جمعه نوامبر 8, 1895 تا حال
United Kingdom, U.S., Germany, France, Worldwide
پرتو ایکس یا تابش ایکس، شکلی از تابش الکترومغناطیسی پرانرژی و نافذ است. بیشتر پرتوهای ایکس طول موجی بین ۱۰ پیکومتر تا ۱۰ نانومتر دارند که با فرکانسهایی در محدوده ۳۰ پتاهرتز تا ۳۰ اگزاهرتز (۳×۱۰۱۵ هرتز تا ۳×۱۰۱۸ هرتز) و انرژیهایی در محدوده ۱۲۴ الکترونولت تا ۱۲۴ کیلوالکترونولت مطابقت دارد.
ویلیام مورگان، آکچوئر (بیمسنج)، نخستین آزمایشگری است که تصور میشود (ناخواسته) پرتو ایکس تولید کرده باشد. او در سال ۱۷۸۵ مقالهای به انجمن سلطنتی لندن ارائه داد که در آن اثرات عبور جریانهای الکتریکی از یک لوله شیشهای نیمهخالی را توصیف میکرد که منجر به ایجاد درخششی ناشی از پرتوهای ایکس میشد. این کار توسط هامفری دیوی و دستیارش مایکل فارادی بیشتر مورد بررسی قرار گرفت.
پیش از کشف پرتوهای ایکس در سال ۱۸۹۵، آنها تنها نوعی تابش ناشناخته بودند که از لولههای تخلیه آزمایشی ساطع میشدند. دانشمندانی که پرتوهای کاتدی تولید شده توسط این لولهها را بررسی میکردند، متوجه این پرتوها شدند؛ پرتوهای کاتدی پرتوهای الکترونی پرانرژی هستند که برای اولین بار در سال ۱۸۶۹ مشاهده شدند.
بسیاری از لولههای اولیه کروکس (که حدود سال ۱۸۷۵ اختراع شدند) بدون شک پرتو ایکس ساطع میکردند، زیرا محققان اولیه متوجه اثراتی شدند که به آنها قابل انتساب بود؛ ولتاژ، الکترونهای خارج شده از کاتد را به سرعت کافی میرساند تا هنگام برخورد به آند یا دیواره شیشهای لوله، پرتو ایکس ایجاد کنند.
هرمان فون هلمهولتز معادلات ریاضی برای پرتوهای ایکس فرموله کرد. او پیش از آنکه رونتگن کشف و اعلام خود را انجام دهد، نظریه پراکندگی را مطرح کرده بود. این نظریه بر اساس نظریه الکترومغناطیسی نور شکل گرفته بود. با این حال، او با پرتوهای ایکس واقعی کار نکرد.
فیلیپ لنارد از سال ۱۸۸۸ آزمایشهایی را آغاز کرد تا ببیند آیا پرتوهای کاتدی میتوانند از لوله کروکس به بیرون و داخل هوا نفوذ کنند یا خیر. او یک لوله کروکس با «پنجرهای» در انتها از جنس آلومینیوم نازک ساخت که رو به کاتد بود تا پرتوهای کاتدی به آن برخورد کنند (که بعدها «لوله لنارد» نامیده شد). او دریافت که چیزی از آن عبور میکند که صفحات عکاسی را ظاهر کرده و باعث فلورسانس میشود. او قدرت نفوذ این پرتوها را از میان مواد مختلف اندازهگیری کرد. پیشنهاد شده است که حداقل برخی از این «پرتوهای لنارد» در واقع پرتو ایکس بودهاند.
در سال ۱۸۸۹، ایوان پولی، فیزیکدان اوکراینیتبار و مدرس فیزیک تجربی در پلیتکنیک پراگ که از سال ۱۸۷۷ در حال ساخت طرحهای مختلف لولههای پر از گاز برای بررسی خواص آنها بود، مقالهای درباره چگونگی سیاه شدن صفحات عکاسی مهر و موم شده در اثر تابشهای این لولهها منتشر کرد.
در ۸ نوامبر ۱۸۹۵، ویلهلم رونتگن، استاد فیزیک آلمانی، هنگام آزمایش با لولههای لنارد و کروکس به طور اتفاقی با پرتوهای ایکس برخورد کرد و شروع به مطالعه آنها نمود.
در ۲۸ دسامبر ۱۸۹۵، رونتگن مقاله خود را به مجله انجمن فیزیک-پزشکی وورتسبورگ ارائه کرد. این اولین مقاله نوشته شده درباره پرتوهای ایکس بود. رونتگن از این تابش با نام «X» یاد کرد تا نشان دهد که نوع ناشناختهای از تابش است. این نام باقی ماند، اگرچه بسیاری از همکارانش (با وجود مخالفت شدید رونتگن) پیشنهاد کردند که آنها را پرتوهای رونتگن بنامند.
رونتگن بلافاصله متوجه شد که پرتوهای ایکس میتوانند کاربردهای پزشکی داشته باشند. او همراه با مقاله ۲۸ دسامبر خود برای انجمن فیزیک-پزشکی، نامهای به پزشکانی که در سراسر اروپا میشناخت ارسال کرد (۱ ژانویه ۱۸۹۶).
آلن آرچیبالد کمبل-سوئینتون، مهندس برق اسکاتلندی، اولین کسی پس از رونتگن بود که یک پرتو ایکس (از یک دست) ایجاد کرد. تا ماه فوریه، تنها در آمریکای شمالی ۴۶ آزمایشگر از این تکنیک استفاده میکردند.
اولین استفاده از پرتوهای ایکس در شرایط بالینی توسط جان هال-ادواردز در بیرمنگام انگلستان در ۱۱ ژانویه ۱۸۹۶ انجام شد، زمانی که او از سوزنی که در دست یکی از همکارانش فرو رفته بود، رادیوگرافی کرد.
اولین پرتو ایکس پزشکی که در ایالات متحده گرفته شد، با استفاده از یک لوله تخلیه با طراحی پولی به دست آمد. در ژانویه ۱۸۹۶، فرانک آستین از کالج دارتموث پس از خواندن خبر کشف رونتگن، تمام لولههای تخلیه موجود در آزمایشگاه فیزیک را آزمایش کرد و دریافت که تنها لوله پولی پرتو ایکس تولید میکند.
در اوایل سال ۱۸۹۶، چند هفته پس از کشف رونتگن، ایوان رومانوویچ تارخانوف قورباغهها و حشرات را با پرتوهای ایکس تابش داد و نتیجه گرفت که این پرتوها «نه تنها عکسبرداری میکنند، بلکه بر عملکرد موجودات زنده نیز تأثیر میگذارند».
در ۳ فوریه ۱۸۹۶، گیلمن فراست، استاد پزشکی کالج، و برادرش ادوین فراست، استاد فیزیک، مچ دست ادی مککارتی را که گیلمن چند هفته قبل برای شکستگی درمان کرده بود، در معرض پرتوهای ایکس قرار دادند و تصویر حاصل از استخوان شکسته را روی صفحات عکاسی ژلاتینی که از هاوارد لانگیل، عکاس محلی علاقهمند به کار رونتگن گرفته بودند، ثبت کردند.
در ۵ فوریه ۱۸۹۶، دستگاههای تصویربرداری زنده توسط دانشمند ایتالیایی انریکو سالویونی («کریپتوسکوپ» او) و پروفسور مگی از دانشگاه پرینستون («اسکیاسکوپ» او) توسعه یافتند که هر دو از پلاتینوسیانید باریم استفاده میکردند.
در ۱۴ فوریه ۱۸۹۶، هال-ادواردز همچنین اولین کسی بود که از پرتوهای ایکس در یک عمل جراحی استفاده کرد.
توماس ادیسون، مخترع آمریکایی، بلافاصله پس از کشف رونتگن تحقیقات خود را آغاز کرد و توانایی مواد برای فلورسانس هنگام قرار گرفتن در معرض پرتوهای ایکس را بررسی کرد و دریافت که تنگستات کلسیم مؤثرترین ماده است. در مه ۱۸۹۶، او اولین دستگاه تصویربرداری زنده تولید انبوه را با نام «ویتااسکوپ» توسعه داد که بعدها فلوروسکوپ نامیده شد و به استاندارد معاینات پزشکی با پرتو ایکس تبدیل شد.
در اوت ۱۸۹۶، دکتر اچ. دی. هاکس، فارغالتحصیل کالج کلمبیا، در اثر یک نمایش پرتو ایکس دچار سوختگی شدید دست و قفسه سینه شد. این حادثه در نشریه «الکتریکال ریویو» گزارش شد و منجر به ارسال گزارشهای بسیاری از مشکلات مرتبط با پرتوهای ایکس به این نشریه گردید.
بسیاری از پزشکان ادعا میکردند که قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس هیچ تأثیری ندارد. در ۳ اوت ۱۹۰۵ در سانفرانسیسکو، کالیفرنیا، الیزابت فلیشمن، پیشگام آمریکایی اشعه ایکس، بر اثر عوارض ناشی از کار با اشعه ایکس درگذشت.
در حدود سال ۱۹۰۶، فیزیکدان چارلز بارکلا کشف کرد که اشعه ایکس میتواند توسط گازها پراکنده شود و هر عنصر دارای یک طیف اشعه ایکس مشخص است. او برای این کشف، جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۱۷ را دریافت کرد.
در سال ۱۹۱۲، ماکس فون لائو، پل نیپینگ و والتر فردریش برای اولین بار پراش اشعه ایکس توسط کریستالها را مشاهده کردند. این کشف، همراه با کارهای اولیه پل پیتر اوالد، ویلیام هنری براگ و ویلیام لارنس براگ، منجر به پیدایش حوزه کریستالوگرافی اشعه ایکس شد.
در سال ۱۹۱۳، هنری موزلی آزمایشهای کریستالوگرافی را با استفاده از اشعه ایکس ساطع شده از فلزات مختلف انجام داد و قانون موزلی را فرمولبندی کرد که فرکانس اشعه ایکس را به عدد اتمی فلز مرتبط میکند.
لامپ اشعه ایکس کولیج توسط ویلیام دی. کولیج اختراع شد. این اختراع، تابش مداوم اشعه ایکس را ممکن ساخت. لامپهای اشعه ایکس مدرن بر اساس این طراحی ساخته شدهاند و اغلب از اهداف چرخان استفاده میکنند که امکان دفع حرارت بسیار بیشتری نسبت به اهداف ثابت را فراهم میکند و در نتیجه خروجی اشعه ایکس بیشتری برای استفاده در کاربردهای پرقدرت مانند اسکنرهای سیتی اسکن چرخشی ایجاد میشود.
در سال ۱۹۱۴، ماری کوری خودروهای رادیولوژیک را برای کمک به سربازان مجروح در جنگ جهانی اول توسعه داد. این خودروها امکان تصویربرداری سریع با اشعه ایکس از سربازان مجروح را فراهم میکردند تا جراحان میدان نبرد بتوانند سریعتر و دقیقتر عمل کنند.
در سال ۱۹۰۴، جان آمبروز فلمینگ دیود گرمایونی را اختراع کرد که اولین نوع لامپ خلأ بود. این دستگاه از یک کاتد داغ استفاده میکرد که باعث جریان یافتن الکتریسیته در خلأ میشد. این ایده به سرعت در لامپهای اشعه ایکس به کار گرفته شد و از این رو لامپهای اشعه ایکس با کاتد گرم، که «لامپهای کولیج» نامیده میشوند، تا حدود سال ۱۹۲۰ به طور کامل جایگزین لامپهای کاتد سرد دردسرساز شدند.
از دهه ۱۹۲۰ تا دهه ۱۹۵۰، دستگاههای اشعه ایکس برای کمک به اندازهگیری و انتخاب کفش ساخته شدند و به فروشگاههای کفش تجاری فروخته میشدند.
یک دستگاه لیزر اشعه ایکس به عنوان بخشی از «ابتکار دفاع استراتژیک» دولت ریگان در دهه ۱۹۸۰ پیشنهاد شد، اما تنها آزمایش این دستگاه (نوعی «تفنگ» لیزری یا پرتو مرگ که توسط یک انفجار گرماهستهای تأمین انرژی میشد) نتایج قطعی نداشت. به دلایل فنی و سیاسی، کل پروژه (از جمله لیزر اشعه ایکس) از بودجه محروم شد (اگرچه بعداً توسط دولت دوم بوش به عنوان دفاع موشکی ملی با استفاده از فناوریهای متفاوت احیا شد).
رصدخانه اشعه ایکس چاندرا که در ۲۳ ژوئیه ۱۹۹۹ پرتاب شد، امکان کاوش در فرآیندهای بسیار خشن در جهان که اشعه ایکس تولید میکنند را فراهم کرده است. برخلاف نور مرئی که دید نسبتاً پایداری از جهان ارائه میدهد، جهان اشعه ایکس ناپایدار است. این جهان شامل ستارههایی است که توسط سیاهچالهها از هم دریده میشوند، برخوردهای کهکشانی، نواخترها و ستارههای نوترونی که لایههایی از پلاسما را تشکیل میدهند و سپس در فضا منفجر میشوند.
تخمین زده میشود که ۰.۴ درصد از سرطانهای فعلی در ایالات متحده ناشی از توموگرافی کامپیوتری (سیتی اسکن) انجام شده در گذشته است و این رقم با نرخ استفاده از سیتی اسکن در سال ۲۰۰۷ ممکن است تا ۱.۵ تا ۲ درصد افزایش یابد.
