X射线的历史

最早被认为（无意中）产生X射线的实验者是精算师威廉·摩根（William Morgan）。1785年，他向伦敦皇家学会提交了一篇论文，描述了电流通过部分真空玻璃管产生的效应，这种效应产生了一种由X射线引起的光芒。这项工作后来由汉弗里·戴维（Humphry Davy）及其助手迈克尔·法拉第（Michael Faraday）进一步探索。

William Morgan

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在1895年被发现之前，X射线只是从实验放电管中发出的一种未识别辐射。科学家们在研究由这些管子产生的阴极射线（即1869年首次观察到的高能电子束）时注意到了它们。

许多早期的克鲁克斯管（发明于1875年左右）无疑辐射出了X射线，因为早期研究人员注意到了可归因于它们的效应；电压使来自阴极的电子加速到足够高的速度，当它们撞击阳极或管壁时，就会产生X射线。

赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）为X射线制定了数学方程。他在伦琴（Röntgen）做出发现并宣布之前就提出了色散理论。该理论是在光的电磁理论基础上形成的。然而，他并没有使用实际的X射线进行研究。

Hermann von Helmholtz

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从1888年开始，菲利普·勒纳德（Philipp Lenard）进行了实验，以观察阴极射线是否能从克鲁克斯管穿出进入空气。他制造了一个克鲁克斯管，其末端有一个由薄铝制成的“窗口”，正对着阴极，以便阴极射线撞击它（后来被称为“勒纳德管”）。他发现有东西穿过了窗口，能够使照相底片曝光并引起荧光。他测量了这些射线穿透各种材料的能力。有人认为，这些“勒纳德射线”中至少有一部分实际上是X射线。

Phillipp Lenard

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1889年，出生于乌克兰的伊万·普鲁伊（Ivan Puluj）——布拉格理工学院的实验物理学讲师，自1877年以来一直致力于构建各种设计的气体填充管以研究其特性——发表了一篇论文，论述了密封的照相底片在暴露于管中发出的射线时是如何变暗的。

Ivan Puluj

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1895年11月8日，德国物理学教授威廉·伦琴（Wilhelm Röntgen）在用勒纳德管和克鲁克斯管进行实验时偶然发现了X射线，并开始对其进行研究。

Wilhelm Röntgen

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1895年12月28日，伦琴将其提交给维尔茨堡物理医学学会期刊。这是第一篇关于X射线的论文。伦琴将这种辐射称为“X”，以表示它是一种未知的辐射类型。这个名字沿用了下来，尽管（尽管伦琴强烈反对）他的许多同事建议将其称为伦琴射线。

伦琴立即注意到X射线可以有医学应用。除了12月28日提交给物理医学学会的论文外，他还给欧洲各地的医生写了一封信（1896年1月1日）。

First medical X-ray

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苏格兰电气工程师艾伦·阿奇博尔德·坎贝尔-斯温顿（Alan Archibald Campbell-Swinton）是继伦琴之后第一个制作出X光照片（手部）的人。仅在二月份，北美就有46名实验者采用了这项技术。

1896年1月11日，约翰·霍尔-爱德华兹（John Hall-Edwards）在英国伯明翰首次在临床条件下使用X射线，当时他为一名同事手部扎入的针头拍摄了X光片。

Taking an X-ray image with early Crookes tube

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美国第一张医学X光片是使用普鲁伊设计的放电管获得的。1896年1月，在读到伦琴的发现后，达特茅斯学院的弗兰克·奥斯汀（Frank Austin）测试了物理实验室里的所有放电管，发现只有普鲁伊管能产生X射线。

1896年初，在伦琴发现X射线几周后，伊万·罗曼诺维奇·塔尔汉诺夫（Ivan Romanovich Tarkhanov）用X射线照射青蛙和昆虫，得出结论称这些射线“不仅能拍照，还会影响生命机能”。

Ivan Romanovich Tarkhanov

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1896年2月3日，该学院医学教授吉尔曼·弗罗斯特（Gilman Frost）和他的兄弟、物理学教授埃德温·弗罗斯特（Edwin Frost）将埃迪·麦卡锡（Eddie McCarthy）的手腕暴露在X射线下——吉尔曼几周前曾为他治疗过骨折——并从当地摄影师霍华德·兰吉尔（Howard Langill，他也对伦琴的工作感兴趣）那里获得的明胶照相底片上收集了骨折部位的图像。

1896年2月5日，意大利科学家恩里科·萨尔维奥尼（Enrico Salvioni，他的“隐形镜”）和普林斯顿大学的麦基教授（Professor McGie，他的“透视镜”）都开发出了实时成像设备，两者都使用了铂氰化钡。

1896年2月14日，霍尔-爱德华兹也成为第一个在外科手术中使用X射线的人。

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

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美国发明家托马斯·爱迪生（Thomas Edison）在伦琴发现X射线后不久就开始了研究，并调查了材料在暴露于X射线时的荧光能力，发现钨酸钙是最有效的物质。1896年5月，他开发了第一台大规模生产的实时成像设备，即他的“维塔镜”（Vitascope），后来被称为荧光镜，它成为了医学X射线检查的标准。

Thomas Edison

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1896年8月，哥伦比亚学院毕业生HD·霍克斯（HD. Hawks）博士在一次X射线演示中遭受了严重的手部和胸部灼伤。此事在《电气评论》（Electrical Review）上进行了报道，并导致许多其他与X射线相关的问题报告被发送到该刊物。

许多医生声称X射线照射根本没有任何影响。1905年8月3日，美国X射线先驱伊丽莎白·弗莱施曼（Elizabeth Fleischman）在加利福尼亚州旧金山因从事X射线工作导致的并发症去世。

Elizabeth Fleischman

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大约在1906年，物理学家查尔斯·巴克拉（Charles Barkla）发现X射线可以被气体散射，并且每种元素都有其特征性的X射线光谱。他因这一发现获得了1917年诺贝尔物理学奖。

Charles Barkla

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1912年，马克斯·冯·劳厄（Max von Laue）、保罗·克尼平（Paul Knipping）和沃尔特·弗里德里希（Walter Friedrich）首次观察到X射线通过晶体产生的衍射现象。这一发现，连同保罗·彼得·埃瓦尔德（Paul Peter Ewald）、威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg）和威廉·劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg）的早期工作，催生了X射线晶体学领域。

1913年，亨利·莫塞莱（Henry Moseley）利用各种金属发出的X射线进行了晶体学实验，并总结出了莫塞莱定律，该定律揭示了X射线频率与金属原子序数之间的关系。

Henry Moseley

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柯立芝X射线管由威廉·D·柯立芝（William D. Coolidge）发明。它使得X射线的连续发射成为可能。现代X射线管均基于此设计，通常采用旋转靶，与静态靶相比，其散热性能显著提高，从而允许在旋转CT扫描仪等高功率应用中输出更高剂量的X射线。

1914年，玛丽·居里（Marie Curie）开发了放射线车，以支援第一次世界大战中受伤的士兵。这些车辆可以对受伤士兵进行快速X射线成像，从而使战场外科医生能够更迅速、更准确地进行手术。

Curie in a mobile X-ray vehicle c. 1915

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1904年，约翰·安布罗斯·弗莱明（John Ambrose Fleming）发明了热电子二极管，这是第一种真空管。它利用热阴极使电流在真空中流动。这一理念很快被应用于X射线管，因此，被称为“柯立芝管”的热阴极X射线管在1920年左右完全取代了麻烦的冷阴极管。

John Ambrose Fleming

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从20世纪20年代到50年代，人们开发了X射线机来辅助鞋子试穿，并将其出售给商业鞋店。

X射线激光装置曾作为里根政府20世纪80年代“战略防御倡议”的一部分被提出，但该装置（一种由热核爆炸驱动的激光“爆能枪”或死亡射线）的唯一一次测试结果并不确定。出于技术和政治原因，整个项目（包括X射线激光）被停止拨款（尽管后来被布什政府以国家导弹防御系统的名义，利用不同技术重新启动）。

钱德拉X射线天文台于1999年7月23日发射升空，它使人类能够探索宇宙中产生X射线的剧烈过程。与提供相对稳定宇宙视图的可见光不同，X射线宇宙是不稳定的。它展现了被黑洞撕裂的恒星、星系碰撞、新星爆发，以及积聚等离子体层并随后在太空中爆炸的中子星。

The Chandra X-ray Observator

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据估计，美国目前0.4%的癌症病例是由过去进行的计算机断层扫描（CT扫描）引起的，随着2007年CT使用率的增加，这一比例可能会上升至1.5%-2%。