vin. nov. 8, 1895 până la Prezent
United Kingdom, U.S., Germany, France, Worldwide
Razele X, sau radiațiile X, reprezintă o formă penetrantă de radiație electromagnetică de înaltă energie. Majoritatea razelor X au o lungime de undă cuprinsă între 10 picometri și 10 nanometri, corespunzând unor frecvențe în intervalul de la 30 petahertzi la 30 exahertzi (3×1015 Hz până la 3×1018 Hz) și energii în intervalul de la 124 eV la 124 keV.
Cel mai vechi experimentator despre care se crede că a produs (fără să știe) raze X a fost actuarul William Morgan. În 1785, el a prezentat o lucrare Societății Regale din Londra, descriind efectele trecerii curenților electrici printr-un tub de sticlă parțial vidat, producând o strălucire creată de razele X. Această lucrare a fost explorată ulterior de Humphry Davy și asistentul său Michael Faraday.
Înainte de descoperirea lor în 1895, razele X erau doar un tip de radiație neidentificată care emana din tuburile experimentale de descărcare. Ele au fost observate de oamenii de știință care investigau razele catodice produse de astfel de tuburi, care sunt fascicule energetice de electroni observate pentru prima dată în 1869.
Multe dintre primele tuburi Crookes (inventate în jurul anului 1875) au radiat, fără îndoială, raze X, deoarece primii cercetători au observat efecte care le puteau fi atribuite; tensiunea accelera electronii care veneau de la catod la o viteză suficient de mare încât creau raze X atunci când loveau anodul sau peretele de sticlă al tubului.
Hermann von Helmholtz a formulat ecuații matematice pentru razele X. El a postulat o teorie a dispersiei înainte ca Röntgen să facă descoperirea și anunțul său. Aceasta a fost formată pe baza teoriei electromagnetice a luminii. Totuși, el nu a lucrat cu raze X propriu-zise.
Începând cu 1888, Philipp Lenard a efectuat experimente pentru a vedea dacă razele catodice pot trece din tubul Crookes în aer. El a construit un tub Crookes cu o „fereastră” la capăt făcută din aluminiu subțire, orientată spre catod, astfel încât razele catodice să o lovească (numit ulterior „tub Lenard”). El a descoperit că ceva trecea prin ea, ceea ce expunea plăcile fotografice și provoca fluorescență. El a măsurat puterea de penetrare a acestor raze prin diverse materiale. S-a sugerat că cel puțin unele dintre aceste „raze Lenard” erau, de fapt, raze X.
În 1889, Ivan Puluj, născut în Ucraina, lector de fizică experimentală la Politehnica din Praga, care din 1877 construia diverse modele de tuburi umplute cu gaz pentru a le investiga proprietățile, a publicat o lucrare despre modul în care plăcile fotografice sigilate deveneau întunecate atunci când erau expuse la emanațiile tuburilor.
Pe 8 noiembrie 1895, profesorul german de fizică Wilhelm Röntgen a dat peste razele X în timp ce experimenta cu tuburi Lenard și tuburi Crookes și a început să le studieze.
Pe 28 decembrie 1895, a trimis-o revistei Societății Fizico-Medicale din Würzburg. Aceasta a fost prima lucrare scrisă despre razele X. Röntgen s-a referit la radiație ca „X”, pentru a indica faptul că era un tip necunoscut de radiație. Numele a rămas, deși (în ciuda obiecțiilor puternice ale lui Röntgen) mulți dintre colegii săi au sugerat să fie numite raze Röntgen.
Röntgen a observat imediat că razele X ar putea avea aplicații medicale. Împreună cu trimiterea sa din 28 decembrie către Societatea Fizico-Medicală, el a trimis o scrisoare medicilor pe care îi cunoștea în Europa (1 ianuarie 1896).
Inginerul electrician scoțian Alan Archibald Campbell-Swinton este primul după Röntgen care a creat o radiografie (a unei mâini). Până în februarie, existau 46 de experimentatori care adoptaseră tehnica doar în America de Nord.
Prima utilizare a razelor X în condiții clinice a fost făcută de John Hall-Edwards în Birmingham, Anglia, la 11 ianuarie 1896, când a radiografiat un ac înfipt în mâna unui asociat.
Prima radiografie medicală realizată în Statele Unite a fost obținută folosind un tub de descărcare cu designul lui Pului. În ianuarie 1896, citind despre descoperirea lui Röntgen, Frank Austin de la Dartmouth College a testat toate tuburile de descărcare din laboratorul de fizică și a descoperit că doar tubul Pului producea raze X.
La începutul anului 1896, la câteva săptămâni după descoperirea lui Röntgen, Ivan Romanovici Tarhanov a iradiat broaște și insecte cu raze X, concluzionând că razele „nu doar fotografiază, ci afectează și funcțiile vitale”.
Pe 3 februarie 1896, Gilman Frost, profesor de medicină la colegiu, și fratele său Edwin Frost, profesor de fizică, au expus încheietura lui Eddie McCarthy, pe care Gilman îl tratase cu câteva săptămâni mai devreme pentru o fractură, la razele X și au colectat imaginea rezultată a osului rupt pe plăci fotografice cu gelatină obținute de la Howard Langill, un fotograf local interesat și el de munca lui Röntgen.
Pe 5 februarie 1896, dispozitivele de imagistică în timp real au fost dezvoltate atât de omul de știință italian Enrico Salvioni („criptoscopul” său), cât și de profesorul McGie de la Universitatea Princeton („Skiascopul” său), ambele folosind platinocianură de bariu.
Pe 14 februarie 1896, Hall-Edwards a fost, de asemenea, primul care a folosit razele X într-o operație chirurgicală.
Inventatorul american Thomas Edison a început cercetările la scurt timp după descoperirea lui Röntgen și a investigat capacitatea materialelor de a deveni fluorescente atunci când sunt expuse la raze X, descoperind că tungstatul de calciu era cea mai eficientă substanță. În mai 1896, el a dezvoltat primul dispozitiv de imagistică în timp real produs în masă, „Vitascopul” său, numit ulterior fluoroscop, care a devenit standardul pentru examinările medicale cu raze X.
În august 1896, dr. HD. Hawks, absolvent al Columbia College, a suferit arsuri grave la mână și piept în urma unei demonstrații cu raze X. Acest lucru a fost raportat în Electrical Review și a dus la multe alte rapoarte despre probleme asociate cu razele X trimise publicației.
Mulți medici susțineau că expunerea la raze X nu are niciun efect. La 3 august 1905, în San Francisco, California, Elizabeth Fleischman, pionieră americană în domeniul razelor X, a murit din cauza complicațiilor rezultate în urma muncii sale cu raze X.
În jurul anului 1906, fizicianul Charles Barkla a descoperit că razele X pot fi împrăștiate de gaze și că fiecare element are un spectru caracteristic de raze X. El a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1917 pentru această descoperire.
În 1912, Max von Laue, Paul Knipping și Walter Friedrich au observat pentru prima dată difracția razelor X prin cristale. Această descoperire, împreună cu lucrările timpurii ale lui Paul Peter Ewald, William Henry Bragg și William Lawrence Bragg, a dat naștere domeniului cristalografiei cu raze X.
În 1913, Henry Moseley a efectuat experimente de cristalografie cu raze X emanate din diverse metale și a formulat legea lui Moseley, care corelează frecvența razelor X cu numărul atomic al metalului.
Tubul cu raze X Coolidge a fost inventat de William D. Coolidge. Acesta a făcut posibilă emisia continuă de raze X. Tuburile moderne cu raze X se bazează pe acest design, folosind adesea ținte rotative care permit o disipare a căldurii semnificativ mai mare decât țintele statice, permițând astfel o cantitate mai mare de raze X pentru utilizarea în aplicații de mare putere, cum ar fi scanerele CT rotative.
În 1914, Marie Curie a dezvoltat mașini radiologice pentru a sprijini soldații răniți în Primul Război Mondial. Mașinile permiteau radiografierea rapidă a soldaților răniți, astfel încât chirurgii de pe câmpul de luptă să poată opera rapid și mai precis.
În 1904, John Ambrose Fleming a inventat dioda termionică, primul tip de tub vidat. Acesta folosea un catod fierbinte care determina curgerea unui curent electric în vid. Această idee a fost aplicată rapid tuburilor cu raze X, astfel încât tuburile cu raze X cu catod încălzit, numite „tuburi Coolidge”, au înlocuit complet tuburile cu catod rece problematice până în jurul anului 1920.
Din anii 1920 până în anii 1950, au fost dezvoltate aparate cu raze X pentru a ajuta la probarea încălțămintei și au fost vândute magazinelor comerciale de încălțăminte.
Un dispozitiv laser cu raze X a fost propus ca parte a Inițiativei de Apărare Strategică a Administrației Reagan în anii 1980, dar singurul test al dispozitivului (un fel de „blaster” laser sau rază a morții, alimentat de o explozie termonucleară) a dat rezultate neconcludente. Din motive tehnice și politice, proiectul general (inclusiv laserul cu raze X) a fost privat de finanțare (deși a fost ulterior reluat de a doua Administrație Bush sub numele de Apărare Națională Antirachetă, folosind tehnologii diferite).
Observatorul de raze X Chandra, lansat pe 23 iulie 1999, a permis explorarea proceselor foarte violente din univers care produc raze X. Spre deosebire de lumina vizibilă, care oferă o vedere relativ stabilă a universului, universul razelor X este instabil. Acesta prezintă stele sfâșiate de găuri negre, coliziuni galactice și nove, precum și stele neutronice care acumulează straturi de plasmă care apoi explodează în spațiu.
Se estimează că 0,4% din cancerele actuale din Statele Unite se datorează tomografiei computerizate (scanări CT) efectuate în trecut și că acest procent ar putea crește până la 1,5-2% având în vedere ratele de utilizare a CT din 2007.
