vendredi 8 nov. 1895 vers Présent
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Les rayons X, ou rayonnement X, sont une forme pénétrante de rayonnement électromagnétique à haute énergie. La plupart des rayons X ont une longueur d'onde allant de 10 picomètres à 10 nanomètres, ce qui correspond à des fréquences comprises entre 30 pétahertz et 30 exahertz (3×1015 Hz à 3×1018 Hz) et à des énergies comprises entre 124 eV et 124 keV.
Le premier expérimentateur considéré comme ayant produit (sans le savoir) des rayons X est l'actuaire William Morgan. En 1785, il présenta un article à la Royal Society de Londres décrivant les effets du passage de courants électriques à travers un tube en verre partiellement vidé, produisant une lueur créée par des rayons X. Ces travaux furent approfondis par Humphry Davy et son assistant Michael Faraday.
Avant leur découverte en 1895, les rayons X n'étaient qu'un type de rayonnement non identifié émanant de tubes à décharge expérimentaux. Ils ont été remarqués par des scientifiques étudiant les rayons cathodiques produits par ces tubes, qui sont des faisceaux d'électrons énergétiques observés pour la première fois en 1869.
Bon nombre des premiers tubes de Crookes (inventés vers 1875) émettaient sans aucun doute des rayons X, car les premiers chercheurs ont remarqué des effets qui leur étaient attribuables ; la tension accélérait les électrons provenant de la cathode à une vitesse suffisamment élevée pour qu'ils créent des rayons X lorsqu'ils frappaient l'anode ou la paroi en verre du tube.
Hermann von Helmholtz a formulé des équations mathématiques pour les rayons X. Il a postulé une théorie de la dispersion avant que Röntgen ne fasse sa découverte et son annonce. Elle a été formée sur la base de la théorie électromagnétique de la lumière. Cependant, il n'a pas travaillé avec des rayons X réels.
À partir de 1888, Philipp Lenard a mené des expériences pour voir si les rayons cathodiques pouvaient sortir du tube de Crookes dans l'air. Il a construit un tube de Crookes avec une « fenêtre » à l'extrémité faite d'aluminium mince, faisant face à la cathode afin que les rayons cathodiques la frappent (plus tard appelé « tube de Lenard »). Il a découvert que quelque chose passait à travers, ce qui exposait les plaques photographiques et provoquait une fluorescence. Il a mesuré le pouvoir pénétrant de ces rayons à travers divers matériaux. Il a été suggéré qu'au moins certains de ces « rayons de Lenard » étaient en fait des rayons X.
En 1889, Ivan Puluj, né en Ukraine, maître de conférences en physique expérimentale à l'École polytechnique de Prague, qui construisait depuis 1877 divers modèles de tubes à gaz pour étudier leurs propriétés, a publié un article sur la façon dont les plaques photographiques scellées devenaient sombres lorsqu'elles étaient exposées aux émanations des tubes.
Le 8 novembre 1895, le professeur de physique allemand Wilhelm Röntgen est tombé sur les rayons X alors qu'il expérimentait avec des tubes de Lenard et des tubes de Crookes et a commencé à les étudier.
Le 28 décembre 1895, il l'a soumis à la revue de la Société physico-médicale de Würzburg. C'était le premier article écrit sur les rayons X. Röntgen a qualifié le rayonnement de « X », pour indiquer qu'il s'agissait d'un type de rayonnement inconnu. Le nom est resté, bien que (malgré les vives objections de Röntgen) nombre de ses collègues aient suggéré de les appeler rayons Röntgen.
Röntgen a immédiatement remarqué que les rayons X pouvaient avoir des applications médicales. Parallèlement à sa soumission du 28 décembre à la Société physico-médicale, il a envoyé une lettre aux médecins qu'il connaissait à travers l'Europe (1er janvier 1896).
L'ingénieur électricien écossais Alan Archibald Campbell-Swinton est le premier après Röntgen à créer une radiographie (d'une main). En février, 46 expérimentateurs avaient adopté la technique rien qu'en Amérique du Nord.
La première utilisation des rayons X dans des conditions cliniques a été faite par John Hall-Edwards à Birmingham, en Angleterre, le 11 janvier 1896, lorsqu'il a radiographié une aiguille coincée dans la main d'un associé.
La première radiographie médicale réalisée aux États-Unis a été obtenue à l'aide d'un tube à décharge de la conception de Pului. En janvier 1896, à la lecture de la découverte de Röntgen, Frank Austin du Dartmouth College a testé tous les tubes à décharge du laboratoire de physique et a découvert que seul le tube de Pului produisait des rayons X.
Début 1896, quelques semaines après la découverte de Röntgen, Ivan Romanovich Tarkhanov a irradié des grenouilles et des insectes avec des rayons X, concluant que les rayons « non seulement photographient, mais affectent également la fonction vivante ».
Le 3 février 1896, Gilman Frost, professeur de médecine au collège, et son frère Edwin Frost, professeur de physique, ont exposé le poignet d'Eddie McCarthy, que Gilman avait traité quelques semaines plus tôt pour une fracture, aux rayons X et ont recueilli l'image résultante de l'os cassé sur des plaques photographiques à la gélatine obtenues auprès de Howard Langill, un photographe local également intéressé par les travaux de Röntgen.
Le 5 février 1896, des dispositifs d'imagerie en direct ont été développés par le scientifique italien Enrico Salvioni (son « cryptoscope ») et le professeur McGie de l'université de Princeton (son « Skiascope »), tous deux utilisant du platinocyanure de baryum.
Le 14 février 1896, Hall-Edwards a également été le premier à utiliser les rayons X lors d'une opération chirurgicale.
L'inventeur américain Thomas Edison a commencé ses recherches peu après la découverte de Röntgen et a étudié la capacité des matériaux à fluorescer lorsqu'ils sont exposés aux rayons X, découvrant que le tungstate de calcium était la substance la plus efficace. En mai 1896, il a développé le premier dispositif d'imagerie en direct produit en série, son « Vitascope », plus tard appelé fluoroscope, qui est devenu la norme pour les examens radiologiques médicaux.
En août 1896, le Dr HD. Hawks, diplômé du Columbia College, a subi de graves brûlures à la main et à la poitrine lors d'une démonstration de rayons X. Cela a été rapporté dans l'Electrical Review et a conduit à de nombreux autres rapports de problèmes associés aux rayons X envoyés à la publication.
De nombreux médecins prétendaient qu'il n'y avait aucun effet lié à l'exposition aux rayons X. Le 3 août 1905 à San Francisco, en Californie, Elizabeth Fleischman, pionnière américaine des rayons X, est décédée des suites de complications liées à son travail avec les rayons X.
Vers 1906, le physicien Charles Barkla a découvert que les rayons X pouvaient être diffusés par des gaz et que chaque élément possédait un spectre de rayons X caractéristique. Il a remporté le prix Nobel de physique en 1917 pour cette découverte.
En 1912, Max von Laue, Paul Knipping et Walter Friedrich ont observé pour la première fois la diffraction des rayons X par des cristaux. Cette découverte, associée aux premiers travaux de Paul Peter Ewald, William Henry Bragg et William Lawrence Bragg, a donné naissance au domaine de la cristallographie aux rayons X.
En 1913, Henry Moseley a réalisé des expériences de cristallographie avec des rayons X émanant de divers métaux et a formulé la loi de Moseley, qui relie la fréquence des rayons X au numéro atomique du métal.
Le tube à rayons X de Coolidge a été inventé par William D. Coolidge. Il a rendu possible l'émission continue de rayons X. Les tubes à rayons X modernes sont basés sur cette conception, utilisant souvent des cibles rotatives qui permettent une dissipation thermique nettement supérieure à celle des cibles statiques, autorisant ainsi une production de rayons X plus importante pour une utilisation dans des applications à haute puissance telles que les scanners CT rotatifs.
En 1914, Marie Curie a développé des voitures radiologiques pour soutenir les soldats blessés pendant la Première Guerre mondiale. Ces voitures permettaient une imagerie rapide par rayons X des soldats blessés afin que les chirurgiens sur le champ de bataille puissent opérer rapidement et avec plus de précision.
En 1904, John Ambrose Fleming a inventé la diode thermoïonique, le premier type de tube à vide. Elle utilisait une cathode chaude qui provoquait la circulation d'un courant électrique dans le vide. Cette idée a été rapidement appliquée aux tubes à rayons X, et par conséquent, les tubes à rayons X à cathode chauffée, appelés « tubes de Coolidge », ont complètement remplacé les tubes à cathode froide problématiques vers 1920.
Des années 1920 aux années 1950, des appareils à rayons X ont été développés pour aider à l'essayage de chaussures et ont été vendus à des magasins de chaussures commerciaux.
Un dispositif laser à rayons X a été proposé dans le cadre de l'Initiative de défense stratégique de l'administration Reagan dans les années 1980, mais le seul test du dispositif (une sorte de « blaster » laser ou rayon de la mort, alimenté par une explosion thermonucléaire) a donné des résultats non concluants. Pour des raisons techniques et politiques, le projet global (y compris le laser à rayons X) a été privé de financement (bien qu'il ait été relancé plus tard par la seconde administration Bush sous le nom de Défense antimissile nationale utilisant des technologies différentes).
L'observatoire de rayons X Chandra, lancé le 23 juillet 1999, permet l'exploration des processus très violents dans l'univers qui produisent des rayons X. Contrairement à la lumière visible, qui donne une vue relativement stable de l'univers, l'univers des rayons X est instable. Il présente des étoiles déchirées par des trous noirs, des collisions galactiques, des novae et des étoiles à neutrons qui accumulent des couches de plasma qui explosent ensuite dans l'espace.
On estime que 0,4 % des cancers actuels aux États-Unis sont dus à la tomodensitométrie (scanners CT) réalisée par le passé et que ce chiffre pourrait atteindre 1,5 à 2 % avec les taux d'utilisation des scanners CT de 2007.
