Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 538

10. února 2009

Neznámé záření získalo jméno po svém objeviteli

Rentgenové záření je elektromagnetické vlnění s vlnovou délkou více než tisíckrát kratší než je vlnová délka viditelného světla. Záření bylo nazváno podle svého objevitele, německého fyzika Wilhelma Conrada Röntgena. První vědeckou zprávu o rentgenových paprscích podal jejich objevitel 28. prosince 1895 a už v prvních týdnech následujícího roku se o nich prostřednictvím novin dozvěděl celý svět...

Fotogalerie (3)

Wilhelm Conrad Röntgen

Příběh objevu – jako často opět „náhoda“
K objevu neznámého záření došlo pravděpodobně 8. listopadu 1895. Uvedeného dne Röntgen ve své laboratoři ověřoval vlastnosti katodového záření, které před ním zjistili jiní badatelé. Opatřil Hittorfovu trubici lepenkovým obalem, aby ho při pozorování nerušilo světlo z trubice. Přitom si všiml, že několik opodál ležících krystalků při každém zapojení trubice jasně fluoreskovalo. Röntgen se nejprve domníval, že obal trubice není zcela světlotěsný. Teprve když krystalky nahradil světlotěsně zabalenou fotografickou deskou, která po vyvolání zčernala, došel k závěru, že skutečně objevil nový druh záření, které nazval „paprsky X“.
Ve své zprávě o novém druhu paprsků napsal: „Když necháme procházet elektrický výboj většího Ruhmkorffova induktoru Hittorfovou či Crookesovou trubicí nebo podobnou aparaturou a jestliže ji těsně obalíme černým kartonovým papírem v dokonale zatemněné místnosti, stínidlo pokryté kyanoplatnatanem barnatým, nacházející se nedaleko trubice, světélkuje a to i tehdy, když citlivou vrstvu odvrátíme od trubice. Tuto fluorescenci pozorujeme i v tom případě, když stínidlo je ve vzdálenosti dvou metrů od experimentálního zařízení. Nejpozoruhodnější na tomto objevu je ta skutečnost, že určitý aktivní činitel prochází černým obalem, který je neprůsvitný pro viditelné a ultrafialové záření Slunce nebo elektrického oblouku ...“

Již 23. ledna 1896 navrhl anatom A. von Kolliker, aby se paprsky X nazývaly Röntgenovým jménem. Nový objev našel prakticky ihned široké uplatnění, nejprve v medicíně a zakrátko i v dalších oborech vědy a techniky. V průběhu jediného roku po objevu rentgenového záření bylo ve světě publikováno více než tisíc prací věnovaných tomuto záření. V Čechách poprvé použil rentgenové záření k lékařským účelů roku 1897 dr. Rudolf Jedlička, na Slovensku prof. B. Alexander.

Podstata a využití
Zdrojem rentgenového záření je obvykle elektronka (rentgenka). Elektrony vyletující z její katody jsou urychlovány vysokým napětím mezi katodou a anodou a dopadají na elektrodu; je to buď přímo anoda, nebo další elektroda zvaná někdy antikatoda. Dopadem na ni se elektrony prudce zbrzdí, čímž vybudí elektromagnetické záření s různými frekvencemi. Tyto frekvence rostou s urychlujícím napětím mezi katodou a anodou (tisíce až miliony voltů). Záření s vlnovou délkou biliontiny až stomiliontiny metru (1 pm až 10 nm) (tedy s frekvencemi řádově 1020 až 1017 Hz) se nazývá Röntgenovo (rentgenové). Má jednak složku se spojitě proměnnou frekvencí (brzdné záření), jednak výrazná maxima, tzv. čáry, s frekvencemi typickými pro konkrétní materiál antikatody. Většina energie elektronů však způsobí zahřátí antikatody; ta bývá proto obvykle konstruována jako dosti robustní a většinou i chlazená.

Rentgenové záření ionizuje vzduch, vyvolává světélkování některých látek, způsobuje zčernání fotografického filmu a působí také na živé organismy. Záření prochází různými látkami, ale je jimi více nebo méně pohlcováno. Rentgenové snímkování v medicíně využívá toho, že těžké atomy (vápník v kostech) pohlcují záření výrazně víc než lehké (vodík, kyslík, uhlík, dusík v měkkých tkáních).
Rentgenové záření vyvolává v živých organismech biologické, chemické a genetické změny; této vlastnosti se využívá například i při ozařování zhoubných nádorů.

WILHELM CONRAD RÖNTGEN

845 Ve starobylém městečku Lennep nedaleko Düsseldorfu se v obchodnické rodině manželů Fridricha Conrada a Charlotty Konstance Röntgenových narodil 27. března syn Wilhelm Conrad.
1862-1865 Studium na soukromé technické škole v Utrechtu nedokončil, protože byl ze školy vyloučen za to, že neprozradil svého spolužáka - autora karikatury učitele. Nezískal proto maturitní vysvědčení a nemohl dále studovat na univerzitě, přednášek se účastnil jen jako „hostující posluchač“.
1865-1871 S vynikajícím výsledkem složil přísné přijímací zkoušky na ETH v Curychu a byl na tuto polytechniku přijat i bez maturity. Získal diplom strojního inženýra a krátce nato i doktorát filozofie na curyšské univerzitě.
1871-1879 Stal se asistentem významného experimentálního fyzika A. Kundta v Curychu, Würzburgu a Strassburgu.
1879-1888 Řádný profesor fyziky na univerzitě v Giessenu. Zde se plně rozvinula jeho vědecká práce, zabýval se hlavně studiem dielektrik, krystalů a termodynamiky. Röntgen byl považován za jednoho z nejlepších experimentálních fyziků své doby.
1888-1900 Řádný profesor fyziky na univerzitě ve Würzburgu, v roce 1894 dokonce rektor této univerzity. Začal se zabývat výzkumem katodových paprsků a přitom 8. listopadu 1895 objevil paprsky X.
1900-1923 Řádný profesor fyziky na univerzitě v Mnichově.
1901 Objev paprsků X byl 10. prosince oceněn Nobelovou cenou za fyziku. Röntgen se stal prvním nositelem této ceny. Celou finanční částku 50 000 švédských korun uložil a ve své závěti stanovil, že roční úroky připadnou univerzitě ve Würzburgu pro vědecké účely. Své objevy si Röntgen nenechal patentovat a dal je k volnému využití. Po 1. světové válce však došlo v poraženém Německu k hyperinflaci, která zcela znehodnotila finanční prostředky Röntgena i jeho nobelovské nadace.
1923 Umírá 10. února v Mnichově na rakovinu a je pohřben v rodinné hrobce v Giessenu, kde byli pohřbeni i jeho rodiče a manželka.
Další boxík
Hlavní mezníky ve využití objevu rentgenového záření
1896 Počátky zkoumání biologických účinků rentgenového záření, první pokusy o léčbu zhoubných nádorů.
1897 Rentgenové vyšetřování srdce, první průmyslově vyráběný rentgen.
1912 Max von Laue dokázal pomocí rentgenového záření existenci krystalové mřížky pevných látek.
1913 Firma Kodak začala vyrábět film, určený speciálně pro rentgenové přístroje.
1913 Vakuová rentgenka s wolframovým žhavícím vláknem (Coolidge, Lilienfeld).
1914 Rentgenka s rotující anodou (E.Pohl).
1928 Z bezpečnostních důvodů se začaly používat rentgenové trubice uzavřené v ochranném stínícím krytu.
1930 Navržen lineární (vrstvový) tomograf, který zvýšil rozlišovací schopnost klasického rentgenového přístroje.
1948 Zesilovač rentgenového obrazu umožnil používat nižší dávky záření při vyšetřování pacientů.
1963 Teorie počítačové tomografie, matematická rekonstrukce příčného řezu tělem (A.M.Cormak).
1971 První komerční počítačový tomograf (CT) zahájil provoz 4. října.