Лекции статьи посвящение к Белградскому изданию 1956 г

К ВОПРОСУ О РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧЕНИИ*


Обнаружив неожиданное поведение различных металлов при отражении рентгеновских лучей (см. Electrical Review за 1 Апреля 1896 г.), я попытался разобраться с некоторыми все еще сомнительными моментами. Так как на этот раз казалось крайне необходимым установить точный порядок металлов относительно их отражательной способности, то, отложив определение величины эффектов на будущее, я несколько модифицировал прибор и методику, описанные в упомянутой работе. Каждая отражательная пластина выполнена не как прежде из одного металла, а из двух, отражательные способности которых следовало сравнить. Пластины из двух исследуемых металлов крепили на свинцовой пластине таким образом, что отражающую поверхность линия их соединения разделяла на две половины. Кроме того, во избежание распространения и смешивания лучей, отражаемых от обеих половин, толстая свинцовая пластина, установленная посередине свинцовой камеры, разделяла ее на два отделения. Были предприняты меры, чтобы по возможности была однородной плотность падающих на отражающие поверхности лучей, и с этой целью окружающая лампу стеклянная трубка была приподнята так, чтобы выставлялось лишь полусферическое дно лампы. Лампу размещали как можно точнее по центру, чтобы в равной мере подвергать облучению обе половины отражающей пластины.
Так как в предыдущих опытах я по недосмотру не получил результат по железу, я путем сравнения с медью попытался выяснить его положение в ряду, использовав пластину из этих двух металлов. Опыты показали, что железо отражает почти также как медь, но надежно определить этим методом, какой из металлов отражает лучше, было невозможно. Далее, по той же методике я пробовал найти, что лучше отражает: олово или свинец. Выполнил три опыта, и в каждом случае металлы вели себя почти одинаково, но кажется, олово чуть-чуть лучше. И в конце мною были изучены сравнительные свойства магния и цинка. Судя по результатам, магний отражает несколько лучше.
В силу важности данного соотношения металлов я пока не удовлетворен используемой установкой и попытаюсь продумать прибор, который устранит все нынешние недостатки. Обнаружил, что можно сократить время экспозиции до нескольких минут с помощью флуоресцентной бумаги.
В предыдущих сообщениях я лишь намекал о практической важности применения подходящих отражателей. Вероятно, кто-то придет к заключению, что выигрыш, например, от цинкового отражателя будет мал, так как при условиях описанных раннее опытов цинк отражает только три процента падающих лучей. Конечно, это ошибочный вывод.
Прежде всего следует помнить, что в упомянутых прежде примерах угол падения составлял 45 градусов, и что при больших углах будет отражаться более значительная часть лучей.
Точный закон отражения еще надлежит определить. Теперь предположим, что теневое изображение объекта получают на расстоянии D. Чтобы добиться контрастного теневого изображения, это расстояние должно быть не менее двух футов, а я прихожу к все большей и большей необходимости использовать еще большие расстояния. Если ради простоты рассмотреть сферические лампу и электрод, то излучение будет однородным во все стороны, а любой элемент поверхности сферы радиусом D, очерченной вокруг электрода, примет равное количество лучей. Полная поверхность такой сферы равна 4 п D2 . Объект, теневое изображение которого следует получить, может иметь небольшую площадь а, на которую из всех испускаемых лучей попадает лишь незначительная часть, определяемая соотношением (a / (44 п D2 ). В действительности нельзя допускать меньшее, чем (a / (44 п D2 ), эффективное отношение. Но даже в случае, если D очень большое, а объект, т. е. площадь (X, мал, отношение (a / (D2 п) может быть столь незначительным, что посредством подходящего отражателя можно сконцентрировать на площади а такое количество лучей, которое в несколько раз превысит количество лучей, попадающих на нее без отражателя. И это при том, что мы можем отражать лишь несколько процентов всех падающих лучей.
В качестве доказательства эффективности такого отражателя представлен снимок плеча и ребер человека. В эксперименте использовали воронкообразный цинковый отражатель высотой два фута с пятидюймовым отверстием в днище и 23-дюймовым в верхней части. Полностью подобную ранее описанным трубку подвешивали в отражателе таким образом, что выше его находился лишь статический экран трубки. Точное расстояние от электрода до чувствительной пластины составляло четыре с половиной фута. Расстояние от конца трубки до пластины — три с половиной фута. Продолжительность экспозиции 40 минут. Все кости: плечо и ребра, были отчетливо видны на пластине, но мне трудно судить, насколько четко они отобразятся на оттиске в журнале. С тем, чтобы лучше продемонстрировать достигнутый прогресс, я выбрал тот же объект, что и в первой по данному исследованию статье в Electrical Review. Наилучшими показателями успеха в этом случае служат расстояние, увеличенное более, чем в два раза, и время экспозиции меньше получаса. Но основное значение отражателя в том, что он позволяет использовать много ламп, не ухудшая точность и четкость изображения, а также в концентрации большого количества излучения на очень маленькой площади.
С тех пор, как два профессора, Генри и Сальвони, предложили использовать фосфоресцирующие или флуоресцирующие вещества применительно к чувствительной пленке, я обнаружил, что сокращение времени экспозиции до нескольких минут или даже секунд — дело несложное. По-видимому, внедренный недавно Эдисоном и выпускаемый господами Эйлсуэртом и Джексоном вольфрамат кальция — пока самое чувствительное вещество. Мною получен и использован в ряде испытаний его образец. Он бесспорно флуоресцирует лучше, чем цианоплатинит бария, но из-за размера кристаллов и неизбежно неровного распределения на бумаге, он не оставляет четкого отпечатка. Для использования применительно к чувствительным пленкам вольфрамат кальция следует размалывать до очень тонкого порошка, и каким-то образом добиваться его равномерного распределения. Для получения достаточно четких контуров также необходимо крепко прижимать бумагу к пленке по всей пластине. Видимо, флуоресценция этого вещества зависит от особого излучения, потому что испытания с несколькими лампами, которые прекрасно работали в иных обстоятельствах, не дали очень хорошего результата, а я едва не получил ложный отпечаток.
Однако, одна или две лампы воздействовали на него очень сильно. Отпечаток руки делали с расстояния около шести футов от лампы при экспозиции меньше минуты, но даже при этом пластина оказалась передержанной. Затем с расстояния 12 футов от конца трубки при пятиминутной экспозиции был сделан отпечаток грудной клетки человека. На проявленной пластине ребра были видны четко, но контуры были нерезкие. Далее, при получении отпечатка грудной клетки помощника на расстоянии четырех футов от лампы была использована трубка с уже описанным цинковым отражателем. При этом эксперименте лампа была излишне деформирована, и ее разорвало из-за большого внутреннего давления в месте пятна бомбардирующих потоков. Такая авария часто случается при слишком сильно деформированных лампах, при этом внешними предвестниками ее являются возросшая активность газа в трубке, который выглядит как пар, и быстрый нагрев самой трубки. По- видимому, вызывающий необычно большой рост внутреннего давления на стеклянную стенку процесс является следствием воздействия, противоположного тому, которое отмечали Крукс и Споттисвуд, и процесс этот очень быстрый. По этой причине экспериментатору необходимо внимательно следить за подобными зловещими сигналами и незамедлительно понижать потенциал. Вследствие безвременной кончины лампы в последнем описанном опыте экспозиция длилась лишь одну минуту. Тем не менее, был получен очень контрастный отпечаток скелета грудной клетки, на котором видны правые и левые ребра и прочие подробности. Но вновь по сравнению с обычным процессом без фосфоресцентного подсвечивающего устройства значительно менее резкими были контуры, хотя флуоресцентная бумага была крепко прижата к пленке. Из предшествующего описания очевидно, что при использовании вышеупомянутых средств для сокращения времени экспозиции толщина объекта не имеет очень большого значения.
При наблюдении за воздействием на флуоресцентный экран из вольфрамата кальция мне пришла в голову еще более интересная мысль о качестве этого химиката. Такого рода экрану вместе с бумажной камерой дали причудливое название "флюороскоп". На самом деле это криптоскоп Сальвиони без объектива, что большой недостаток. Дабы оценить характеристики экрана, необходимо работать по ночам, когда спустя длительное время глаз привыкнет к темноте и приобретет способность замечать на экране слабые эффекты. Однажды качество экрана было особенно замечательным. Его освещали с расстояния 20 футов, но даже с 40 футов я все еще мог различать тусклую тень, проходящую через поле зрения при движении руки перед прибором. Наблюдая примерно с трех футов от лампы просвечивание тела помощника я мог легко различать позвоночный столб в верхней части тела, которая была прозрачнее. В нижней части тела столб и остальное были практически неразличимы. Ребра были лишь едва видны. Отчетливо заметны были кости шеи, и сквозь тело помощника можно было очень легко увидеть квадратную медную пластину, когда ее двигали вверх и вниз перед лампой. При наблюдении сквозь голову видны были только контур черепа и подбородок, хотя поле зрения все еще было ярким. Все-таки все выглядело расплывчатым. Это показывает, что усиление флуоресценции не очень-то много дает при осмотре внутренних частей тела. Скорее решение этой задачи будет найдено после получения очень мощных излучений, способных давать более контрастные теневые изображения. Полагаю, что указал верный путь к достижению результата. Хотя необходимо признать замечательный показатель экрана при использованных мною приспособлениях, тем не менее, я убедился в его ограниченном значении для исследования. Кости конечностей различимы, но не так отчетливо, как на фотографическом отпечатке. Однако, со временем с помощью сильного излучения и хороших отражателей подобные флуоресцентные экраны могут стать ценными инструментами для исследования. Несколько недель назад, когда я наблюдал, как на значительном расстоянии от лампы вспыхивает небольшой экран из цианоплатинита бария, я сказал своим друзьям, что, по- видимому, посредством такого экрана можно будет наблюдать за движущимися по улице объектами. Теперь эта возможность кажется мне намного ближе, чем тогда. Сорок футов — порядочная ширина для улицы, а на таком расстоянии от единственной лампы экран слабо светится. Привожу эту странную мысль только в качестве иллюстрации, насколько научные разработки могут повлиять даже на наши нравы и привычки.
Возможно, вскоре каждый из нас настолько свыкнется с таким положением вещей, что не будет испытывать ни малейшего смущения, сознавая, что бестактные наблюдатели пристально рассматривают его скелет или иные особенности. Флуоресцентные экраны помогают получить представление о рабочем режиме лампы. С помощью подобного экрана, разместив между ним и лампой объектив и меняя фокусное расстояние, я надеялся найти подтверждение преломления. К своему разочарованию, мне не удалось увидеть никаких его признаков, хотя теневое изображение объектива наблюдалось с 20 футов. Также тщетным оказалось применение экрана с целью регистрации эффектов отражения и дифракции.