant radiologer.

A Mysterious Discovery

Tesla rapporterte at, drevet av hans observasjon av mystiske skader på fotografiske plater i laboratoriet sitt, begynte han sin undersøkelse av røntgenstråler (på det tidspunktet fortsatt ukjent og ikke navngitt) i 1894 (, 2). Bortsett fra eksperimenter med bruk av Crookes rør, oppfant han sitt eget vakuumrør (, fig. 2), som var en spesiell enpolar røntgenpære. Den besto av en enkelt elektrode som sendte ut elektroner. Det var ingen målelektrode, derfor ble elektroner akselerert av topper av det elektriske felt produsert av høyspennings Tesla-spolen. Allerede da innså Tesla at kilden til røntgen var stedet for den første støt av «katodisk strøm» i pæren (, 4), som enten var anoden i en bipolar rør eller glassveggen i det unipolare røret han oppfant. I dag er denne formen for stråling kjent som Bremsstrahlung eller bremsestråling. I den samme artikkelen uttalte han at den katodiske strømmen var sammensatt av veldig små partikler (dvs. elektroner). Hans ide om at de produserte strålene var små partikler (, 5) var ikke feil i det hele tatt; mange år senere beskrev fysikere partikkelegenskapene til elektromagnetisk stråling kvantum kalt fotoner. For å unngå oppvarming og smelting av glassveggen til røntgenpæren, designet Tesla et kjølesystem basert på en kald luftstråle langs røret, samt på dagens allment aksepterte oljebad rundt røret (, 6). / p>

Første røntgenbilder

Det ser også ut til at han produserte det første røntgenbildet i USA da han forsøkte å få et bilde av Mark Twain med vakuumrøret. Overraskende nok, i stedet for å vise Twain, viste det resulterende bildet skruen for justering av kameralinsen (, 7). Senere klarte Tesla å skaffe bilder av menneskekroppen, som han kalte skyggrafier (, figur 3). Tesla sendte bildene sine til Wilhelm Conrad Roentgen kort tid etter at Roentgen publiserte oppdagelsen 8. november 1895. Selv om Tesla ga Roentgen full ære for funnet, gratulerte Roentgen Tesla med sine sofistikerte bilder og lurte på hvordan han hadde oppnådd så imponerende resultater (, Fig 4) ) (, 7). Videre beskrev Tesla noen kliniske fordeler med røntgenstråler – for eksempel bestemmelse av fremmedlegemsposisjon og påvisning av lungesykdommer (, 8) – og bemerket at tettere legemer var mer ugjennomsiktige for strålene (, 9).

Ytterligere røntgenundersøkelser

Tesla eksperimenterte også med reflekterte røntgenstråler ved å bruke forskjellige materialer som reflekterende overflater og beskriver trekk ved overførte og reflekterte stråler (, 3,, 5,, 10) . Han mente at det praktiske formålet med de reflekterte røntgenbildene var å forbedre skyggrafikkvaliteten ved å øke objektfilmavstanden og redusere eksponeringstiden. Han ble skuffet da han observerte at linser ikke forårsaket brytning av røntgenstråler (, 3). Senere ble det forstått at røntgenstråler ikke kan brytes av optiske linser på grunn av deres høye frekvens. Imidlertid klarte Max von Laue å avvike røntgenstråler ved hjelp av krystalllinser i 1912 (, 11). Tesla forklarte endringer i røntgenegenskaper som forårsaket av variasjoner i røntgenrør og elektriske generatorer (, 12). Han skjønte riktig at sterke skygger bare kan produseres på store objektfilmavstander og med korte eksponeringstider (, 5). Videre oppfattet han at pærer med tykke vegger produserte stråler med større gjennomtrengende kraft (, 8), noe som senere ble forklart av den lengre retardasjonen av elektroner på den tykkere barrieren.

Tesla var også blant de første til å kommentere. om de biologiske farene ved å arbeide med unipolære røntgenrør, som tilskriver de skadelige effektene på huden til ozon og salpetersyre som genereres av strålene, snarere enn de ioniserende effektene av strålingen (, 8,, 13). Han beskrev akutte hudendringer som rødhet, smerte og hevelse, samt sene konsekvenser som hårtap og ny neglevekst. Han sammenlignet plutselig smerte og irritasjon i øynene mens han arbeidet med røntgen med opplevelsen av å tråkke fra et mørkt rom i sterkt sollys (, 5,, 8). Denne smerten og irritasjonen ble ansett å være en konsekvens av anstrengelse i øyet på grunn av langvarig observasjon av lysstoffrøret i mørket. Tesla forsto de tre hovedelementene i strålingsbeskyttelse: avstand, tid og skjerming. Han oppdaget at tilstrekkelig avstand fra røntgenkilden var en nyttig sikkerhetsfaktor. I stedet for å forklare den plutselige reduksjonen av de skadelige effektene av stråling på grunnlag av den omvendte firkantede loven, tilskrev han det imidlertid lavere ozonkonsentrasjoner (, 14). Tesla rådet folk som jobber veldig korte avstander fra røret (f.eks. Kirurger) om å forkorte eksponeringstiden til maksimalt 2-3 minutter (, 15). Han prøvde også å konstruere et beskyttende skjold laget av aluminiumsledninger koblet til bakken.

En uheldig sving

Hovedårsaken til at Teslas bidrag til oppdagelsen av røntgenstråler ikke har blitt bedre kjent er at mye av arbeidet hans gikk tapt da laboratoriet hans i New York brant ned 13. mars 1895 (, 16). Likevel er det mange vitnesbyrd som bekrefter hans arv etter oppfinnelsen av røntgenstråler. Fra og med 11. mars 1896 (, 12) publiserte Tesla en serie artikler om røntgenstråler og deres biologiske farer i Electrical Review, New York. Få hemmeligheter ble avdekket da han holdt et foredrag for New York Academy of Sciences i 1897 (, 2), der han i noen grad validerte sin forrang innen røntgenforskning. Han bekreftet offentlig at han hadde forsket på dette emnet siden 1894, som dessverre hadde blitt avbrutt av brannen i laboratoriet hans. Han beklaget også at han for sent skjønte at til tross for at han ble bedt om av hans «veiledende ånd», hadde han ikke klart å forstå de mystiske tegnene …

Nikola Tesla døde i 1943 i New York. Vi vil aldri vet hvem som ville ha fått Nobelprisen for oppdagelsen av røntgenstråler hadde ikke Teslas arbeid gått tapt sammen med laboratoriet i New York. Det minste vi kan gjøre er å sette pris på Teslas pionerarbeid med oppfinnelsen og anvendelsen av røntgenstråler. p>