Загадочные лучи
Новые научные открытия, становясь достоянием широких масс, обычно возбуждают к себе тем больший интерес, чем они непонятнее, чем резче отступают от истин, ставших уже привычными.
Они заинтересовывают не только ученых и образованных людей, но и такие круги публики, которые обычно совершенно равнодушны к успехам естествознания.
Такой повышенный интерес вызвали в свое время говорящая машина – фонограф, передача речи по проводам – телефония, а в последние годы радио – передача музыки и речи. Но, пожалуй, ни одно из этих открытий и изобретений не взволновало так сильно общество, как открытие германским профессором Рентгеном загадочных Х-лучей, проникающих сквозь непрозрачные преграды.
Поначалу публика решила, что отныне нет закрытых помещений, что каждая комната может быть осмотрена, хотя бы все входы в нее были заперты, каждое заклеенное письмо прочтено, содержимое любого чемодана обнаружено, не раскрывая самого чемодана, и т. п.
Смешивая природу новых лучей, названных в честь ученого, их открывшего, лучами Рентгена, с лучами света, воспринимаемого нашим органом зрения, полагали, что достаточно направить поток таких лучей на стену дома, чтобы видеть все, что делается внутри его.
Вскоре убедились, что большинство этих предположений надо отнести к области фантазии, и интерес к новому открытию в широких кругах публики столь же быстро исчез, как и появился, но не исчез он, по счастью, среди ученых. Они продолжали изучать эти таинственные лучи и после почти 20 лет упорной работы над ними вполне выяснили их природу, условия возникновения и свойства. Их же практическое применение было разработано значительно раньше. Это такие же лучи, как и лучи видимого света, но с очень короткой длиной волны, еще более короткой, чем у так называемых химических ультрафиолетовых лучей, лежащих за фиолетовой частью спектра и также не ощущаемых глазом.
Рентген натолкнулся на свое открытие совершенно случайно.
Известно, что часть круксовой трубки, на которую падет катодный поток при разряде токов высокого напряжения в газах малой упругости, начинает флуоресцировать, то есть становится самосветящей-ся. Экран, покрытый люминесцирующим веществом, например платиново-синеродистым барием, помещенный вблизи самосветящейся части трубки, тоже начинает светить. Рентген, желая исследовать, какие лучи вызывают это вторичное свечение, видимые световые или не ощущаемые глазом, проходящие сквозь стекло, закутал трубку черным сукном. Оказалось, что и при этом условии экран люминес-цировал.
Чтобы определить степень проницания невидимыми лучами тел, для обыкновенного света непрозрачных, Рентген поставил между экраном и трубкой деревянный щит. При этом он заметил не только то, что экран продолжает светить, но и различил на экране тень от руки, которой придерживал щит. Дальнейшие исследования показали, что эти, как он их назвал, Х-лучи проникают через большинство непрозрачных тел и притом в различной степени. Так, внутри слабой тени от руки можно различить более темный силуэт ее скелета (рис. 36).
Рис. 36
Оказалось, что Х-лучи действуют химически, подобно давно известным, тоже невидимым глазом, ультрафиолетовым лучам, на фотографическую пластинку. Кладя руку на фотографическую пластинку, завернутую в черную бумагу, и направляя сверху поток лучей, можно, после того как пластинка будет проявлена обычным путем, получить на ней негативное изображение руки и ее скелета.
Таким образом, невидимые световые лучи Рентгена можно было сделать видимыми косвенными путями:
1) освещая ими экран и получая при этом силуэт тела, помещенного между источником лучей и экраном;
2) фотографируя такой силуэт на фотографической пластинке.
Первый метод получил название рентгенизации, второй – рентгенографии.
Вскоре для рентгенизации было придумано особое приспособление – криптоскоп (по-русски – тайновидец), состоящий из ящика без крышки, дном которого служит экран, покрытый платиновосинеродистым барием. Прикладывая криптоскоп открытой стороной к глазам, на экран направляют поток лучей, а к экрану прижимают руку, закрытое портмоне и т. п. В первом случае на экране обрисовываются кости руки, во втором – монеты, скрытые в кошельке, и т. д. Понятно, что в этом случае получается только более или менее густая тень и что нельзя видеть, стоя перед источником, Х-лучей, то есть ими нельзя снаружи осветить комнату или закрытый ящик, чтобы видеть скрытые в них предметы.
Рентгенографировать оказалось возможным только в натуральную величину, без камеры, так как в отличие от световых лучей лучи Рентгена не преломляются, проходя через линзы (сферические стекла фотографического аппарата); стекла же, в состав которых входит свинец, кроме того, почти непрозрачны для этих лучей.
С годами оба метода были значительно усовершенствованы в пределах, допускаемых физическими свойствами лучей. В настоящее время рентгенизация достигла такой степени совершенства, что можно в темном помещении сделать видимым для большой аудитории полный скелет живого человека, можно отличить внутренние органы и видеть их дефекты.
Рентгенография, требовавшая первоначально значительного времени для получения ясных изображений, благодаря увеличению чувствительности фотографических пластинок и усилению источника лучей, допускает моментальные снимки и даже получение кинематографических изображений. Имеются фильмы (кинематографические ленты), изображающие процесс работы внутренних органов человека, последовательное развитие зародыша в курином яйце и т. и., поистине волшебные картины, дающие возможность человеку заглянуть в такие тайники природы, которые, казалось, были от него скрыты навеки.
Лучи рентгена без рентгеновской трубки
Опыты с лучами Рентгена принадлежат к числу малодоступных. Конечно, любитель, не стесненный в материальных средствах и имеющий хорошую катушку Румкорфа, не пожалеет рублей десять на покупку рентгеновской трубки; но ведь таких любителей у нас значительно меньше, чем тех, для которых такой расход является непосильным, заставляя их отказываться от знакомства с одним из интереснейших физических явлений.
Опытный любитель постарается приготовить рентгеновскую трубку сам, но для любителя начинающего или не имеющего нужных инструментов и такой выход недоступен. Между тем ознакомиться со свойствами лучей Рентгена и даже получить при их помощи фотографические (правильнее – рентгенографические) снимки доступно положительно каждому, только не многие знают, как без рентгеновской трубки получить и обнаружить лучи Рентгена.
Ничего не стоящая или стоящая несколько копеек перегоревшая лампочка накаливания с угольной нитью – вот дешевый источник лучей Рентгена. Правда, обработка такой лампы, превращение ее в трубку Рентгена требует терпения, но у истинного любителя его не занимать.
Осторожно, чтобы не раздавить колпачка лампочки и не поранить руки, а главное, глаза, снимают поддон и выскабливают гипсовую заливку, пока не обнажатся платиновые электроды. Выскабливать гипс надо крошку за крошкой, оберегаясь нарушить целость вакуума. Если внутрь лампочки проникнет воздух, она не будет пригодна для нашей цели. Не всякая система ламп допускает эту работу, но в городе, где имеется электрическое освещение, у местных электротехников пока еще удается найти подходящую лампу. Говорим «пока», так как современные лампы с металлическими нитями для этой цели не подходят.
Освободив концы платиновых проволочек, припаивают их тинолем к освобожденному от изолировки концу проводника тока (звонковой медной проволоки) и вновь заливают жидким гипсом. После того как гипс вполне отвердеет, лампочку устанавливают горизонтально, укрепляя ее в прорезе вертикального деревянного штатива. Штатив можно устроить из толстой деревянной доски а, размером 10x10 см, в середине которой врезана равная ей по толщине дощечка b высотой 15–20 см. В этой вертикальной дощечке делается вырез с (лобзиком) по размеру нижней части лампы. Сверху лампы наклеивают кружок d, вырезанный из листового олова, около 1 см в диаметре, и над ним, почти касаясь его, укрепляют второй провод при помощи клеммы, привинченной к вертикальной доске штатива (рис. 37).
Рис. 37
Источником тока для такой самодельной рентгеновской трубки, как и для настоящей трубки, может служить или спираль Румкорфа, или электростатическая машина, если у любителя нет спирали с искрой не менее 1 см. Конечно, работа с машиной значительно менее удобна, чем со спиралью, которую и желательно иметь для этой цели, в особенности если желают не только рентгенографировать непрозрачные предметы, но и наблюдать их при помощи криптоскопа.
Провода соединяют с клеммами разрядника индукционной катушки или с кондукторами электростатической машины, удаленными друг от друга на такое расстояние, чтобы искра не могла непосредственно проскакивать между ними. Замыкая ток спирали или равномерно и продолжительно вращая машину, получают непрерывный поток искр между оловянным кружком и концом провода, соединенного с анодом. Возникающие при ударе о стекло вторичные рентгеновские лучи отражаются оловянным листком, как вогнутым зеркалом, и направляются отвесно. Чтобы их обнаружить, готовят чувствительный экран размерами в почтовую карточку. Проще всего получить такой экран, смазывая кусок картона гуммиарабиком и обсыпая цинковыми белилами, но он будет малочувствителен. Для увеличения чувствительности вместо сернистого цинка берут двойную соль синильной кислоты бария и платины (платиново-синеродистый барий) или менее дорогую ураниево-аммониевую соль плавиковой кислоты.
Для приготовления этой соли растворяют 10 г азотнокислого урана в 40 кв. см воды, при кипячении прибавляя к раствору 5 г фтористого аммония и продолжая кипятить после того еще минут пять. Охладив, отфильтровывают мелкий кристаллический желтый осадок и просушивают его до полного удаления влаги.