Geschiedenis van Röntgenstraling

De vroegste experimentator waarvan wordt aangenomen dat hij (onbewust) röntgenstralen heeft geproduceerd, was actuaris William Morgan. In 1785 presenteerde hij een paper aan de Royal Society of London waarin hij de effecten beschreef van het sturen van elektrische stromen door een gedeeltelijk geëvacueerde glazen buis, wat een gloed creëerde die door röntgenstralen werd veroorzaakt. Dit werk werd verder onderzocht door Humphry Davy en zijn assistent Michael Faraday.

William Morgan

Doorgaan in Verhaler

Vóór hun ontdekking in 1895 waren röntgenstralen slechts een type niet-geïdentificeerde straling die afkomstig was van experimentele ontladingsbuizen. Ze werden opgemerkt door wetenschappers die kathodestralen onderzochten die door dergelijke buizen werden geproduceerd; dit zijn energetische elektronenbundels die voor het eerst werden waargenomen in 1869.

Veel van de vroege Crookes-buizen (uitgevonden rond 1875) straalden ongetwijfeld röntgenstralen uit, omdat vroege onderzoekers effecten opmerkten die daaraan konden worden toegeschreven. De spanning versnelde de elektronen die uit de kathode kwamen tot een voldoende hoge snelheid dat ze röntgenstralen creëerden wanneer ze de anode of de glazen wand van de buis raakten.

Hermann von Helmholtz formuleerde wiskundige vergelijkingen voor röntgenstraling. Hij postuleerde een dispersietheorie voordat Röntgen zijn ontdekking deed en aankondigde. Deze was gevormd op basis van de elektromagnetische lichttheorie. Hij werkte echter niet met daadwerkelijke röntgenstralen.

Hermann von Helmholtz

Doorgaan in Verhaler

Vanaf 1888 voerde Philipp Lenard experimenten uit om te zien of kathodestralen uit de Crookes-buis de lucht in konden gaan. Hij bouwde een Crookes-buis met een "venster" aan het uiteinde gemaakt van dun aluminium, gericht op de kathode zodat de kathodestralen ertegenaan zouden slaan (later een "Lenard-buis" genoemd). Hij ontdekte dat er iets doorheen kwam dat fotografische platen zou belichten en fluorescentie zou veroorzaken. Hij mat het doordringend vermogen van deze stralen door verschillende materialen. Er is gesuggereerd dat ten minste enkele van deze "Lenard-stralen" in feite röntgenstralen waren.

Phillipp Lenard

Doorgaan in Verhaler

In 1889 publiceerde de in Oekraïne geboren Ivan Puluj, docent experimentele natuurkunde aan de Polytechnische School van Praag, die sinds 1877 verschillende ontwerpen van gasgevulde buizen had geconstrueerd om hun eigenschappen te onderzoeken, een paper over hoe verzegelde fotografische platen donker werden wanneer ze werden blootgesteld aan de emanaties van de buizen.

Ivan Puluj

Doorgaan in Verhaler

Op 8 november 1895 stuitte de Duitse natuurkundeprofessor Wilhelm Röntgen op röntgenstralen terwijl hij experimenteerde met Lenard-buizen en Crookes-buizen, en begon ze te bestuderen.

Wilhelm Röntgen

Doorgaan in Verhaler

Op 28 december 1895 diende hij het in bij het tijdschrift van de Physical-Medical Society van Würzburg. Dit was het eerste paper dat over röntgenstralen werd geschreven. Röntgen noemde de straling "X", om aan te geven dat het een onbekend type straling was. De naam bleef hangen, hoewel veel van zijn collega's (ondanks Röntgens grote bezwaren) voorstelden om ze Röntgenstralen te noemen.

Röntgen merkte onmiddellijk op dat röntgenstralen medische toepassingen konden hebben. Samen met zijn inzending voor de Physical-Medical Society op 28 december stuurde hij op 1 januari 1896 een brief naar artsen die hij in Europa kende.

First medical X-ray

Doorgaan in Verhaler

De Schotse elektrotechnisch ingenieur Alan Archibald Campbell-Swinton is de eerste na Röntgen die een röntgenfoto (van een hand) maakte. In februari waren er alleen al in Noord-Amerika 46 experimenteerders die de techniek overnamen.

Het eerste gebruik van röntgenstralen onder klinische omstandigheden was door John Hall-Edwards in Birmingham, Engeland, op 11 januari 1896, toen hij een naald radiografeerde die in de hand van een medewerker zat.

Taking an X-ray image with early Crookes tube

Doorgaan in Verhaler

De eerste medische röntgenfoto gemaakt in de Verenigde Staten werd verkregen met behulp van een ontladingsbuis van het ontwerp van Pului. In januari 1896, na het lezen over de ontdekking van Röntgen, testte Frank Austin van Dartmouth College alle ontladingsbuizen in het natuurkundelaboratorium en ontdekte dat alleen de Pului-buis röntgenstralen produceerde.

Begin 1896, enkele weken na de ontdekking van Röntgen, bestraalde Ivan Romanovich Tarkhanov kikkers en insecten met röntgenstralen, waarbij hij concludeerde dat de stralen "niet alleen fotograferen, maar ook de levende functie beïnvloeden".

Ivan Romanovich Tarkhanov

Doorgaan in Verhaler

Op 3 februari 1896 stelden Gilman Frost, hoogleraar geneeskunde aan de universiteit, en zijn broer Edwin Frost, hoogleraar natuurkunde, de pols van Eddie McCarthy, die Gilman enkele weken eerder had behandeld voor een breuk, bloot aan de röntgenstralen en verzamelden het resulterende beeld van het gebroken bot op gelatine-fotografische platen verkregen van Howard Langill, een lokale fotograaf die ook geïnteresseerd was in het werk van Röntgen.

Op 5 februari 1896 werden live-beeldvormingsapparaten ontwikkeld door zowel de Italiaanse wetenschapper Enrico Salvioni (zijn "cryptoscoop") als professor McGie van Princeton University (zijn "Skiascoop"), beide gebruikmakend van bariumplatina-cyanide.

Op 14 februari 1896 was Hall-Edwards ook de eerste die röntgenstralen gebruikte bij een chirurgische ingreep.

Surgical removal of a bullet whose location was diagnosed with X-rays in 1897Surgical removal of a bullet whose location was diagnosed with X-rays in 1897Surgical removal of a bullet whose location was diagnosed with X-rays in 1897

Doorgaan in Verhaler

De Amerikaanse uitvinder Thomas Edison begon kort na de ontdekking van Röntgen met onderzoek en onderzocht het vermogen van materialen om te fluoresceren bij blootstelling aan röntgenstralen, waarbij hij ontdekte dat calciumtungstaat de meest effectieve substantie was. In mei 1896 ontwikkelde hij het eerste in massa geproduceerde live-beeldvormingsapparaat, zijn "Vitascope", later de fluoroscoop genoemd, die de standaard werd voor medische röntgenonderzoeken.

Thomas Edison

Doorgaan in Verhaler

In augustus 1896 liep Dr. HD. Hawks, een afgestudeerde van Columbia College, ernstige hand- en borstbrandwonden op door een röntgendemonstratie. Het werd gerapporteerd in Electrical Review en leidde tot vele andere meldingen van problemen in verband met röntgenstralen die naar de publicatie werden gestuurd.

Veel artsen beweerden dat blootstelling aan röntgenstraling helemaal geen effecten had. Op 3 augustus 1905 stierf Elizabeth Fleischman, een Amerikaanse röntgenpionier, in San Francisco, Californië, aan complicaties als gevolg van haar werk met röntgenstralen.

Elizabeth Fleischman

Doorgaan in Verhaler

Rond 1906 ontdekte de natuurkundige Charles Barkla dat röntgenstralen door gassen konden worden verstrooid en dat elk element een karakteristiek röntgenspectrum had. Hij won in 1917 de Nobelprijs voor Natuurkunde voor deze ontdekking.

Charles Barkla

Doorgaan in Verhaler

In 1912 observeerden Max von Laue, Paul Knipping en Walter Friedrich voor het eerst de diffractie van röntgenstralen door kristallen. Deze ontdekking, samen met het vroege werk van Paul Peter Ewald, William Henry Bragg en William Lawrence Bragg, vormde de basis voor het vakgebied van de röntgenkristallografie.

In 1913 voerde Henry Moseley kristallografie-experimenten uit met röntgenstralen afkomstig van verschillende metalen en formuleerde hij de wet van Moseley, die de frequentie van de röntgenstralen relateert aan het atoomnummer van het metaal.

Henry Moseley

Doorgaan in Verhaler

De Coolidge-röntgenbuis werd uitgevonden door William D. Coolidge. Het maakte de continue emissie van röntgenstralen mogelijk. Moderne röntgenbuizen zijn gebaseerd op dit ontwerp en maken vaak gebruik van roterende doelen, die een aanzienlijk hogere warmteafvoer mogelijk maken dan statische doelen, waardoor een grotere röntgenoutput kan worden gegenereerd voor gebruik in krachtige toepassingen zoals roterende CT-scanners.

In 1914 ontwikkelde Marie Curie radiologische auto's om gewonde soldaten in de Eerste Wereldoorlog te helpen. De auto's maakten snelle röntgenopnames van gewonde soldaten mogelijk, zodat chirurgen op het slagveld sneller en nauwkeuriger konden opereren.

Curie in a mobile X-ray vehicle c. 1915

Doorgaan in Verhaler

In 1904 vond John Ambrose Fleming de thermionische diode uit, het eerste type vacuümbuis. Deze gebruikte een hete kathode die een elektrische stroom in een vacuüm deed vloeien. Dit idee werd snel toegepast op röntgenbuizen, en zo vervingen röntgenbuizen met verhitte kathode, genaamd "Coolidge-buizen", rond 1920 volledig de problematische koude-kathodebuizen.

John Ambrose Fleming

Doorgaan in Verhaler

Van de jaren 1920 tot de jaren 1950 werden röntgenapparaten ontwikkeld om te helpen bij het passen van schoenen en werden ze verkocht aan commerciële schoenenwinkels.

Een röntgenlaserapparaat werd in de jaren 80 voorgesteld als onderdeel van het Strategic Defense Initiative van de regering-Reagan, maar de enige test van het apparaat (een soort laser-"blaster" of dodelijke straal, aangedreven door een thermonucleaire explosie) leverde onduidelijke resultaten op. Om technische en politieke redenen werd het algehele project (inclusief de röntgenlaser) stopgezet (hoewel het later door de tweede regering-Bush werd nieuw leven ingeblazen als National Missile Defense met gebruik van andere technologieën).

Het Chandra X-ray Observatory, gelanceerd op 23 juli 1999, maakt het mogelijk om de zeer gewelddadige processen in het universum te onderzoeken die röntgenstralen produceren. In tegenstelling tot zichtbaar licht, dat een relatief stabiel beeld van het universum geeft, is het röntgenuniversum onstabiel. Het bevat sterren die door zwarte gaten uit elkaar worden gescheurd, galactische botsingen, novae en neutronensterren die lagen plasma opbouwen die vervolgens in de ruimte exploderen.

The Chandra X-ray Observator

Doorgaan in Verhaler

Er wordt geschat dat 0,4% van de huidige gevallen van kanker in de Verenigde Staten te wijten is aan computertomografie (CT-scans) die in het verleden zijn uitgevoerd, en dat dit kan oplopen tot 1,5-2% bij het CT-gebruiksniveau van 2007.