JESZENSZKY
SÁNDOR*
A RÖNTGENSUGÁRZÁS FELFEDEZÉSÉNEK ÉS A Z E L E K T R O T E C H N I K A I I P A R FEJLŐDÉSÉNEK KAPCSOLATA 1895—1918 K Ő Z Ö T T
A röntgensugarak felfedezése nem csupán a nagyközönség körében okozott rendkívüli meglepetést. A fizika történetében is fordulópontot jelentett az 1895. 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 felfede zése. Röntgen felfedezésének jelentőségét mutatja az is, hogy szinte napokon belül számos kutatóhelyen reprodukálták a kísérletet, gyakorlati célra alkalmaz ták a sugarakat, és ezzel egyidejűleg a berendezések gyártása is megkezdődött. Ezek a hatások késedelem nélkül jelentkeztek a közép-európai országok tudo mányos 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 kapcso latban később sok kitalált történet keletkezett, melyekben a véletlennek sokkal nagyobb szerep jut, mint a valóságban volt. Ha azonban az előzményeket vizs gáljuk, nyilvánvalóvá válik, hogy az előző száz év tudományos és technikai fej lődése szükségszerűen a felfedezéshez vezetett. Ez nem csökkenti Röntgen tudo mányos 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 állí tani, 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. 55. 1013
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 alkalma sak: 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 kés leltette, 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 következtetés sel el lehet jutni az újfajta sugarakig. Lénárd ezt a lépést nem tette meg, sőt,
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 1895. december 28-án jelent meg, az első újsághír a bécsi Presse 1896. január 5-i számában. Ennek alapján a Budapesti Tudomány egyetemen Klupathy Jenő már január 9-én — esetleg 1—2 nappal előtte — fel vételt készített Eötvös Loránd kezéről, és ezzel a skót Swington után második ként 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 1896. 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 első sorban arról folyt, hogy az Alexander által készített igen szép, szemléletes fel vételek 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 fel vételek 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 Ká roly 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 közön ség 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 nagy feszültségű tápáramforrás volt.
4. A 2. sz. felvétel, 1896. 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 rendel keztek a közép- és kelet-európai országokban. Felvetődik a kérdés, miért nem alkalmaztak már kezdettől fogva zárt vas körű nagyfeszültségű transzformátort, hiszen ennek Zipernowsky, Déri és Bláthy találmánya óta elvi akadálya nem volt. Egyik ok, hogy a kezdetben használt hidegkatódos röntgencsövek igen érzé kenyek 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 100—200 kV-os érték nél. 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 feszültség szinttel szemben az 1910-es évek elején már gyakran építettek 50—60 kV-os rendszereket. Ebben a fejlődésben szerepet játszottak a röntgentechnikában szer zett szigeteléstechnikai ismeretek is, később viszont ezek a transzformátorok meghódították a röntgenipart is. 1910-től egyre inkább terjedtek a transzformá-
toros készülékek, szinkronmotoros, forgókeresztes, mechanikus, nagyfeszültségű egyenirányítóval. A z induktorok utolsó fejlesztési eredménye 1919-ben az olaj szigetelésű 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 konst rukció. Ezek a csövek tökéletes szelephatásúak, váltakozóárammal is táplálhatok. A z izzókatódos röntgencsövek fejlesztésével együtt megjelentek az izzókatódos egyenirányító csövek is, melyek a teljesítmény é s az üzembiztonság növelését tették lehetővé. A z izzókatódos vákuumcsövek fejlesztése szoros kapcsolatban volt az izzólámpagyártás törekvéseivel. A z izzólámpa ipar a fényhatásfok javí tása érdekében igényelt a szénszálnál magasabb hőmérsékleten izzítható fém szálakat, a röntgencsövekben az antikatód anyagához kereste a platinánál m a gasabb olvadáspontú nehézfémet. Eleinte tantált, majd wolframot alkalmaztak. Ezek a 2000 °C felett izzítható fémek viszont már elegendő elektronemissziót biztosítottak a nagyvákuumcsövek katód jaként, így kerülhetett sor a hidegkatódos csövek kiváltására. E z a fejlődés a röntgenipart egyre közelebb hozta a villamosiparhoz, a nagy elektrotechnikai cégek műszaki-gazdasági hatáskörükbe vonták a kisebb rönt gengyárakat. A közép-európai területen különösen a Siemens hatása volt erős, amely ezekben az években olvasztotta be a Reiniger—Gebberth—Schall é s 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 é s Sterzel cég kezdettől érdekelt volt az erősáramú technikában is. Ezek a vállalatok a 10-es években bővítették üzlethálózatukat a közép-euró pai országokban, é s ezek a leányvállalatok már nem csupán eladással é s installá cióval foglalkoztak, hanem fődarabok összeszerelésével é s részegységek gyártá sával is. 1918. után ezeknek a leányvállalatoknak az önállósága növekedett, az anya vállalat támogatásával ugyan, de önálló vállalati gazdálkodást folytattak, é s komplett berendezéseket gyártottak, saját tervezési é s fejlesztési tevékenységet is folytattak. Létrejöttek a nagy külföldi cégektől teljesen független kisebb üze mek is, bár ezek a piaci konkurrencia korában hátrányosabb helyzetben voltak. Ezek a gyárak lettek azután a második világháború utáni években a dualiz mus területén létrejött független országok röntgeniparának bázisává, é s 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.)
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 ( K M T T , 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 alkalma zásában (Technikatörténeti Szemle, 1978.)
SUMMARY SANDOR J E S Z E N S Z K Y : T H E R E L A T I O N S H I P B E T W E E N T H E D I S C O V E R Y OF T H E R O E N T G E N - R A Y S AND T H E D E V E L O P M E N T O F T H E E L E C T R O T E C H N I C A L I N D U S T R Y (1895—1918) The paper furnishes an overwiew of the history of the very early X-ray experi ments, 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 pur poses 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.
