تاریخچه پرتو ایکس: از کشف تصادفی رونتگن تا سی‌تی اسکن مدرن
نور و امواج رادیویی، هر دو از اعضای خانواده بزرگ طیف الکترومغناطیسی هستند. در این طیف، امواج گوناگونی با ویژگی‌های متفاوت وجود دارند که همگی نوعی از امواج الکترومغناطیسی محسوب می‌شوند.
- مایکروویو و امواج مادون قرمز: طول موج این امواج از نور مرئی بلندتر است و در محدوده بین امواج رادیویی و نور مرئی قرار می‌گیرند.
- امواج فرابنفش (UV)، فرابنفش شدید (EUV)، پرتوهای ایکس (X-rays) و پرتوهای گاما (Gamma rays): این امواج دارای طول موج‌های کوتاه‌تری هستند و انرژی بالاتری دارند.
ماهیت الکترومغناطیسی پرتوهای ایکس زمانی آشکار شد که دانشمندان دریافتند کریستال‌ها مسیر این پرتوها را خم می‌کنند، درست مانند اینکه شبکه‌های پراش، نور مرئی را خم می‌کنند. آرایش منظم اتم‌ها در کریستال، همانند شیارهای یک شبکه پراش عمل می‌کند.
پرتو ایکس به دلیل توانایی نفوذ به اجسام، کاربردهای فراوانی دارد، از جمله در تصویربرداری پزشکی. در این روش، با تاباندن پرتو ایکس به بدن و بررسی میزان جذب آن توسط بافت‌های مختلف، تصاویری از ساختار داخلی بدن تهیه می‌شود.
پرتو ایکس در پزشکی: نگاهی به اعماق بدن
پرتوهای ایکس به دلیل خاصیت نفوذ به مواد، کاربردهای گسترده‌ای در تصویربرداری پزشکی دارند. این پرتوها می‌توانند از ضخامت مشخصی از ماده عبور کنند و به همین دلیل امکان مشاهده ساختارهای داخلی بدن را فراهم می‌سازند. پرتوهای ایکس مورد استفاده در پزشکی، با متوقف کردن ناگهانی جریان الکترون‌های پرسرعت در یک صفحه فلزی تولید می‌شوند. دانشمندان بر این باورند که پرتوهای ایکس ساطع شده از خورشید و ستارگان نیز از همین طریق، یعنی توسط الکترون‌های پرسرعت، تولید می‌شوند.
تصاویری که با استفاده از پرتو ایکس ایجاد می‌شوند، به دلیل تفاوت در میزان جذب این پرتوها توسط بافت‌های مختلف بدن هستند. کلسیم موجود در استخوان‌ها بیشترین میزان جذب پرتو ایکس را دارد، به همین دلیل استخوان‌ها در رادیوگرافی (فیلم ثبت تصویر پرتو ایکس) به رنگ سفید دیده می‌شوند. چربی و سایر بافت‌های نرم، میزان کمتری از پرتو ایکس را جذب می‌کنند و به رنگ خاکستری ظاهر می‌شوند. هوا کمترین میزان جذب را دارد، بنابراین ریه‌ها در رادیوگرافی به رنگ سیاه دیده می‌شوند.
ویلهلم کنراد رونتگن و کشف تصادفی پرتو ایکس
در هشتم نوامبر سال 1895، ویلهلم کنراد رونتگن به طور اتفاقی تصویری را مشاهده کرد که از مولد اشعه کاتدی او ایجاد شده بود و فراتر از محدوده احتمالی اشعه کاتدی (که اکنون به عنوان پرتو الکترونی شناخته می شود) پخش می شد. بررسی های بیشتر نشان داد که این پرتوها در نقطه تماس پرتو کاتدی با دیواره داخلی لوله خلاء تولید می شوند، توسط میدان های مغناطیسی منحرف نمی شوند و به انواع مختلف مواد نفوذ می کنند.
یک هفته پس از کشف، رونتگن یک عکس رادیوگرافی از دست همسرش گرفت که به وضوح حلقه ازدواج و استخوان های او را نشان می داد. این عکس، عموم مردم را به حیرت انداخت و علاقه علمی زیادی به این شکل جدید از تابش برانگیخت. رونتگن این شکل جدید از تابش را پرتو ایکس (X به معنای "نامعلوم") نامید. از این رو اصطلاح پرتوهای ایکس (که به آن پرتوهای رونتگن نیز گفته می شود، هرچند این اصطلاح خارج از آلمان چندان رایج نیست) پدید آمد.
ویلیام کولیج و اختراع لامپ اشعه ایکس
ویلیام کولیج، لامپ اشعه ایکس را اختراع کرد که به طور معمول به آن لامپ کولیج می گویند. اختراع او انقلابی در تولید پرتوهای ایکس ایجاد کرد و به عنوان مدلی برای تمامی لامپ های اشعه ایکس مورد استفاده در کاربردهای پزشکی به کار می رود.
کولیج و اختراع تنگستن داکتیل (چکش‌خوار)
در سال 1903، دبلیو. دی. کولیج، پیشرفتی چشمگیر در کاربردهای تنگستن ایجاد کرد. کولیج موفق شد با آلایش اکسید تنگستن قبل از احیا، سیم تنگستن داکتیل (چکش‌خوار) تولید کند. پودر فلز حاصل، فشرده، متخلخل و آهنگری شد تا به میله‌های نازک تبدیل شود. سپس سیم بسیار نازکی از این میله‌ها کشیده شد. این نقطه آغاز متالورژی پودر تنگستن بود که نقش مهمی در توسعه سریع صنعت لامپ ایفا کرد.
پرتو ایکس و توسعه سی‌تی اسکن
توموگرافی کامپیوتری یا سی‌تی‌اسکن (CAT Scan) از پرتوهای ایکس برای ایجاد تصاویر از بدن استفاده می‌کند. با این حال، رادیوگرافی (عکس برداری با پرتو ایکس) و سی‌تی‌اسکن، انواع مختلفی از اطلاعات را نشان می‌دهند. رادیوگرافی یک تصویر دو بعدی است، در حالی که سی‌تی‌اسکن سه بعدی است. با تصویربرداری و مشاهده چندین برش سه بعدی از بدن (مانند برش‌های نان)، پزشک نه تنها می‌تواند تشخیص دهد که آیا توموری وجود دارد یا خیر، بلکه تقریباً عمق آن را در بدن تخمین بزند. این برش‌ها حداقل 3 تا 5 میلی‌متر از هم فاصله دارند. سی‌تی‌اسکن‌های جدیدتر مارپیچی (همچنین به آن هلیکال نیز می‌گویند) به طور مداوم و به صورت مارپیچی از بدن عکس می‌گیرند، به طوری که هیچ فاصله‌ای در تصاویر جمع‌آوری‌شده وجود ندارد.
سی‌تی‌اسکن می‌تواند سه بعدی باشد زیرا اطلاعات مربوط به میزان عبور پرتوهای ایکس از بدن نه تنها روی یک قطعه فیلم مسطح، بلکه در یک کامپیوتر جمع‌آوری می‌شود. سپس داده‌های حاصل از سی‌تی‌اسکن را می‌توان با استفاده از کامپیوتر بهبود بخشید تا نسبت به رادیوگرافی ساده، حساس‌تر باشند.
رابرت لدلی (Robert Ledley) مخترع سی‌تی‌اسکن بود و در تاریخ 25 نوامبر 1975، حق ثبت اختراع شماره 3,922,552 را برای "سیستم‌های اشعه ایکس تشخیصی" که به نام سی‌تی‌اسکن نیز شناخته می‌شوند، دریافت کرد.
