Παρασκευή Νοέ 8, 1895 έως Παρόν
United Kingdom, U.S., Germany, France, Worldwide
Οι ακτίνες Χ, ή ακτινοβολία Χ, είναι μια διεισδυτική μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας. Οι περισσότερες ακτίνες Χ έχουν μήκος κύματος που κυμαίνεται από 10 πικόμετρα έως 10 νανόμετρα, που αντιστοιχεί σε συχνότητες στην περιοχή από 30 πεταχέρτζ έως 30 εξαχέρτζ (3×1015 Hz έως 3×1018 Hz) και ενέργειες στην περιοχή από 124 eV έως 124 keV.
Ο πρώτος πειραματιστής που θεωρείται ότι παρήγαγε (εν αγνοία του) ακτίνες Χ ήταν ο αναλογιστής William Morgan. Το 1785 παρουσίασε μια εργασία στη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου περιγράφοντας τα αποτελέσματα της διέλευσης ηλεκτρικών ρευμάτων μέσα από έναν μερικώς εκκενωμένο γυάλινο σωλήνα, παράγοντας μια λάμψη που δημιουργήθηκε από ακτίνες Χ. Αυτή η εργασία εξερευνήθηκε περαιτέρω από τον Humphry Davy και τον βοηθό του Michael Faraday.
Πριν από την ανακάλυψή τους το 1895, οι ακτίνες Χ ήταν απλώς ένας τύπος μη αναγνωρισμένης ακτινοβολίας που εκπέμπονταν από πειραματικούς σωλήνες εκκένωσης. Παρατηρήθηκαν από επιστήμονες που ερευνούσαν τις καθοδικές ακτίνες που παράγονταν από τέτοιους σωλήνες, οι οποίες είναι ενεργητικές δέσμες ηλεκτρονίων που παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά το 1869.
Πολλοί από τους πρώτους σωλήνες Crookes (που εφευρέθηκαν γύρω στο 1875) εξέπεμπαν αναμφίβολα ακτίνες Χ, επειδή οι πρώτοι ερευνητές παρατήρησαν αποτελέσματα που ήταν αποδοτέα σε αυτές, καθώς η τάση επιτάχυνε τα ηλεκτρόνια που προέρχονταν από την κάθοδο σε αρκετά υψηλή ταχύτητα ώστε να δημιουργούν ακτίνες Χ όταν χτυπούσαν την άνοδο ή το γυάλινο τοίχωμα του σωλήνα.
Ο Hermann von Helmholtz διατύπωσε μαθηματικές εξισώσεις για τις ακτίνες Χ. Υπέθεσε μια θεωρία διασποράς πριν ο Röntgen κάνει την ανακάλυψη και την ανακοίνωσή του. Σχηματίστηκε με βάση την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός. Ωστόσο, δεν εργάστηκε με πραγματικές ακτίνες Χ.
Ξεκινώντας το 1888, ο Philipp Lenard διεξήγαγε πειράματα για να δει αν οι καθοδικές ακτίνες μπορούσαν να περάσουν έξω από τον σωλήνα Crookes στον αέρα. Κατασκεύασε έναν σωλήνα Crookes με ένα «παράθυρο» στο άκρο από λεπτό αλουμίνιο, στραμμένο προς την κάθοδο ώστε οι καθοδικές ακτίνες να το χτυπούν (αργότερα ονομάστηκε «σωλήνας Lenard»). Διαπίστωσε ότι κάτι περνούσε, το οποίο θα εξέθετε φωτογραφικές πλάκες και θα προκαλούσε φθορισμό. Μέτρησε τη διεισδυτική ισχύ αυτών των ακτίνων μέσα από διάφορα υλικά. Έχει προταθεί ότι τουλάχιστον μερικές από αυτές τις «ακτίνες Lenard» ήταν στην πραγματικότητα ακτίνες Χ.
Το 1889 ο ουκρανικής καταγωγής Ivan Puluj, λέκτορας πειραματικής φυσικής στο Πολυτεχνείο της Πράγας, ο οποίος από το 1877 κατασκεύαζε διάφορα σχέδια σωλήνων γεμάτων αέριο για να διερευνήσει τις ιδιότητές τους, δημοσίευσε μια εργασία σχετικά με το πώς οι σφραγισμένες φωτογραφικές πλάκες σκοτείνιαζαν όταν εκτίθεντο στις εκπομπές από τους σωλήνες.
Στις 8 Νοεμβρίου 1895, ο Γερμανός καθηγητής φυσικής Wilhelm Röntgen ανακάλυψε τυχαία τις ακτίνες Χ ενώ πειραματιζόταν με σωλήνες Lenard και σωλήνες Crookes και άρχισε να τις μελετά.
Στις 28 Δεκεμβρίου 1895 την υπέβαλε στο περιοδικό της Φυσικο-Ιατρικής Εταιρείας του Würzburg. Αυτή ήταν η πρώτη εργασία που γράφτηκε για τις ακτίνες Χ. Ο Röntgen αναφέρθηκε στην ακτινοβολία ως «Χ», για να υποδηλώσει ότι επρόκειτο για έναν άγνωστο τύπο ακτινοβολίας. Το όνομα καθιερώθηκε, αν και (παρά τις έντονες αντιρρήσεις του Röntgen) πολλοί από τους συναδέλφους του πρότειναν να τις αποκαλούν ακτίνες Röntgen.
Ο Röntgen παρατήρησε αμέσως ότι οι ακτίνες Χ θα μπορούσαν να έχουν ιατρικές εφαρμογές. Μαζί με την υποβολή του στη Φυσικο-Ιατρική Εταιρεία στις 28 Δεκεμβρίου, έστειλε μια επιστολή σε γιατρούς που γνώριζε σε όλη την Ευρώπη (1 Ιανουαρίου 1896).
Ο Σκωτσέζος ηλεκτρολόγος μηχανικός Alan Archibald Campbell-Swinton είναι ο πρώτος μετά τον Röntgen που δημιούργησε μια ακτινογραφία (ενός χεριού). Μέχρι τον Φεβρουάριο υπήρχαν 46 πειραματιστές που υιοθέτησαν την τεχνική μόνο στη Βόρεια Αμερική.
Η πρώτη χρήση ακτίνων Χ υπό κλινικές συνθήκες έγινε από τον John Hall-Edwards στο Μπέρμιγχαμ της Αγγλίας στις 11 Ιανουαρίου 1896, όταν ακτινογράφησε μια βελόνα που είχε καρφωθεί στο χέρι ενός συνεργάτη του.
Η πρώτη ιατρική ακτινογραφία που έγινε στις Ηνωμένες Πολιτείες ελήφθη χρησιμοποιώντας έναν σωλήνα εκκένωσης σχεδιασμού Pului. Τον Ιανουάριο του 1896, διαβάζοντας για την ανακάλυψη του Röntgen, ο Frank Austin του Dartmouth College δοκίμασε όλους τους σωλήνες εκκένωσης στο εργαστήριο φυσικής και διαπίστωσε ότι μόνο ο σωλήνας Pului παρήγαγε ακτίνες Χ.
Στις αρχές του 1896, αρκετές εβδομάδες μετά την ανακάλυψη του Röntgen, ο Ivan Romanovich Tarkhanov ακτινοβόλησε βατράχους και έντομα με ακτίνες Χ, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι οι ακτίνες «όχι μόνο φωτογραφίζουν, αλλά επηρεάζουν και τη ζωντανή λειτουργία».
Στις 3 Φεβρουαρίου 1896 ο Gilman Frost, καθηγητής ιατρικής στο κολέγιο, και ο αδελφός του Edwin Frost, καθηγητής φυσικής, εξέθεσαν τον καρπό του Eddie McCarthy, τον οποίο ο Gilman είχε περιθάλψει μερικές εβδομάδες νωρίτερα για κάταγμα, στις ακτίνες Χ και συνέλεξαν την εικόνα του σπασμένου οστού που προέκυψε σε ζελατινένιες φωτογραφικές πλάκες που προμηθεύτηκαν από τον Howard Langill, έναν τοπικό φωτογράφο που ενδιαφερόταν επίσης για το έργο του Röntgen.
Στις 5 Φεβρουαρίου 1896 αναπτύχθηκαν συσκευές ζωντανής απεικόνισης τόσο από τον Ιταλό επιστήμονα Enrico Salvioni (το «κρυπτοσκόπιό» του) όσο και από τον καθηγητή McGie του Πανεπιστημίου Πρίνστον (το «Σκιασκόπιό» του), χρησιμοποιώντας και οι δύο πλατινοκυανιούχο βάριο.
Στις 14 Φεβρουαρίου 1896, ο Hall-Edwards ήταν επίσης ο πρώτος που χρησιμοποίησε ακτίνες Χ σε χειρουργική επέμβαση.
Ο Αμερικανός εφευρέτης Thomas Edison ξεκίνησε την έρευνα αμέσως μετά την ανακάλυψη του Röntgen και διερεύνησε την ικανότητα των υλικών να φθορίζουν όταν εκτίθενται σε ακτίνες Χ, διαπιστώνοντας ότι το βολφραμικό ασβέστιο ήταν η πιο αποτελεσματική ουσία. Τον Μάιο του 1896 ανέπτυξε την πρώτη μαζικής παραγωγής συσκευή ζωντανής απεικόνισης, το «Vitascope» του, που αργότερα ονομάστηκε φθοριοσκόπιο, το οποίο έγινε το πρότυπο για ιατρικές εξετάσεις με ακτίνες Χ.
Τον Αύγουστο του 1896 ο Δρ. HD. Hawks, απόφοιτος του Columbia College, υπέστη σοβαρά εγκαύματα στο χέρι και το στήθος από μια επίδειξη ακτίνων Χ. Αναφέρθηκε στο Electrical Review και οδήγησε σε πολλές άλλες αναφορές προβλημάτων που σχετίζονται με τις ακτίνες Χ που στάλθηκαν στη δημοσίευση.
Πολλοί γιατροί ισχυρίζονταν ότι δεν υπήρχαν καθόλου επιπτώσεις από την έκθεση σε ακτίνες Χ. Στις 3 Αυγούστου 1905 στο Σαν Φρανσίσκο της Καλιφόρνια, η Elizabeth Fleischman, Αμερικανίδα πρωτοπόρος των ακτίνων Χ, πέθανε από επιπλοκές ως αποτέλεσμα της εργασίας της με ακτίνες Χ.
Περίπου το 1906, ο φυσικός Charles Barkla ανακάλυψε ότι οι ακτίνες Χ μπορούσαν να διασκορπιστούν από αέρια και ότι κάθε στοιχείο είχε ένα χαρακτηριστικό φάσμα ακτίνων Χ. Κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1917 για αυτή την ανακάλυψη.
Το 1912, οι Max von Laue, Paul Knipping και Walter Friedrich παρατήρησαν για πρώτη φορά τη περίθλαση των ακτίνων Χ από κρυστάλλους. Αυτή η ανακάλυψη, μαζί με το πρώιμο έργο των Paul Peter Ewald, William Henry Bragg και William Lawrence Bragg, γέννησε το πεδίο της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ.
Το 1913, ο Henry Moseley πραγματοποίησε πειράματα κρυσταλλογραφίας με ακτίνες Χ που προέρχονταν από διάφορα μέταλλα και διατύπωσε τον νόμο του Moseley, ο οποίος συσχετίζει τη συχνότητα των ακτίνων Χ με τον ατομικό αριθμό του μετάλλου.
Ο σωλήνας ακτίνων Χ του Coolidge εφευρέθηκε από τον William D. Coolidge. Κατέστησε δυνατή τη συνεχή εκπομπή ακτίνων Χ. Οι σύγχρονοι σωλήνες ακτίνων Χ βασίζονται σε αυτόν τον σχεδιασμό, χρησιμοποιώντας συχνά περιστρεφόμενους στόχους που επιτρέπουν σημαντικά υψηλότερη απαγωγή θερμότητας από τους στατικούς στόχους, επιτρέποντας περαιτέρω μεγαλύτερη ποσότητα παραγωγής ακτίνων Χ για χρήση σε εφαρμογές υψηλής ισχύος, όπως οι περιστροφικοί αξονικοί τομογράφοι (CT).
Το 1914 η Marie Curie ανέπτυξε ακτινολογικά αυτοκίνητα για να υποστηρίξει τους στρατιώτες που τραυματίστηκαν στον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο. Τα αυτοκίνητα επέτρεπαν την ταχεία απεικόνιση με ακτίνες Χ των τραυματισμένων στρατιωτών, ώστε οι χειρουργοί του πεδίου μάχης να μπορούν να χειρουργούν γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Το 1904, ο John Ambrose Fleming εφηύρε τη θερμιονική δίοδο, το πρώτο είδος λυχνίας κενού. Αυτή χρησιμοποιούσε μια θερμή κάθοδο που προκαλούσε τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος σε κενό. Αυτή η ιδέα εφαρμόστηκε γρήγορα στους σωλήνες ακτίνων Χ, και έτσι οι σωλήνες ακτίνων Χ με θερμαινόμενη κάθοδο, που ονομάζονται "σωλήνες Coolidge", αντικατέστησαν πλήρως τους προβληματικούς σωλήνες ψυχρής καθόδου περίπου το 1920.
Από τη δεκαετία του 1920 έως τη δεκαετία του 1950, αναπτύχθηκαν μηχανήματα ακτίνων Χ για να βοηθήσουν στην εφαρμογή των υποδημάτων και πωλούνταν σε εμπορικά καταστήματα υποδημάτων.
Μια συσκευή λέιζερ ακτίνων Χ προτάθηκε ως μέρος της Πρωτοβουλίας Στρατηγικής Άμυνας της κυβέρνησης Reagan τη δεκαετία του 1980, αλλά η μόνη δοκιμή της συσκευής (ένα είδος λέιζερ "blaster" ή ακτίνας θανάτου, που τροφοδοτείται από θερμοπυρηνική έκρηξη) έδωσε ασαφή αποτελέσματα. Για τεχνικούς και πολιτικούς λόγους, το συνολικό έργο (συμπεριλαμβανομένου του λέιζερ ακτίνων Χ) χρηματοδοτήθηκε (αν και αργότερα αναβιώθηκε από τη δεύτερη κυβέρνηση Bush ως Εθνική Αντιπυραυλική Άμυνα χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογίες).
Το Αστεροσκοπείο Ακτίνων Χ Chandra, που εκτοξεύτηκε στις 23 Ιουλίου 1999, επιτρέπει την εξερεύνηση των πολύ βίαιων διεργασιών στο σύμπαν που παράγουν ακτίνες Χ. Σε αντίθεση με το ορατό φως, το οποίο δίνει μια σχετικά σταθερή εικόνα του σύμπαντος, το σύμπαν των ακτίνων Χ είναι ασταθές. Διαθέτει αστέρια που διαλύονται από μαύρες τρύπες, γαλαξιακές συγκρούσεις και καινοφανείς αστέρες (novae), καθώς και αστέρες νετρονίων που συσσωρεύουν στρώματα πλάσματος τα οποία στη συνέχεια εκρήγνυνται στο διάστημα.
Εκτιμάται ότι το 0,4% των τρεχόντων καρκίνων στις Ηνωμένες Πολιτείες οφείλεται σε υπολογιστική τομογραφία (αξονικές τομογραφίες) που πραγματοποιήθηκαν στο παρελθόν και ότι αυτό μπορεί να αυξηθεί έως και 1,5-2% με τα ποσοστά χρήσης αξονικών τομογραφιών του 2007.
