Ocena brak

Co to są promienie X?

Autor /Komun Dodano /31.01.2012

Doświadczenia z lampami wyładowczymi doprowadziły do odkrycia promieni X. W ciągu kilku miesięcy zaczęto wykorzystywać nowo odkryte zjawisko w diagnostyce medycznej, choć upłynęło jeszcze kilka lat, nim poznano jego naturę.

W 1858 roku niemiecki fizyk i matematyk Julius Pliickner 1801-1868 eksperymen­tował z lampą wyładowczą zbudowaną przez szklarza Heinricha Geisslera 1814-79. Umieszczone na dwóch końcach lampy elektrody podłączono do prądu o wysokim napięciu, a następ­nie z lampy wypompowywano powietrze. Gdy ciśnienie powietrza w lampie stało się dostatecz­nie niskie, pomiędzy elektrodami nastąpiło wyła­dowanie elektryczne. Pliicker zauważył, że szkło lampy naprzeciw katody zaczęło świecić zielon­kawym fosforyzującym światłem. Ten zielony punkt świetlny można było w pewnym zakresie przesuwać, zbliżając do lampy magnes.
Promienie katodowe
Dalsze badania prowadzone w tym kierunku do­prowadziły w 20 lat później do zbudowania ulep­szonej lampy wyładowczej. Dokonał tego William Crookes (1832-1919). W 1876 roku niemiecki fizyk Eugen Goldstein (1850-1913) doszedł do wniosku, że owo fosforyzujące światło jest spowodowane emisją jakiegoś promieniowania przez katodę. Nazwał to promieniowanie „promieniami katodo­wymi". W 1878 roku Crookes przedstawił wyniki własnych prac badawczych nad naturą tych pro­mieni. Opisał je jako strumień molekuł. Dopiero w 1897 roku Anglik J. J. Thomson (1856-1940) wykazał, że strumień ów składa się nie z molekuł, lecz z ujemnie naładowanych bardzo drobnych czą­stek, które nazwano elektronami. Naukowcy byli podekscytowani odkryciem promieni katodowych i wielu rozpoczęło doświadczenia z ulepszoną lampą Crookesa. Jednym z nich o był niemiecki uczony - odkrywca fal radiowych - Heinrich Hertz (1857-94). W 1892 roku zauważył on, że niektóre z promieni katodowych przecho­dzą przez cienkie płytki metalowe. Niestety, Hertz umarł bardzo młodo, zaledwie w 2 lata po tym odkryciu i nie był w stanie doprowadzić badań do końca. Jednak w 1894 roku inny niemiecki fizyk Philipp Lenard (1862-1947) skonstruował lampę, wyposażoną w aluminiowe okno, na której powtó­rzył doświadczenie Hertza. Później, w 1895 roku Wilhelm Röntgen, podążając tym tropem, doko­nał wielkiego odkrycia.
Wilhelm Konrad von Röntgen urodził się w Len­nep w Niemczech 27 marca 1845 r. W młodości kształcił się jednak w Holandii, a potem studiował w Zurychu w Szwajcarii. W 1885 roku został profesorem fizyki na uniwersytecie w Wurtzburgu. To właśnie tam zaczął powtarzać doświadczenia Hertza i Lenarda.

Odkrycie promieni X
Nieco wcześniej odkryto, że ekran pokryty platyno-cyjankiem baru umieszczony na końcu rury lampy Lenarda fosforyzuje tak samo jak lampa używana przez Pliickera. Róntgen użył lampy Crookesa wykonanej z wyjątkowo grubego szkła, by zbadać, czy promienie katodowe przenikają przez szkło. Któregoś dnia osłonił lampę czarnym papierem i zaciemnił laboratorium przed ustawieniem ekra­nu fluorescencyjnego z platynocyjankiem baru. Zdziwiony, zauważył słabą luminescencję w pew­nej odległości od lampy. Zapaliwszy zapałkę, stwierdził, że owo światło pochodzi z ekranu flu­orescencyjnego leżącego na ławce więcej niż metr od osłoniętej lampy.
Wcześniej Lenard zauważył, że promienie kato­dowe rozpraszają się w powietrzu na bardzo krót­kim dystansie. Oczywiste więc wydawało się, że tym, co spowodowało luminescencję nie były pro­mienie katodowe. Róntgen nazwał tajemnicze pro­mieniowanie promieniami X. W raporcie datowa­nym na 28 grudnia 1895 r. opisał ich podstawowe własności jak następuje:
1) Wszelkie substancje są dla promieni X w mniej­szym lub większym stopniu przejrzyste, na przy­kład w kolejności zmniejszającej się przejrzystości są to drewno, aluminium, szkło ołowiowe.
2) Wiele substancji (np. platynocyjanek baru, związki wapnia, szkło uranowe, sól kamienna) fos­foryzuje przy naświetlaniu promieniami X.
3) Emulsje fotograficzne są czułe na promienie X.
4) Promienie X nie są odbijane i załamywane przez znane substancje, nie można ich skupić za pomo­cą soczewek.
5) Promienie X, rozchodzą się po liniach prostych, a ich tor nie zakrzywia się w polu magnetycznym, jak tor promieni katodowych.
6) Promienie X, padając na ciało naelektryzowane (obojętnie dodatnio czy ujemnie), powodują, że ciało to traci ładunek elektryczny.
7) Promienie X powstają, gdy promienie katodowe z lampy wyładowczej padają na ciało stałe.
Dwa ostatnie spostrzeżenia szybko zaowoco­wały nowymi rozwiązaniami technologicznymi. W ciągu kilku miesięcy J. J. Thomson wskazał, że zdolność promieni X do rozładowywania ciał nała­dowanych elektrycznie może być wykorzystywana do określania natężenia promieniowania. Następnie stwierdzono, że płyta wykonana z ciężkiego pier­wiastka emituje promienie X znacznie efektywniej niż płyta wykonana z pierwiastka lekkiego, na przy­kład platyna jest znacznie wydajniejsza niż alu­minium. Herbert Jackson zastąpił wkrótce lampę Crookesa swą konstrukcją, w której promienie katodowe były ogniskowane przed uderzeniem w odpowiednią metalową anodę.
Röntgen szybko zyskał sławę dzięki swemu odkrycjs. W 1896 roku wraz z Lenardem otrzymał Medal Rumforda przyznawany przez Towarzystwo Królewskie w Londynie. W 1900 roku zapropono­wano mu posadę profesora fizyki w Monachium, gdzie prowadził szeroko zakrojone prace badawcze. W 1901 roku otrzymał Nagrodę Nobla. Zmarł w Monachium 10 lutego 1923 roku.

Do góry