Wilhelm Roentgen

Wilhelm Konrad Roentgen urodził się 27 marca 1845 roku w Dolnej Nadrenii w miasteczku Lennep w Niemczech.

W 1848r. jego rodzina przeniosła się do Holandii. W 1868 roku wstąpił na sławną politechnikę w Zurychu, która nie wymagała świadectwa dojrzałości. Początkowo nie bardzo przykładał się do studiów, ale wkrótce zmienił swoje zachowanie.

Po trzech latach studiów uzyskał dyplom inżyniera mechanika. Kilka miesięcy później Roentgen został asystentem profesora Augusta Kundta. Pod jego opieką wykonywał pracę doktorską na temat gazów. W pracowni Kundta opanował technikę eksperymentu, uczył się precyzji pomiarów i odtąd jego nawykiem stała się dokładna analiza błędów doświadczalnych.

W 1879 roku, mając już znaczny dorobek naukowy i poparcie sławnych uczonych, Hermana von Helmholtza i Gustawa Kirchhoffa, Roentgen został profesorem zwyczajnym fizyki doświadczalnej w Giessen w Hesji. Cały swój czas poświęcał pracy naukowej. W 1888 roku objął kierownictwo znakomicie wyposażonego Instytutu Fizyki na uniwersytecie w Wrzburgu, którego sześć lat później został rektorem. W tym to właśnie uniwersytecie dokonał swego największego odkrycia.

Największym odkryciem Roentgena było odkrycie promieni X. Początkowo nie wiedział, co to za promienie, stąd nazwa X.

Roentgen, jak większość wynalazców, odkrył promienie X przez przypadek. Zajmował się badaniami nad promieniami katodowymi i zainteresowało go dziwne świecenie lampy wyładowczej. Postanowił sprawdzić to zjawisko w następujący sposób:

W szklanej lampie próżniowej zostało wytworzone pomiędzy anodą i katodą pole elektryczne. Gdy tylko pole elektryczne osiągnęło odpowiednio dużą wartość elektrony opuszczały katodę i poruszając się w próżni uderzały w anodę powodując rozładowanie elektrod.

Pole elektryczne wytworzono za pomocą cewki indukcyjnej (transformatora), której uzwojenie wtórne miało 200 000 zwojów z cienkiego, a uzwojenie pierwotne kilkaset zwojów z grubego przewodu. Cewka ta była przystosowana do wytworzenia po stronie wtórnej napięcia o wartości 40 - 60 kV. Napięcie to doprowadzano do anody i katody lampy.

Cewka była zasilana z baterii o napięciu 32 V.

Prąd uzwojenia pierwotnego (ok. 20A) przerywany był 15-20 razy na sekundę za pomocą przerywacza, o platynowych kontaktach, wynalezionego przez Depreza.

Kluczowym elementem eksperymentu była szklana rura, w której wytworzono próżnię, o wartość ciśnienia 0.01Torra (mmHg), za pomocą wynalezionej kilka lat wcześniej przez A.Rapsa, pompy rtęciowej. Osiągnięcie takiej próżni zajmowało od kilku godzin do kilku dni.

Późnym wieczorem 8 listopada 1895, w ciemnym pokoju, podczas eksperymentu Roentgen zauważył słaby snop światła w pobliżu lampy wyładowczej. Światło pochodziło od kawałka papieru fluorescencyjnego leżącego w pobliżu lampy. W tym czasie takiego papieru, pokrytego warstwą platynocyjanku baru używano do detekcji promieniowania ultrafioletowego.

Początkowo, Roentgen sądził, że promienie pochodzą z wnętrza lampy. Jednak, fluorescencja nie zanikła nawet wtedy, gdy lampa została zakryta czarnym papierem. Ta obserwacja nie mogła być wyjaśniona żadnym znanym prawem fizycznym. Obudziło to drzemiący w Roentgenie talent eksperymentalny i analityczny. W kolejnych eksperymentach Roentgen umieszczał pomiędzy lampą i ekranem różne obiekty, takie jak: karty do gry, książki, kawałki drewna, przedmioty metalowe, a także własną dłoń.

W 1896 Roentgen napisał raport o nowo odkrytych przez siebie promieniach, w którym między innymi wymienił ich najważniejsze cechy:
- transmisja promieni X przez różne materiały o tej samej grubości zależy głównie od ich gęstości,
- wraz ze wzrostem grubości materiału transmisja promieni maleje,
- płytki fotograficzne są czułe na promienie X,
- w przeciwieństwie do promieni katodowych promienie X nie ulegają ugięciu w polu magnetycznym,
- promienie X powstają w miejscu, gdzie promienie katodowe trafiają w szklaną ścianę,
- generacja promieniowania zachodzi nie tylko w szkle, ale również w aluminium,
- nowe promieniowanie jest prawdopodobnie falą podłużną.

Obecnie promienie X znajdują zastosowanie głównie w medycynie (np. wykrywanie złamań kości). Wykonuje się wówczas tzw. prześwietlenie rentgenologiczne lub rentgenoskopię, jak kto woli.

Do prześwietlania służy ekran fluoryzujący, ekran rentgenologiczny , wzmacniacz elektronowy obrazu ekranowego, zazwyczaj uzupełniony przez zestaw telewizyjny.
Obecne wymagania związane z ochroną przed działaniem biologicznym promieniowania każą ograniczać do minimum prześwietlanie, szczególnie za pomocą zwykłego ekranu, i zastępować rentgenoskopię zdjęciami. Obraz na zwykłym ekranie fluoryzującym pod względem technicznym znacznie ustępuje obrazowi na błonie fotograficznej, daje jednak możność obserwacji ruchów czynnych i biernych oraz pozwala na płynną zmianę ustawienia obiektu. W pewnych wypadkach jest konieczne uzupełnienie zdjęciem.

Efekt zdjęcia rentgenowskiego wygląda mniej więcej tak: miejsce, w którym jest kość, jest białe, puste miejsca są czarne.

Ze względu na pewną szkodliwość promieni X, w czasie prześwietlenia osoby, które nie są prześwietlane, a muszą przebywać w pobliżu źródła promieniowania, zakładają specjalny kombinezon.

W 1901 Wilhelm Roentgen dostał za swoje odkrycie Nagrodę Nobla jako pierwszy z dziedziny fizyki. Była ona w pełni zasłużona, gdyż ten wynalazek jest na co dzień powszechnie używany i z pewnością uratował życie wielu ludzi.