Лекции статьи посвящение к Белградскому изданию 1956 г

ОБ ИСТОЧНИКЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ, ПРАКТИЧЕСКОМ СОЗДАНИИ ТРУБОК ЛЕНАРДА И БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЕ С НИМИ *


Я уже в течение некоторого времени чувствовал, что будет своевременным и полезным изложить ряд указаний относительно практического создания трубок Ленарда улучшенной конструкции, большое количество которых я недавно показывал в Нью-Йоркско й Академии Наук (6 Апреля 1897 г.), особенно поскольку при правильной их конструкции и использовании можно избежать большей части опасности экспериментирования с [их] лучами. Простые предосторожности, изложенные мною в моих предыдущих сообщениях, по-видимому, остались без внимания, и сообщения о случаях пострадавших среди пациентов появляются почти ежедневно. И хотя бы по одной этой причине, не будь даже всего остального, следовало раньше написать эти строки по данному вопросу, не мешай мне это сделать неотложные и неизбежные обязанности. Короткий, и, я могу сказать, совсем нежеланный перерыв в работе, требующей моего внимания, теперь позволяет это сделать. Однако, поскольку подобные возможности выпадают редко, я воспользуюсь нынешней и несколько слов посвящу и другим вопросам, связанным с данным предметом, а особенно тому важному результату, который я достиг некоторое время назад при помощи такой трубки Ленарда, и который, если я правильно информирован, я могу считать своим собственным лишь отчасти, потому что по-видимому, именно его другими словами выразил Профессор Рентген в недавнем сообщении Берлинской Академии Наук. Этот результат указывает на связь с имевшим широкое обсуждение вопросом об источнике Рентгеновских лучей. Как можно вспомнить, в первом обнародовании своего открытия Рентген придерживалс я мнения, что лучи, которые воздействовали на чувствительный слой, испускаются из флуоресцентного пятна на стеклянной стенке лампы. Другие ученые приписывали их катоду; еще одни аноду, а некоторые считали, что лучи испускаются только лишь из флуоресцентной пыли на поверхностях, и умозрительные спекуляции, по большей части безосновательные, до такой степени разрослись, что можно было бы в отчаянии воскликнуть вслед за поэтом:
Мои собственные эксперименты привели меня к пониманию того, что независимо от его местоположения, главным источником этих лучей было место первого соударения излучаемого потока частиц внутри колбы. Эт о было довольно широкое утверждение, из которого утверждение Профессора Рентгена [вытекало] как частный случай, так как в его первом эксперименте флуоресцентное пятно на стеклянной стенке было, по совпадению, тем местом первого соударения катодного потока. Исследования, проведенные до сегодняшнего дня, только Лишь подтвердили правильность вышесказанного мнения, и место первого соударения потока частиц — будь то анод или независимое тело, с которым происходит соударение стеклянная стенка или алюминиевое окно, — продолжает считаться главным источником лучей Но, как сейчас будет видно, это не единственный источник.
Со времени обнаружения вышеуказанного факта мои усилия были направлены на получение ответов на вопросы: Во-первых, является ли необходимым, чтобы тело, с которым происходит соударение, находилось внутри трубки? Во-вторых, требуется ли, чтобы препятствием на пути катодного потока было твердым или жидким? И, в-третьих, до какой степени скорость потока необходима для генерации и влияния на характер испускаемых лучей?
Рис. 1. —Иллюстрация Эксперимента. Обнаружение Истинного
Источника Рентгеновских Лучей.
Рис. 2. —Улучшенная Трубка Ленарда
Для того, чтобы выяснить, может ли тело, находящееся вне трубки и на пути или в направлении потока частиц, производить такие же специфические явления, как и тело, находящееся внутри, оказалось необходимым сначала показать, что действительно имеет место проникновение частиц через стенку, или же напротив, что действие предполагаемых потоков, какой бы природы они ни были, достаточно ярко выражено во внешней области, близкой к стенке лампы, чтобы производить некоторые эффекты, которые специфичны для катодных потоков. Было несложно с помощью надлежащим образом сделанной трубки Ленарда, имеющей чрезвычайно тонкое окно, получить множество, и сначала удивительных, доказательств такого характера. Некоторые из них уже были отмечены, и, полагаю, будет достаточно изложить здесь еще одно, которое я наблюдал впоследствии. В полой алюминиевой чашке А трубки, показанной на схеме Рис. 1, которую я подробно опишу, я поместил кусок серебра размером в пол-доллара, так чтобы он удерживался полосками слюды на малом расстоянии от окна или дна чашки и параллельно ему таким образом, чтобы он не касался металла трубки, и вокруг него везде оставался воздушный зазор. По возбуждении трубки в течение примерно 30 —4 5 секунд вторичным разрядом мощной катушки нового типа, сейчас уже хорошо известного, обнаружилось, что кусок серебра становился таким горячим, что буквально жег руку; хотя алюминиевое окно, которое представляло собой весьма незначительное препятствие катодному потоку, становилось лишь чуть-чуть теплым. Таким!образом, было показано, что серебряный сплав благодаря его плотности и толщине, отбирал основную часть энергии удара в процессе воздействия на него частицами практически идентично тому, как если бы он находился внутри лампы, и, более того, в результате наблюдения теней были получены указания на то, что он вел себя как второй источник лучей, в той мере, что очертания теней, вместо того чтобы быть резкими и ясными как будет если убрать пол-долларовый кусочек, они тусклые. Дл я главной цели данного исследования было несущественно выяснять с помощью более точных методов, действительно ли катодные частицы проникают через окно, или же с внешней стороны окна проецируется новый и отдельный поток. У меня нет ни малейшего сомнения, что имеет место первое, поскольку в этом отношении я мог получить множество дополнительных доказательств, которые я может быть изложу в ближайше м будущем.
' После этого я постарался убедиться, было ли необходимым, чтобы препятствие снаружи было, как в данном случае, твердым телом, или жидким, или, вообще, телом заметных размеров, и именно при исследованиях в этом направлении я пришел к результату, о котором я говорил во вводных предложениях настоящего сообщения. То есть, я наблюдал это достаточно случайно, хотя и следовал систематическому исследованию, что проиллюстрировано на схеме Рис. 1. Схема показывает трубку Ленард а улучшенной конструкции, состоящую из трубки Т из толстого стекла, сужающуюся к одному концу, или шейке И, в которую вставлена алюминиевая чашка А и сферический катод в, держащийс я на стеклянной ножке S, и платиновой проволочки W, впаянной в противоположный конец, ка к обычно. Алюминиевая чашка А, как будет видно, не находится в реальном контакте с землей — стеклянная стенка находится от последнего на малом расстоянии за счет узкого и сплошного кольца из фольги r. Внешнее пространство между стеклом и чашкой А заполнено цементом с, способом, который я позднее опишу. F — эт о Рентгеновский экран, такой как обычно используют при проведении наблюдений.
Рис. 3. —Иллюстрация Организации Эксперимента с Улучшенной Трубкой с Двойным Фокусом для Уменьшения Вредоносных Воздействий.
Теперь, если смотреть на экран в направлении от F K T, на освещенном фоне видны темные линии, показанные в нижней части схемы. Кривая линия е и прямая линия W были, конечно, сразу распознаны как соответственно отсветы катода е и дна чашки А, хотя вследствие сбивающей с толку оптической иллюзии они казались гораздо ближе друг к другу, чем они были на самом деле. Например, если расстояние между е и О было пять дюймов, то эти линии на экране отстояли примерно на два дюйма, насколько я мог судить на глаз. Эт а иллюзия легко объяснима и довольно неважна, за исключением того момента, что врачу следует держать этот факт в уме, когда он будет проводить обследования с экраном, поскольку, благодаря данному эффекту, который порой вырастает до неимоверной степени, может создаться совершенно неправильное представление о расстояниях между отдельными частями, во вред хирургической операции. Но хотя линии е и W легко были соотнесены [с объектами], изогнутые линии t, g, a сначала озадачили. Вскоре, однако, удалось убедиться, что тусклая линия а была тенью от края алюминиевой чашки, гораздо более темная линия g — тенью края стеклянной трубки Т, а t — тенью кольца из фольги r. Эти тени на экране F ясно показывали, что агент, который воздействовал на флуоресцентный материал, действовал из пространства, внешнего по отношению к лампе, в сторону алюминиевой чашки, и главным образом из области, через которую проходили испускавшиеся из трубки через окно первичные возмущения или потоки, каковое наблюдение нельзя было объяснить лучшим образом, нежели предположив, что воздух и частички пыли вовне, на пути проецируемых потоков, являются препятствием для их прохождения и порождали удары и столкновения, распространяющиеся через воздух во всех направлениях, производя тем самым непрерывно новые источники лучей. Именно этот факт обнародовал Рентген в его упомянутом ранее сообщении. Так, по крайней мере, я проинтерпретировал его утверждение в сообщении, что лучи исходят из облученного воздуха.
Рис. 4. —Иллюстрация Схемы с Трубкой Ленарда для
Безопасной Работы на Близком Расстоянии.
Теперь остается показать, способен ли воздух, из которого удалены все инородные частицы, вести себя как ударное тело и источник лучей, чтобы решить, действительно ли генерация последних зависит от присутствия в воздухе ударных частичек заметных размеров. У меня есть основания думать [именно] так.
Обладая знанием этого факта, мы теперь можем сформировать более общее представление о процессе генерации излучений, которые были открыты Ленардом и Рентгеном. Оно может состоять из утверждения, что потоки мельчайших вещественных частиц, проецируемые из электрода с огромной скоростью, встречая препятствия, где бы они не находились, внутри лампы, в воздухе или другой среде, или в самих чувствительных слоях, порождают лучи или излучения, выказывающие многие из свойств того, что известно как свет. Если несомненно доказано, что данный физический процесс генерации этих лучей правилен, то это будет иметь наиболее важные следствия, поскольку побудит физиков вновь критически изучить многие явления, которые в настоящее время приписываются поперечным волнам эфира, что может привести к радикальному изменению существующих взглядов и теорий относительно этих явлений, если и не относительно их сути, то, по меньшей мере, относительно пути их возникновения.
Мои усилия в получении ответа на третий из поставленных выше вопросов привели меня к установлению, с помощью настоящих фотографий, тесной связи, которая существует между лучами Ленарда и Рентгена. Фотографии, имеющие к этому отношение, были выставлены на встрече Нью-Йоркской Академии Наук — я упоминал о нем выше, — 6 Апреля 1897 г., но к сожалению, из-за краткости моего выступления и того, что я концентрировался на других вопросах, я опустил то, что было самым важным. А именно, описать способ, которым эти фотографии были получены, — недосмотр, который я смог лишь частично наверстать на следующий день. Правда, я по этому случаю проиллюстрировал и описал эксперименты, в которых была показана отклоняемость Рентгеновских лучей магнитом, что устанавливает еще более тесную связь, если не идентичность, лучей, названных по именам этих двух открывателей. Но подробное описание этих экспериментов, как и других исследований и результатов, согласующихся и ограниченных тем предметом, который я представлял перед. научным корпусом, появятся в более пространном сообщении, которое я медленно готовлю.
Чтобы ясно изложить значимость этих фотографий в данном вопросе, я бы напомнил, что в некоторых из моих предыдущих вкладах в научные общества я старался рассеять существовавшее ранее популярное мнение, что явления, известные как явления Крукса, зависят от и указывают на высокие вакуумы. Име я это целью, я показал, что фосфоресценция и большинство явлений в лампах Крукса можно получить и при более высоких давлениях газов в лампах с помощью более высоких или более резких электродвижущих импульсов. Имея перед собой этот хорошо доказанный факт, я приготовил трубку в манере, описанной Ленардом в его первом классическом сообщении по данному предмету. Трубка была откачана до умеренной степени, случайно или по необходимости, и было обнаружено, что когда она работала от обычной катушки высокого напряжения с низкой скоростью изменения тока, нельзя было обнаружить ни один из этих двух видов лучей, даже когда напряжение на трубке было настолько высоким, что через несколько мгновений она становилась очень горячей. Теперь, как я ожидал, если резкость импульсов через лампу будет в достаточной мере увеличена, лучи будут испускаться. Чтобы проверить это, я задействовал катушку того типа, который я многократно описывал, где на первичную подается разряд конденсатора. С таким устройством можно обеспечить любую необходимую резкость импульсов, поскольку там практически нет ограничений в данном отношении, так как достижим любой потенциал или электрическое напряжение. На самом деле, я обнаружил, что при увеличении резкости электродвижущих импульсов через трубку, — однако, без увеличения, но с уменьшением общей подаваемой не нее энергии, — фосфоресценция наблюдалась, и лучи начали появляться, сначала слабосильные лучи Ленарда, а позже, после еще более сильного увеличения резкости [импульсов], и Рентгеновские лучи огромной интенсивности, которые позволили мне получить фотографии, показывающие тончайшую структуру костей. И опять же, та же трубка, когда вновь запитывалась от обычной катушки с низкой скоростью чередований первичного тока, не испускала практически никаких лучей, даже когда, как сказано выше, через нее проходило намного больше энергии, насколько можно было судить по нагреванию. Этот опыт, вместе с тем фактом, что я преуспел в получении с помощью огромного электрического напряжения, достижимого посредством специального аппарата, сделанного для этой цели, ряда отпечатков в обычном воздухе, привели меня к заключению, что в разрядах молнии лучи Ленард а и Рентгена должны генерироваться при обычном атмосферном давлении
В этом месте я осознаю, по внимательном прочтении, предыдущих строк, что мои научные интересы возобладали над практическим, и что дальнейшие замечания следует посвятить главной цели данного сообщения — т о есть тому, чтобы дать некоторые данные для конструирования тем, кто участвует в производстве этих трубок и, возможно, несколько полезных подсказок практикующим медикам, для которых данная информация важна. Вышеизложенное, тем не менее, для этих целей не теряет значимости, постольку поскольку оно показало, насколько сильно полученный результат зависит от правильной конструкции инструментов, потому что с обычными инструментами большинство из перечисленных выше наблюдений сделано бы не было.
Я уже описал вид трубки, проиллюстрированной на Рис. 1, а на Рис. 2 показано дальнейшее усовершенствование конструкции. В этом случае алюминиевая чашка А, вместо того, чтобы иметь ровное дно, как раньше, имеет сферическую форму, и цент этой сферы совпадает с центром электрода е, который сам, как на Рис. 1, имеет фокус в центре окна чашки А, что изображено пунктирными линиями. Алюминиевая чашка А имеет кольцо из фольги r, как на Рис. 1, или же, иначе, металл чашки растягивается в этом месте, чтобы обеспечить малую несущую поверхность между металлом и стеклом. Эт о важная практическая подробность, поскольку, когда несущая поверхность сделана малой, получается большое давление на единицу площади, и стык получается лучше. Кольцо r следует вытягивать первым и потом устанавливать, чтобы оно соответствовало шейке лампы. Если вместо этого применяется кольцо из фольги, его можно вырезать из обычной крышечки из фольги, которые есть на рынке, только внимательно следя за тем, чтобы кольцо было очень гладким.
На Рис. 3 я показал модифицированную конструкцию трубки, которая, как и два типа описанные до этого, была представлена в выставленной мной коллекции. Это, как можно видеть, трубка с двойным фокусом, с ударными пластинами из иридиевого сплава и с алюминиевой чашкой А напротив. Трубка показана не из-за какой-то оригинальности конструкции, но просто чтобы проиллюстрировать практические особенности. Следует отметить, что алюминиевые чашки в описанных трубках вставлены внутрь шеек, а не снаружи, как часто делается. Долгий опыт показал, что практически невозможно поддерживать высокий вакуум в трубке с наружной чашкой. Единственный путь, которым я смог это сделать, по правде сказать, это с помощью охлаждения чашки струей воздуха, например, и соблюдая следующие предосторожности: Воздушная струя сначала включается слабо, и после этого трубка возбуждается. Затем ток через последнюю, а также давление воздуха, постепенно повышаются и выводятся на нормальный рабочий уровень. По завершении эксперимента давление воздуха и ток через трубку оба постепенно уменьшают, манипулируя обоими так, чтобы не возникало больших разностей температур между стеклом и алюминиевой чашкой. Если не соблюдать этих предосторожностей, вакуум сразу же нарушится вследствие неодинакового расширения стекла и металла.
С трубками, как описанные здесь, соблюдать эту предосторожность совсем необязательно, если при их подготовке были приняты надлежащие меры. При вставлении чашки она охлаждается настолько, насколько можно чтобы не возникла угроза повредить стекло, после чего ее мягко вдвигают в шейку трубки, следя за тем, чтобы она вошла прямо.
Две самых важных операции при производстве такой трубки, это, тем не менее, утоньшение алюминиевого окна и впаивание чашки. Металл последней может быть в одну тридцать вторую или даже одну шестьдесят четвертую дюйма толщиной, и в таком случае центральную часть можно быть утоньшить с помощью зенковки около одной четвертой дюйма диаметром, до тех пор, пока это возможно без разрыва листа. Дальнейшее утоньшение можно после этого сделать вручную с помощью скребка, шабера; и наконец, металл следует аккуратно отбить, чтобы гарантированно закрыть все поры, которые могут давать медленную утечку. Вместо обработки подобным образом я использовал чашку с дыркой в центре, которую я закрывал листом чистого алюминия толщиной в несколько тысячных дюйма, приклепанный к чашке с помощью шайбы из толстого металла, но результат был не вполне удовлетворительный.
При скоблении чашки я использовал такой метод: Трубка закрепляется на насосе в нужном положении и откачивается до достижения постоянных условий. Степень откачки является мерой совершенства стыка. Утечка обычно значительная, но это не настолько серьезный недостаток, как можно подумать. Теперь к трубке постепенно подается тепло с помощью газовой горелки, пока температура не поднимется примерно до точки кипения сургуча. Тогда пространство между чашкой и стеклом заполняется качественным сургучом; и, когда последний начинает кипеть, температура понижается, чтобы дать ему запаять полость. После этого тепло опять увеличивается, и этот процесс нагревания и охлаждения повторяется несколько раз, пока вся полость, после снижения температуры, не станет равномерно заполнена сургучом, чтобы все пузырьки исчезли. После этого еще немного сургуча кладется сверху, и производится откачка в течение часа или около того, в зависимости от мощности насоса, при умеренном нагреве намного ниже точки плавления сургуча..
Трубка, приготовленная таким образом, будет очень хорошо держать вакуум, и будет служить бесконечно. Если ее несколько месяцев не использовать, она может постепенно потерять высокий вакуум, но его можно быстро восстановить. Однако, если после длительного использования станет необходимо почистить трубку, это легко сделать, аккуратно нагрев ее и сияв чашку. Очистку можно сначала производить кислотой, затем сильно разведенной щелочь, потом дистиллированной водой, и наконец чистым ректифицированным алкоголем.
Эти трубки, когда их правильно подготовишь, дают гораздо более четкие отпечатки и сохраняют гораздо больше подробностей, чем обычно изготовленые трубки. Дл я ясности отпечатков важно, чтобы электрод имел правильную форму, и чтобы фокус находился точно в центре чашки или немного внутри. Пр и вставлении чашки расстояние от электрода следует измерять настолько точно, насколько это возможно. Нужн о также заметить, что чем тоньше окно, тем резче отпечатки, но не рекомендуется делать его слишком тонким, поскольку оно может проплавиться при включении тока.
Эти трубки дают не только преимущества, перечисленные выше. Он и также лучше подходят Для целей врачебного обследования, особенно при использовании их особым образом, проиллюстрированным на схемах Рис. 3 и Рис. 4, которые понятны без объяснений. Ка к можно видеть, в каждой из них чашка соединена с землей. Это решительно уменьшает вредоносное воздействие и позволяет также делать отпечатки с очень короткими экспозициями всего в несколько секунд на коротком расстоянии, постольку, поскольку в ходе работы лампы можно легко трогать чашку без какого-либо дискомфорта, благодаря заземлению. Схема, показанная на Рис. 4, особенно выигрышна с системой с одним контактом, каковую катушку я описывал по другим поводам и которая показана схематически, где Р — эт о первичная, a S — вторичная обмотки. В данном случае контакт высокого напряжения соединяется с электродом, а чашка заземляется. Трубку можно размещать как показано на рисунке, под операционным столом, и довольно близко или даже в контакте с телом пациента, если отпечатки требуют всего нескольких секунд, как, например, в случае исследования частей органов. Я получил множество отпечатков с помощью таких трубок и не наблюдал никаких вредных воздействий, но я бы советовал не делать экспозиций дольше чем две или три минуты на очень коротких расстояниях. В этом отношении экспериментатору следует держать в уме, сказанное мной в предыдущих сообщениях. Пр и любых обстоятельствах обязательно, чтобы при работе вышеописанным способом соблюдалась дополнительная безопасность и снятие отпечатков было ускорено. Дл я охлаждения чашки можно применять струю воздуха, как говорилось ранее, или же после снятия каждого отпечатка можно наливать в чашку небольшое количество воды. Вода лишь незначительно ухудшает работу трубки, поддерживая при этом окно при безопасной температуре. Я могу добавить, что трубки можно улучшить, если снабдить заднюю часть электрода металлической обкладкой С, показанной на Рис. 3 и Рис. 4.