Лекции статьи посвящение к Белградскому изданию 1956 г

О ВРЕДОНОСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ТРУБОК ЛЕНАРДА И РЕНТГЕНА*


В связи с быстрым развитием использования трубок Ленарда и Рентгена или ламп Крукса либо в качестве медицинского оборудования, либо как инструментов для лабораторных исследований желательно, особенно в связи с возможностью определенных вредных воздействий на человеческие ткани, исследовать природу этих влияний, чтобы выяснить условия их вероятного проявления и, — что более важно для практиков, — чтобы исключить все возможные травмы и повреждения путем соблюдения определенных правил и применения надежных средств и надлежащих мер.
Как я указывал в предыдущем сообщении (см. Electrical Review за 2 Декабря 1896), не следует препятствовать экспериментаторам свободно применять Рентгеновские лучи из страха отравлений или вредоносных воздействий, и совершенно неправильно давать волю экспрессии подобного рода, которая может тормозить прогресс и создать предубеждение против этого открытия, которое уже принесло немало пользы и обещает намного больше. Но нельзя отрицать, что столь же неправильным будет игнорировать опасности, которые как мы теперь знаем, действительно существуют. Я считаю наиболее необходимым осознавать эти опасности, так как я предвижу распространение применения новых устройств, способных порождать лучи несравненно более высокой энергии. В научных лабораториях инструменты обычно находятся в руках людей, умеющих с ними работать и способных приблизительно оценивать величину эффектов, и при нынешнем уровне наших знаний непринятия необходимых предосторожностей не следует особенно опасаться. Но медики, высоко оценившие неисчислимые выгоды, проистекающие от правильного применения этого нового принципа, а также многочисленные любители, очарованные красотой этих новых явлений, которые все страстно стремятся экспериментировать в только что открытых областях, но при этом многие из них естественно не вооружены специальными познаниями в электротехнике, — всем им очень нужна достоверная информация от специалистов, и главным образом для них и написаны эти строки. Кроме того, в виду все еще неполных знаний об этих лучах, я хочу, чтобы нижеследующие утверждения рассматривались без какой-либо иной авторитетности, нежели та, что основана на добросовестности моих исследований и вере в точность моих чувств и наблюдений.
Еще тогда, когда стало известно об открытии Профессора Рентгена, я провел исследования в указанных им направлениях и с применением улучшенного аппарата, дающего лучи гораздо большей интенсивности, чем позволяли получать обычные устройства. Как правило, от моих ламп можно было видеть тень руки на фосфоресцентном экране на расстояниях в 40 или 50 футов или даже больше, и я и мои помощники подвергались воздействию этих ламп каждый раз в течение нескольких часов. И хотя это происходило каждый день, не было отмечено никакого самого незначительного вредного влияния — пока принимались определенные меры предосторожности. Напротив, было ли то совпадением, влиянием лучей или же некоей вторичной причины, возникающей при работе ламп, — как например генерации озона, — мое собственное здоровье и здоровье двух других людей, которые ежедневно находились под влиянием лучей, в большей или меньшей степени, заметно улучшилось и, какова бы ни была причина, факт, что беспокоивший меня кашель, которым я постоянно страдал, исчез полностью, и похожее улучшение наступило и у другого человека.
При получении фотографических изображений или исследовании лучей при помощи фос- форесцентного экрана я использовал пластину из алюминиевого листа или ткань из алюминие- вой проволоки, которые помещались между лампой и человеком и соединялись с землей напрямую или через конденсатор. Я использовал эту предосторожность, потому что мне было известно, задолго до этого, что определенное раздражение кожи вызывают очень сильные стримеры, которые, особенно на малом расстоянии, образуются на теле человека посредством электростатического воздействия контакта переменного высокого потенциала. Я выяснил, что возникновение этих стримеров и из вредных последствий полностью предотвращаются с помо- щью проводящего тела, вроде листа или проволочной ткани, размещаемого и заземляемого как сказано выше. Кроме того, было замечено, что упомянутые поражающие эффекты не уменьша- ются постепенно с расстоянием от контакта, но прекращаются резко, и я не мог дать раздраже- нию кожи никакого другого объяснения, столь же правдоподобного, как то, которое я приводил, а именно, что этот эффект был обусловлен озоном, который в избытке производит- ся. Последняя отмеченная особенность также согласовывалась с этой точкой зрения, посколь- ку генерация озона прекращается резко на определенном расстоянии от контакта, откуда становится очевидным, что абсолютно необходима некоторая определенная интенсивность воз- действия, как в процессе электролитического разложения.
При дальнейшем проведении своих исследований я постепенно разными путями изменял аппарат, и непосредственно мог наблюдать вредные воздействия в результате экспозиций. Изучая внесенные мной изменения я обнаружил, что я в трех местах отклонился от изначального проекта. Во-первых, не использовал алюминиевый лист, во-вторых, лампа, которую я применял, содержала платину либо в качестве электрода, либо в качестве мишени, и в-третьих, расстояния, на которых делались экспозиции, были меньше обычного.
Не потребовалось много времени, чтобы убедиться, что вставляемый в промежутке алюми- ниевый лист был очень эффективной мерой против повреждений, потому что позади него руку можно было экспонировать в течение долгого времени без покраснения кожи, которое в иных случаях возникало неизменно и очень быстро. Этот факт поразил меня вытекающим заключе- нием, что какова бы ни была природа вредных воздействий, она в большой мере зависела либо от электростатического воздействия, либо электризации, либо от вторичных эффектов, из это- го проистекающих, таких, какие сопутствуют образованию стримеров. Эта точка зрения дава- ла объяснение, почему исследователь мог смотреть на лампу в течение любой продолжительности времени, пока он держал впереди тела руку, как при исследованиях с по- мощью флуоресцентного экрана, и при совершенной невосприимчивости всех частей его тела, за исключением руки. Подобным же образом объясняется, почему в некоторых случаях ожоги образовывались на другой стороне тела, вблизи фотографической пластины, в то время как об- ласти на непосредственно экспонируемой стороне тела, которые были гораздо ближе к лампе и следовательно подвергались воздействию гораздо более сильных лучей, оставались нетронутыми. Это также дает легко понять, почему пациент испытывал пощипывающее ощущение на экс- понируемой части тела всегда, когда имело место вредное воздействие. И наконец, эта точка зрения согласуется с многочисленными наблюдениями того, что вредные воздействия возникали, когда присутствовал воздух, и одежда, сколь бы толстой она ни была, защиты не давала, тогда как они практически исчезали, когда в качестве предохраняющей меры использовался слой жидкости, легко проницаемый лучами, но исключающий любой контакт воздуха с кожей.
Далее, идя по второму направлению исследований, я сравнил лампы, в которых был толь-ко алюминий, с тему, в которых помимо этого использовалась платина, обычно в качестве те- ла-мишени, и вскоре на руках стало достаточно доказательств, чтобы отбросить все сомнения, что второй металл был гораздо более вредным. В подтверждение этого утверждения можно привести один из опытов, который еще и демонстрирует необходимость принятия надлежащих предосторожностей при работе с лампами очень высокой мощности. Для проведения сравни- тельный тестов были сделаны две лампы улучшенной модели Ленарда, похожие по размерам и почти во всех остальных отношениях. В обеих был вогнутый катод или рефлектор примерно двух дюймов в диаметре, и у обеих был алюминиевый колпак или окно. В одной из трубок бы- ло сделано так, чтобы катодный фокус совпадал с центром колпака, а в другой катодный поток концентрировался на платиновой проволоке, поддерживающейся на стеклянной ножке соосно с трубкой немного впереди окна, и в каждом случае металл последнего в центральной области был утоньшен так, что он едва мог противостоять давлению воздуха снаружи. Изучая воздей- ствие этих трубок, я экспонировал одну руку под той, в которой был только алюминий, а дру- гую — под трубкой с платиновой проволокой. Включив первую трубку, я с удивлением обнаружил, что алюминиевое окно издавало чистую ноту, соответствующую ритмическому воз- действию катодного потока. Помещая руку совсем близко к окну, я отчетливо ощущал, как в нее било что-то теплое. Ощущение было безошибочным, и даже независимо от чувства тепло- ты, очень сильно отличалось от пощипывающих ощущений, вызываемых стримерами или ма- ленькими искрами. После этого я испытал трубку с платиновой проволокой. Алюминиевое окно не испускало никакого звука, вся падающая энергия, по-видимому, затрачивалась на платино- вой проволоке, которая становилась раскаленной, или же материя, из которой состоял катод- ный поток, настолько дезинтегрировалась, что тонкий металлический лист не представлял для ее прохождения практически никакого препятствия. Если большие комья бросают на проволоч- ную сетку с большой ячеей, на сетку воздействует заметное давление. Если, напротив, — для демонстрации, — комки очень маленькие сравнительно с ячеей, давления не возникает. Но хо- тя окно и не вибрировало, я тем не менее вновь и отчетливо ощущал, как что-то било в руку, и ощущение теплоты было сильнее, чем в предыдущем случае. В воздействии на экран между трубками по-видимому не было никаких различий, обе делали его очень ярким, и отчетливость теней была одинаковой, насколько возможно было об этом судить. Я смотрел через экран на вторую лампу лишь несколько раз, только когда что-то отвлекало мое внимание, и не прошло и 20 минут после этого, как я увидел, что рука, подставленная под нее, сильно покраснела и вспухла. Думая, что это было вызвано каким-то случайным повреждением, я вновь вернулся к испытанию платиновой трубки, придвинув ту же руку ближе к окну, а теперь я постоянно ощу- щал чувство боли, которое становилось более отчетливым, когда я приближал руку к алюмини- евому окну. Странной особенностью было то, что боль находилась не на поверхности, а глубоко внутри тканей руки, или даже в костях. Хотя совокупная экспозиция была определенно мень- ше полминуты, я страдал от серьезной боли в течение нескольких дней после этого, и через не- которое время позже я обнаружил, что на пораженной руке все волосы разрушились и ногти выросли заново.
Теперь я экспериментировал с лампой без платины, будучи более внимательным, но вско- ре стала очевидна ее сравнительная безвредность, потому что хотя от нее и краснела кожа, по- ражение даже близко не было столь же серьезным, как от другой трубки. Таким образом полученный ценный опыт состоял в том что: Доказано, что что-то горячее бьет по подставлен- ной части тела; боль ощущалась мгновенно; поражение возникало сразу же после экспозиции, и особенно жестоким оно становилось, по всей вероятности, благодаря присутствию платины.
Некоторое время спустя я наблюдал другие примечательные воздействия на очень малых расстояниях от мощных трубок Ленарда. Например, если держать руку вблизи окна всего лишь несколько секунд, то кожа становится тугой, или же напрягаются мускулы, потому что возни-каст некоторое сопротивление при попытке один раз ее сжать, но после нескольких сжатий и разжатий ощущение исчезает, и никаких болезненных ощущений не остается. Более того, я на- блюдал отчетливое влияние на носовые органы, похожее на эффекты, как будто только что про- студился. Но самым интересным в этом отношении наблюдением было следующее: Когда человек некоторое время смотрит на такую мощную лампу, причем голова наблюдателя нахо- дится очень близко, он вскоре после этого испытывает ощущение столь необычное, что его нельзя не заметить, если хоть раз обратить на него внимание, так как оно столь же отчетливо, как прикосновение. Если представить себе, что смотришь на что-нибудь вроде снаряда напри- мер, находясь рядом и в опасной близости от него, и он вот-вот взорвется, то это даст хорошее представление о получаемом ощущении, единственно, что в случае со снарядом человек не мо- жет разобраться в том, где ощущение на самом деле есть, потому что кажется, что оно распро- страняется по всему телу, что указывает на то, что оно происходит из общей боязни опасности, проистекающей из предшествующего и множественного опыта, а не от предчувствия неприят- ных воздействий непосредственно на один из органов, как например на глаз или ухо. Но в слу- чае с трубкой Ленарда можно сразу и точно локализовать ощущение; оно находится в голове. Это наблюдение не имело бы никакой ценности помимо, возможно, его своеобразности и ост- роты ощущения, не будь оно в точности таким же, как ощущение, образующееся при работе в течение некоторого времени с искровым промежутком, который порождает много шума, или, более обще, когда подвергаешь ухо резким шумам или взрывам. Поскольку кажется невозмож- ным вообразить, как последнее может вызвать такое ощущение иначе, как напрямую воздейст- вуя на органы слуха, я заключил что трубка Ленарда или Рентгена, работая совершенно бесшумно, чего можно добиться, тем не менее производит сильные взрывы, или хлопки и уда- ры, которые, хотя они и неслышимы, оказывают определенное ощутимое материальное воздей- ствие на кости скелета головы. Их неслышимость можно в достаточной степени объяснить вполне обоснованным предположением, что в их распространении задействован не воздух, но некая более тонкая среда. Но самые интересные факты были раскопаны при продвижении в третьем направлении исследования природы этих вредных воздействий, а именно, при изуче- нии влияния расстояния. Чтобы популярно проиллюстрировать, скажу, что Рентгеновская трубка действует в точности как источник сильного тепла. Если поднести руку близко к раска- ленной докрасна печке, можно сразу сильно обжечься. Если держать руку на определенном не- большом расстоянии, можно выдержать лучи в течение нескольких минут или даже дольше, и все равно можно получить ожог от продолжительной экспозиции. Но если отдалиться всего лишь еще ненамного, где тепла незначительно меньше, можно противостоять теплу чувствуя се- бя удобно и сколь угодно долго без какого-либо ущерба, потому что излучения на этом рассто- янии слишком слабы, чтобы серьезно мешать жизненными процессам в коже. Абсолютно так же действует лампа. За пределами некоторого расстояния никакого вредного влияния на кожу не оказывается, не важно, сколь долгая экспозиция. Характер ожогов также такой, как от ис- точника тепла. Я настаиваю, при всем уважении к мнению других, что те, кто уподоблял влия- ние на кожу и ткани солнечным ожогам, неверно их истолковывали. В этом отношении нет никакого сходства, за исключением разве что покраснения и слезания кожи, что может проис- текать вследствие неисчислимых причин. Слабые ожоги больше походят на те, которые часто получают люди, работающие вблизи сильного огня. Но когда поражение сильное, оно во всех проявлениях похоже на получаемое от контакта с огнем или раскаленным до красна железом. Инкубационного периода может не быть совсем, как видно из предшествующих замечаний, по- тому что лучи оказывают влияние сразу, если не сказать мгновенно. В серьезных случаях кожа становится глубоко окрашенной и местами почерневшей, и принимает вид отвратительных, бо- лезненных волдырей; эти слои сходят, открывая голое мясо, которое со временем спокойно за- живает. Жгучая боль, лихорадка и подобные симптомы — это ни что иное, как естественные спутники. Одно единственное поражение этого рода, в области живота, у моего дорогого и усердного помощника — единственный случай, произошедший за все время с кем либо кроме меня самого во всех моих лабораторных опытах — я имел несчастье наблюдать. Он произошел до того, как был приобретен весь этот и прочий опыт, непосредственно в результате пятиминут- ной экспозиции очень высоко заряженной платиновой трубке на достаточно безопасном рассто- янии в И дюймов, когда по несчастью не было защитного алюминиевого экрана, и это наполнило меня самыми мрачными опасениями. По счастью, частые теплые ванны, применение вазелина, очистка и общий уход вскоре помогли восстановиться от разрушительного воздействия, и я снова смог вздохнуть свободно. Знай я больше об этих вредных воздействиях, этой несчастной экспозиции бы не делалось; знай я меньше, она могла бы быть сделана на меньшем расстоянии, и могла последовать еще более серьезная травма, возможно неизлечимая. Я впервые пользуюсь случаем с горечью выполнить долг и описать происшествие. Я надеюсь, что другие будут делать так же, чтобы мы могли быстрее приобрести полные знания об этих опасных воздействиях. Мои опасения заставили меня рассмотреть с интересом намного боль- шим, чем я бы испытывал в ином случае, что могло бы случиться в случае серьезного пораже- ния внутренних тканей. Я пришел к очень утешительному заключение, что независимо от того, что из себя в конечном итоге представляют лучи, практически вся их разрушительная энергия должна выделиться на поверхности тела, и внутренние ткани со всей вероятностью останутся неповрежденными, если только лампу не помещать очень близко к коже, или же если не будут получены лучи намного большей интенсивности, чем достижимая сегодня. Есть много причин, по которой это может быть так, и некоторые из них станут ясны из моих предшествующих ут- верждений касательно природы этих вредных воздействий, но я могу привести новые факты в поддержку этой точки зрения. Можно отметить существенную особенность упомянутого слу- чая. Было замечено, что в трех местах, которые были закрыты толстыми костяными пуговица- ми, кожа осталась полностью невредимой, хотя была полностью повреждена под каждым из маленьких отверстий в пуговицах. Лучи не могли, как показало исследование, достигнуть этих точек кожи по прямым линиям, идущим от лампы, и как представляется, это указывает, что не все поражение было обусловлено рассматриваемыми лучами или излучениями, которые несо- мненно распространяются по прямым линиям, но что, по крайней мере частично, за это ответ- ственны сопутствующие причины. Дальнейшее экспериментальное доказательство этого факта может быть получено следующим образом: Экспериментатор может возбудить лампу до под- ходящей и гораздо меньшей степени, чтобы флуоресцентный экран светился достаточно интен- сивно на расстоянии, скажем, семи дюймов. Он может экспонировать свою руку на этом расстоянии, и после определенного времени экспозиции кожа покраснеет. Он после этого мо- жет усилить работу лампы до гораздо более высокой мощности, пока на расстоянии 14 дюймов экран не начнет светиться даже сильнее, чем он до этого светился на вдвое меньшем расстоя- нии. Лучи теперь очевидно сильнее на большем расстоянии, и хотя он может экспонировать ру- ку очень долго, можно с уверенностью утверждать, что вреда не будет. Конечно, можно выдвинуть аргументы, лишающие силы приведенное доказательство. Так, можно было бы ут- верждать, что воздействия на экран или фотографическую пластину не дают нам представле- ния относительно плотности и других количественных характеристик лучей, потому что эти воздействия имеют полностью качественные свойства. Предположим, лучи состоят из потоков материальных частиц, как считаю я, тогда вполне можно думать, что нельзя сделать какого- либо конкретного вывода, в том что касается видимого воздействия на экран или пленку, отно- сительно того, падает ли на чувствительный слой триллион частиц на квадратный миллиметр или только миллион, например. Но с воздействиями на кожу дело обстоит по-другому, Они оп- ределенно должны очень существенно зависеть от количественных характеристик потоков.
Как только был осознан упомянутый выше факт, а именно, что за пределами определенного расстояния даже самые мощные трубки неспособны производить поражающего воздействия, независимо от длительности экспозиции, стало важно определить безопасное расстояние. Рассматривая весь мой предыдущий опыт, я обнаружил, что очень часто у меня были трубки, которые на расстоянии 12 футов, для примера, давали сильные отпечатки грудной клетки человека при экспозиции в несколько минут, и много раз люди подвергались воздействию лучей от этих трубок с расстояния от 18 до 24 дюймов при времени экспозиции меняющемся от 10 до 45 минут, и ни разу не был замечен и самый слабый след вредного воздействия. С такими трубками я даже делал длинные экспозиции с расстояний в 14 дюймов, всегда конечно через тонкий лист или проволочную ткань из алюминия, соединенные с землей, и в каждом случае следя за тем, чтобы металл не давал никаких искр, когда человек притрагивается к нему рукой, как это может иногда быть, когда электрические колебания имеют слишком высокую частоту, в каковом случае следует прибегнуть к заземлению через конденсатор соответствующей емкости. Во всех этих случаях использовались лампы, в которых был только алюминий, и поэтому у меня до сих пор нет достаточных данных, чтобы составить точное представление о том, какое расстояние было бы безопасным в случае платиновой трубки. Из случая, приведенного до этого, мы видим, что смертельно опасное повреждение произошло на расстоянии 11 дюймов, но я считаю, что если бы использовался защитный экран, то повреждение было бы очень слабым, если бы было вообще. Собирая воедино весь мой опыт, я убежден, что никакого серьезного повреждения не может возникнуть, если расстояние больше 16 дюймов, и отпечаток получается описанным мною способом.
Достигнув успехов на ряде направлений исследований, касающихся этого нового раздела науки, я теперь могу сформировать более широкий взгляд на воздействия ламп, и он, я надеюсь, вскоре примет вполне определенные очертания. В настоящий момент будет достаточно следующего короткого утверждения. Согласно полученным мною данным, колба во время работы испускает поток малых материальных частиц. Существует несколько экспериментов, которые, по-видимому, указывают на то, что эти частицы стартуют с внешней стороны стенки лампы. Есть и другие, которые, как представляется, подтверждают, что имеет место действительное проникновение через эту стенку, и в случае тонкого алюминиевого окна у меня сейчас нет ни малейшего сомнения, что некоторая до высокой степени дезинтегрированная катодная материя действительно через нее проходит. Эти потоки легко проецируются на большое расстояние, причем их скорость постепенно уменьшается без образования каких-либо волн, или же они могут вызыват ь удары и продольные волны. Эт о для настоящего рассмотрения совершенно несущественно, но предполагая существование таких потоков частиц и игнорируя подобные воздействия, которые могут обуславливаться химическими или физическими свойствами проецируемой материи, мы должн ы рассмотреть следующие специфические воздействия:
Первое. Есть термальный эффект. Температура электрода или тела, о которое происходит удар, ни в коей мере не дают представления о степени нагретости частиц, но, если мы рассмотрим лишь вероятные их скорости, то они соответствуют температурам, могущим достигать 100,000 градусов Цельсия. Вполне возможно, этого достаточно, чтобы просто частицы нагретые до высокой температуры производили поражающее воздействие, и на самом деле на это указывают многие данные. Но против этого говорит тот экспериментальный факт, что мы не можем доказать подобного переноса тепла, и пока еще не найдено никакого удовлетворительного объяснения, хотя я и достиг определенных результатов, проводя исследования в этом направлении.
Второе, есть чисто электрический эффект. Мы имеем абсолютное экспериментальное доказательство того, что эти частицы или лучи, если выражаться вообще, переносят огромное количество электричества, и я даже обнаружил способ оценить и измерить это количество. Поэтому также возможно, что просто самого факта того, что эти частицы сильно заряжены, достаточно, чтобы вызвать разрушение тканей. Конечно, при контакте с кожей электрические заряды будут сбрасываться, и могут порождать сильные и разрушительные локальные токи в малых толщинах тканей. Экспериментальные результаты согласуются с этой точкой зрения, и проводя исследования в этом направлении я достиг даже большего успеха, чем в первом. Хотя, как я говорил ранее, эта точка зрения лучше объясняет воздействие на чувствительные слои, эксперимент показывает, что когда предполагаемые частицы проходят через заземленную пластину, они не лишаются полностью своего заряда, что не объяснено удовлетворительно.
Третий эффект электро-химический. Заряженные частицы вызывают избыточную генерацию озона и других газов, а они, как известно, разрушают даже такие материалы как резина, и поэтому наиболее вероятно, что именно они являются разрушающим кожу фактором, и доказательства в этом направлении самые веские, поскольку тонкий слой жидкости, препятствующий контакту газообразного вещества с кожей, похоже, прекращает всяческое воздействие.
Последний эффект, который мы рассмотрим, чисто механический. Вполне возможно, что материальные частицы, движущиеся с такими огромными скоростями, могут разрушать ткани просто за счет механического удара и неизбежного при таких скоростях нагрева, и в этом случае более глубоко лежащие слои также могут поражаться, тогда как весьма вероятно, что при принятии любого из предыдущих объяснений ничего такого не происходило бы.
Суммируя весь мой экспериментальный опыт и выведенные из него заключения, представляется желательным, во-первых, не использовать лампы, содержащие платину; во- вторых, вместо них применять соответствующие трубки Ленарда, в которых есть только чистый алюминий, и, кроме того, имеющих еще и то преимущество, что их можно сделать с большой механической точностью, и тем самым они могут давать гораздо более резкие отпечатки; в-третьих, использовать защитные экраны из алюминиевого листа, как описывалось, или вместо него мокрую одежду или слой жидкости; в-четвертых, делать экспозиции по меньшей мере на 14 дюймах, и предпочтительнее делать более долгие экспозиции на большем расстоянии.