A RÖNTGENSUGÁRZÁS FELFEDEZÉSÉNEK ÉS AZ ELEKTROTECHNIKAI IPAR FEJLŐDÉSÉNEK KAPCSOLATA KŐZÖTT

Átírás

1 JESZENSZKY SÁNDOR* A RÖNTGENSUGÁRZÁS FELFEDEZÉSÉNEK ÉS AZ ELEKTROTECHNIKAI IPAR FEJLŐDÉSÉNEK KAPCSOLATA KŐZÖTT A röntgensugarak felfedezése nem csupán a nagyközönség körében okozott rendkívüli meglepetést. A fizika történetében is fordulópontot jelentett az év. Az érdeklődés a láthatatlan sugarak, és az azokat kiváltó katódsugarak felé fordult. Néhány év alatt új felfedezések egész sora változtatta meg az anyag szerkezetével kapcsolatos addigi elképzeléseket: 1896-ban a radioaktivitás, 1897-ben az elektron, 1898-ban a rádium felfedezése. Röntgen felfedezésének jelentőségét mutatja az is, hogy szinte napokon belül számos kutatóhelyen reprodukálták a kísérletet, gyakorlati célra alkalmazták a sugarakat, és ezzel egyidejűleg a berendezések gyártása is megkezdődött. Ezek a hatások késedelem nélkül jelentkeztek a közép-európai országok tudományos életében, és ezen országok technikai fejlettségének megfelelő mértékben az iparban is. Ezt az egyre gyorsuló fejlődést látszólag egy véletlen indította el, ugyanis Röntgen felfedezése egy jelenség véletlen észlelésén alapult. A katódsugarak vizsgálata közben észrevette, hogy a közelben levő fluoreszkáló festékkel bevont ernyő felvillan. A felvillanást röntgensugarak okozták. A felfedezéssel kapcsolatban később sok kitalált történet keletkezett, melyekben a véletlennek sokkal nagyobb szerep jut, mint a valóságban volt. Ha azonban az előzményeket vizsgáljuk, nyilvánvalóvá válik, hogy az előző száz év tudományos és technikai fejlődése szükségszerűen a felfedezéshez vezetett. Ez nem csökkenti Röntgen tudományos érdemét, ellenkezőleg, éppen ez mutatja meg felfedezői nagyságát, azt, hogy egy olyan mellékjelenségben, melyhez hasonlót számos kutató figyelmen kívül hagyott, felismerte a lényeget, és néhány hét alatt olyan tökéletesen leírta a sugarak tulajdonságait, hogy ahhoz számottevő újdonságot csak 17 év múlva adott a tudomány. Kétségtelenül bonyolította a helyzetet, hogy röntgensugarak természetes földi körülmények között nem keletkeznek, tehát azokat előbb elő kellett állítani, hogy utána fel lehessen fedezni. William Morgan 1785-ben jó vákuumszivattyút készített, és elektrosztatikus géppel kisülést hozott létre a ritkított levegőben. A kísérlet pontos leírásából egyértelműen megállapítható, hogy katódsugárzást és ezzel röntgensugarakat is előállított. A kísérleteknek szemtanúja volt Benjámin Franklin is. Ez a sugárzás azonban olyan gyenge és kis áthatolóképességű volt, hogy észlelése az akkori * Villamos Automatika Intézet, Budapest I., Krisztina krt

2 1. Gothard röntgenfelvételei Felvétel Konkoly Thege Miklós kezéről eszközökkel nem is lett volna lehetséges. A kísérleti eszközök tökéletesedésével növekedett a nem tudatosan előállított sugárzás erőssége, és feltűnőbbé váltak a sugárzás jelenlétét jelző különböző hatások. Jelentős előrelépés volt 1851-ben a Ruhmkorff féle szikrainduktor, majd Geissler leforrasztott gázkisülési csövei, szintén az 50-es években. Ilyen csővel fedezte fel a katódsugárzást Plücker 1859-ben, majd folytatta a kutatást Hittorf, Crookes, Goldstein, Puluj, Hertz, Lénárd és még sokan mások. A vizsgálatokhoz olyan eszközöket használtak, amelyek röntgensugarak érzékelésére is alkalmasak: fényképezőlemezt, fluoreszkáló ernyőt, elektroszkópot. Sir William Crookes 1879-ben fényképezőlemezeken ismeretlen eredetű árnyék-képződést észlelt, de okát nem tisztázta. Megmaradt az a lemez, melyre 1890-ben Arthur Goodspeed gázkisülési csövekkel való kísérletezés közben fekete papíron keresztül pénzérmék árnyékát exponálta. A jelenséget ő sem vizsgálta meg. J. J. Thomson, az elektron felfedezője, 1894-ben fluoreszcenciát észlelt, hasonlót, mint egy évvel később Röntgen. A felfedezéshez kétségtelenül Lénárd Fülöp állt legközelebb. Munkáját késleltette, hogy Hertz halála után, mint közvetlen munkatársa, az elektromágneses hullámok kutatását folytatta, a katódsugarakkal kapcsolatos kutatásait pedig időlegesen abba hagyta. De megállapíthatjuk, hogy Lénárd kísérletei közben elegendő olyan jelenséget észlelt, amelyekből már tisztán logikai következtetéssel el lehet jutni az újfajta sugarakig. Lénárd ezt a lépést nem tette meg, sőt,

3 hosszú ideig nem ismerte el, hogy a röntgensugarak minőségileg különböznek a katódsugaraktól. A felfedezés utáni fejlődéssel a fizikatörténet, a radiológiatörténet és a röntgentechnika története foglalkozik. Ez utóbbi meglehetősen feltáratlan, kevés az irodalma, tárgyi emléke. Különösen igaz ez a közép-európai országokra, pedig ezekben az országokban igen korán megkezdődött a kutatómunka. Röntgen első közleménye december 28-án jelent meg, az első újsághír a bécsi Presse január 5-i számában. Ennek alapján a Budapesti Tudományegyetemen Klupathy Jenő már január 9-én esetleg 1 2 nappal előtte felvételt készített Eötvös Loránd kezéről, és ezzel a skót Swington után másodikként ismételte meg Röntgen kísérletét, ha ugyan nem vele egyidejűleg. Prágában Zenger és Domalip professzorok január 11-én felvételeket készítettek. Ugyancsak úttörő munkát végzett a prágai Puluj, a róla elnevezett lámpa feltalálója. Az első magyar felvétel is Puluj-lámpával készült. Mivel a kezdeti időkből igen kevés felvétel maradt meg, különösen érdekes az a több tucat röntgenkép, amelyet a szombathelyi Gothard Asztrofizikai Obszervatórium gyűjteményében őriznek. A felvételeket a kor kiemelkedő tudósa, az Obszervatórium alapítója, Gothard Jenő készítette. Az első lemezek január 23-án készültek. Az első felvétel sajnos elveszett. A másodikon fémtárgyak képe látható (4. kép). A kép szokványos katódsugárcsővel készült. A nagy felületű fókuszfolt miatt a rajzolat elmosódott. Ez a lefényképezett fémszalagnál látszólagos plasztikus hatást okoz, a felvétel hasonlít Alexander Béla relief-típusú képeihez, amelyek később igen sok vitát okoztak, és két táborra osztották a magyar radiológusokat. A vita elsősorban arról folyt, hogy az Alexander által készített igen szép, szemléletes felvételek tartalmaznak-e a szokásos röntgenképekhez képest többlet információt. Bár a felvételek információtartalma nem nagyobb, de a plasztikus hatás, mely részben a szekunder sugárzás hatására jön létre, részben pedig másolástechnikai eljárás eredménye, gyakran megkönyíti a felvétel értékelését. A további-gothard-felvételeken jól követhetjük a technikai fejlődést, a felvételek minősége javul, a kezdetben 60 perces expozíciós idő néhány percre csökken. A 11. sz. felvétel még közönséges, nem fókuszált csővel készült, de a jobb centrális projekció érdekében a csövet a tárgytól 50 cm-re helyezték, ezért a kígyóról készült kép meglehetősen éles. Az expozíciós idő 5 perc volt. A rövid idő és a nagy távolság miatt a teljesítményt jelentősen növelni kellett. Ez az igénybevétel azonban már meghaladta a katódcső teljesítményét, az a felvételi adatok szerint végül elpattant. Az expozíciós idő csökkentését a fókuszált, platina antikatódos csövek megjelenése tette lehetővé. Ilyen csöveket gyártott Kiss Károly a Budapesti Műszaki Egyetem üvegtechnikai laboratóriumában, s csöveit az 1896-os magyar Ezredéves Kiállítás alkalmából milleneumi csőnek nevezték. A 24. sz. felvétel érdekessége, hogy azon Gothard barátjának, a hazai közönség által jobban ismert Konkoly Thege Miklós csillagásznak a keze látható (1. kép). Egyedülálló dokumentum a 18. sz. felvétel, melyen ugyanarra a lemezre, azonos tárgyról, két összehasonlító felvétel készült, egyik közönséges gömbalakú katódsugár csővel, másik milleneumi lámpával. Ez egyúttal a hazai röntgenipar születésének dokumentuma is (2. kép). Ha a röntgeniparról beszélünk, tisztáznunk kell, milyen ipart jelentett ez a röntgentechnika első évtizedeiben. A röntgenberendezés főegysége a nagyfeszültségű tápáramforrás volt.

4

5 4. A 2. sz. felvétel, január 23. A készülékeket elsősorban mégsem az elektrotechnikai, hanem a műszeripar gyártotta. Ennek oka, hogy a nagyfeszültséget ekkor még nem váltakozóáramú transzformátorral, hanem szaggatott egyenárammal táplált szikrainduktorral állították elő. Az induktor laboratóriumi eszköz volt, melyet a műszergyártók készítették. A közép-európai piacot elsősorban a német cégek, a chemnitzi Max Kohl és az erlangeni Reiniger Gebberth Schall uralták, később csatlakozott ehhez a drezdai Koch és Sterzel. Ezek a cégek kiterjedt üzlethálózattal rendelkeztek a közép- és kelet-európai országokban. Felvetődik a kérdés, miért nem alkalmaztak már kezdettől fogva zárt vaskörű nagyfeszültségű transzformátort, hiszen ennek Zipernowsky, Déri és Bláthy találmánya óta elvi akadálya nem volt. Egyik ok, hogy a kezdetben használt hidegkatódos röntgencsövek igen érzékenyek voltak a visszáramra, nagyfeszültségű egyenirányítók még nem álltak rendelkezésre. Az induktor is váltakozó feszültséget ad, de a feszültséghullám aszimmetrikus, a fordított irányú feszültség amplitúdója lényegesen kisebb és helyes méretezésnél nem képes a csövet visszirányban begyújtani. Másik ok, hogy az erősáramú technikában ekkor alkalmazott feszültségszint lényegesen kisebb volt az orvosi radiológiában megkívánt kv-os értéknél. Fokozta a nehézséget, hogy a kis, néhány száz VA-es transzformátorok kis geometriai méretei miatt a szigetelési távolságok is csekélyek voltak. A 90-es években általánosan alkalmazott 5 10 kv-os erőátviteli feszültségszinttel szemben az 1910-es évek elején már gyakran építettek kv-os rendszereket. Ebben a fejlődésben szerepet játszottak a röntgentechnikában szerzett szigeteléstechnikai ismeretek is, később viszont ezek a transzformátorok meghódították a röntgenipart is től egyre inkább terjedtek a transzformá-

6 toros készülékek, szinkronmotoros, forgókeresztes, mechanikus, nagyfeszültségű egyenirányítóval. Az induktorok utolsó fejlesztési eredménye 1919-ben az olajszigetelésű induktor volt, de az ilyen berendezések gyártása a 20-as évek elején teljesen megszűnt. A transzformátoros készülékek elterjedését meggyorsította az izzókatódos csövek megjelenése, 1912-ben a Lilienfeld, majd 1913-ban a Coolidge féle konstrukció. Ezek a csövek tökéletes szelephatásúak, váltakozóárammal is táplálhatok. Az izzókatódos röntgencsövek fejlesztésével együtt megjelentek az izzókatódos egyenirányító csövek is, melyek a teljesítmény és az üzembiztonság növelését tették lehetővé. Az izzókatódos vákuumcsövek fejlesztése szoros kapcsolatban volt az izzólámpagyártás törekvéseivel. Az izzólámpa ipar a fényhatásfok javítása érdekében igényelt a szénszálnál magasabb hőmérsékleten izzítható fémszálakat, a röntgencsövekben az antikatód anyagához kereste a platinánál magasabb olvadáspontú nehézfémet. Eleinte tantált, majd wolframot alkalmaztak. Ezek a 2000 C felett izzítható fémek viszont már elegendő elektronemissziót biztosítottak a nagy vákuumcsövek katód jaként, így kerülhetett sor a hidegkatódos csövek kiváltására. Ez a fejlődés a röntgenipart egyre közelebb hozta a villamosiparhoz, a nagy elektrotechnikai cégek műszaki-gazdasági hatáskörükbe vonták a kisebb röntgengyárakat. A közép-európai területen különösen a Siemens hatása volt erős, amely ezekben az években olvasztotta be a Reiniger Gebberth Schall és a Veifa cégeket. Hasonló fejlődés látható a holland Philipsnél, mely többek között megszerezte a legrégibb német röntgencsőgyárat, a hamburgi C. H. F. Müllert. A Koch és Sterzel cég kezdettől érdekelt volt az erősáramú technikában is. Ezek a vállalatok a 10-es években bővítették üzlethálózatukat a közép-európai országokban, és ezek a leányvállalatok már nem csupán eladással és installációval foglalkoztak, hanem fődarabok összeszerelésével és részegységek gyártásával is után ezeknek a leányvállalatoknak az önállósága növekedett, az anyavállalat támogatásával ugyan, de önálló vállalati gazdálkodást folytattak, és komplett berendezéseket gyártottak, saját tervezési és fejlesztési tevékenységet is folytattak. Létrejöttek a nagy külföldi cégektől teljesen független kisebb üzemek is, bár ezek a piaci konkurrencia korában hátrányosabb helyzetben voltak. Ezek a gyárak lettek azután a második világháború utáni években a dualizmus területén létrejött független országok röntgeniparának bázisává, és olyan gyógy technikai nagyvállalatok jöttek létre, mint például a csehszlovák Chirana, vagy a magyar Medicor. IRODALOM Röntgen: Uber eine neue Art von Strahlen Erste Mitt. (Würzburg, 1895.) Röntgen: Über eine neue Art von Strahlen Zweite Mitt. (Würzburg, 1896.) Weiler: Der Praktische Elektriker (4. Aufl.) (Schäfer, Leipzig, 1900.) Reiniger, Gebbert, Schall: Elektro-Medizinische Apparate (8. Aufl.) (Wien, 1902.) Donath: Einricht zur Erzeugung der Roentgenstrahlen (Reuter u. Reichard Berlin, 1903.) Ruhmer: Funkeninduktoren (1. Aufl.) (Hachmeister u. Thal Leipzig, 1903.) Max Kohl: Physikalische Apparate (Preisliste Nr. 21) (Chemnitz, 1905.) Fürstenau: Die Technik der Röntgenapparate (Jänecke, Hannover, 1912.) Ruhmer: Funkeninduktoren (2. Aufl.) (Nikolossee, Berlin, 1913.) Koch & Sterzel: Röntgen-Apparate u. Zubehör (Liste X) (Zwickau, 1914.) Rhohrer: Physika (Universitas, Budapest, 1914.) Graetz: Die Elektrizität (18. Aufl.) (Engelhorns, Stuttgart, 1917.) Holits: Röntgenologia (Mai Henrik, Budapest, 1918.)

7 Grossmann: Apparate zur Röntgen-Tiefentherapie (Wagner, Weimar, 1921.) Rosenthal: Praktische Röntgenphysik u. Technik (Barth, Leipzig, 1925.) Glasser: Wilhelm Conrad Röntgen... (Springer, Berlin, 1931.) Kelen: A röntgenologia alapvonalai (Stephaneum, Budapest, 1934.) Császár: A röntgensugárzás (KMTT, Budapest, 1934.) Grigg: The trail of the invisible light. (Ch. C. Thomas, Springfield, Illinois, 1964.) Bugyi: Hungárián medical radiology past and present (Medicor, Budapest) Simonyi: A fizika kultúrtörténete. (Gondolat, Budapest, 1978.) Kocsis, Bugyi, Végh: Magyar úttörők a röntgen-cső továbbfejlesztésében és alkalmazásában (Technikatörténeti Szemle, 1978.) SUMMARY SANDOR JESZENSZKY: THE RELATIONSHIP BETWEEN THE DISCOVERY OF THE ROENTGEN-RAYS AND THE DEVELOPMENT OF THE ELECTROTECHNICAL INDUSTRY ( ) The paper furnishes an overwiew of the history of the very early X-ray experiments, and the technical conditions for producing Roentgen rays. The electrotechnical industry was influenced by the manufacture of Roentgen equipments. It necessitated to develop the high-voltage engineering and use new materials. Owing to the high power concentration in the Roentgen tubes, heavy metals with high melting points had to be used. This requirement coincided with the purposes for development of metalfilament lamps. At first, tantalum then tungsten was used to produce the anodes and the filaments. The metal filaments heatable above 2000 C made possible to construct Roentgen tubes with hot cathodes. The publication briefly demonstrates the first steps of the Middle-European, and especially the Hungarian Roentgen industry too.