В современных рентгеновских аппаратах применяется напряжение от 50 тысяч и до двух миллионов вольт. При этом возникают такие жесткие лучи, что с их помощью фотографируют внутреннее строение очень крупных металлических изделий: валов машин, стенок паровых котлов и т. д.
В приборах, созданных советскими учеными Терлецким и Векслером, удается разгонять электроны до скоростей, приближающихся к скорости света!
Ударяясь об анод, такие электроны рождаю г лучи, которые превосходят по своей проницающей способности даже гамма-лучи, образующиеся в атомах радиоактивных элементов при их распаде. Мощные советские рентгеновские аппараты превратились в приборы для получения и использования гамма-излучения.
Искусственные гамма-лучи дают возможность просвечивать слои тяжелых металлов большой толщины.
Эта победа советской науки показывает, как ученые, проникая в сущность явлений, научаются управлять ими и использовать их для практических целей.
Первый рентгеновский аппарат в России построил в 1896 году Александр Степанович Попов для кронштадтского госпиталя.
К настоящему времени рентгеновские аппараты и приемы работы с ними достигли большого совершенства. В Советском Союзе есть несколько заводов, изготовляющих рентгеновские аппараты и фотоматериалы для них. Созданы мощные рентгеновские установки для сложных исследований и легкие переносные приборы, которые умещаются в двух небольших чемоданах.
В нашей стране, где осуществлено бесплатное медицинское обслуживание населения, рентгеновская аппаратура широко применяется в поликлиниках, больницах и санаториях. В случае надобности рентгеновские аппараты доставляют к больному на дом.
Рентгеновские лучи пригодились в медицине не только для просвечивания. Они оказались также хорошим лечебным средством и помогают врачам бороться со злокачественными опухолями и другими тяжелыми недугами.
Широкое применение нашли рентгеновские аппараты в советской промышленности. Их устанавливают в цехах, в заводских лабораториях, с их помощью проверяют качество изделий. Скрытые трещины, внутренние пороки, раковины, совершенно незаметные при наружном осмотре, не могут укрыться от проницательного взора инженера-рентгенографа.
Огромную пользу принесли рентгеновские лучи науке. Они позволили ученым проникнуть взглядом в такие тайники природы, о которых физики прошлого столетия не могли даже мечтать.
Например, издавна было известно, что алмаз, уголь и графит состоят из одного и того же химического элемента — углерода. По своему химическому составу алмаз от графита решительно ничем не отличается. Но как непохожи они друг на друга! Алмаз — самый твердый из минералов, он легко режет стекло. Графит — один из самых мягких минералов, его без труда можно растереть пальцами. Алмаз блестящ и прозрачен, графит черен и непрозрачен. Оба вещества построены из одних и тех же атомов, а разница между ними огромная.
Таких химических элементов, которые могут образовывать разные вещества, известно несколько: фосфор бывает стекловидным — желтым и красным — почти металлическим; сурьма иногда имеет вид твердого серебристо-белого металла, а иногда — желтой хрупкой массы.
До последних лет никто не мог сказать, почему так резко отличается алмаз от графита или желтый фосфор от красного.
Причину такого различия удалось разгадать с помощью рентгеновских лучей, — ими начали исследовать строение кристаллов.
Вдумчивых людей давно интересовала причина удивительного постоянства формы кристаллов. Поваренная соль всегда кристаллизуется в виде кубиков. Горный хрусталь имеет форму шестигранных столбиков, сера — иголочек, а снежинки — шестиугольных пластинок, которые, сцепляясь между собой, образуют красивые шестилучевые звездочки.
Геометрически правильная форма кристаллов наводила на мысль, что атомы и молекулы вещества располагаются в кристаллах в строгом порядке. Кристаллы — это своеобразные архитектурные сооружения, в которых каждый атом занимает свое место (рис. 49).
Рис. 49. Расположение атомов в кристалле поваренной соли.
Рентгеновские лучи позволили проверить и подтвердить эту догадку.
На кристалл сернистого цинка направили узкий пучок рентгеновских лучей, а позади кристалла на некотором расстоянии поставили фотографическую пластинку (рис. 50).
Рис. 50. Схема прибора для просвечивания кристаллов.
Если бы вещество в кристаллах было не ажурным, а сплошным, то и тень кристаллов получилась бы сплошной, равномерно серой. Однако изображение кристалла на рентгеноснимке получилось не однообразным.
В центре изображения темнело круглое пятно с расплывчатыми краями. Оно было образовано теми лучами, которые прошли сквозь кристалл прямо, не меняя своего направления. Вокруг центрального пятна виднелись весьма сложные узоры, составленные из маленьких черных точек. Эти точки располагались дугами, которые причудливо перекрещивались и переплетались между собой.
Глядя на какое-нибудь здание, нельзя представить себе, как расположены внутри него перегородки, комнаты, проходы, коридоры. Точно также, глядя снаружи на кристалл, нельзя догадаться, как он «распланирован» внутри.
Для рентгеновских лучей кристаллы прозрачны. Пронизывая кристалл, рентгеновский луч встречает на своем пути слои и ряды атомов, образующих как бы внутренние перегородки. Отражаясь от этих перегородок, луч изменяет свой путь, отклоняется в сторону и, покидая кристалл, он запечатлевает на пластинке все особенности внутреннего строения кристалла.
Правильное симметричное расположение пятнышек и точек на снимке доказывало, что атомы в кристалле размещены не в беспорядке, они образуют, как говорят физики, пространственную решетку. Расстояние между атомами и их расположение в кристалле подчинены определенным и строгим законами, обусловленным природными особенностями атомов, образующих кристалл, и их связью между собой.
Рентгенограмма кристалла — это донесение разведчика, побывавшего в мире атомов.
В 1913 году, по узорам, обозначавшимся на фотопластинке, московский профессор Ю. В. Вульф расшифровал особенности внутреннего строения некоторых кристаллов, установил расположение атомов в частицах вещества и научился по рентгеноснимку определять, какие именно атомы входят в состав того или иного химического соединения или сплава.
Удивительная разница между алмазом и графитом получила простое объяснение. Эти два вещества имеют различное строение. В алмазе атомы углерода размещены тесней, чем в графите, расположены они по углам трехгранных пирамид и крепко спаяны друг с другом. В графите атомы размещены просторнее и расположены слоями (рис. 51).
Рис. 51. Расположение атомов углерода в алмазе (слева) и в графите (справа).
Итак, электрон, покоренный человеком, стал нести службу в рентгеновских трубках. Ударяясь со всего разгона об анод, теряя скорость, он излучает рентгеновский квант, обладающий большой энергией.
Рентгеновские лучи помогают борьбе за здоровье и жизнь человека.
Они сделали наши глаза настолько зоркими, что позволили человеку проникнуть взглядом в мир атомов, помогли разгадать строение вещества.
Невидимое стало видимым, непрозрачное — прозрачным.
Это был лишь первый шаг новой отрасли электротехники — электроники.
Глава шестая. Самый быстрый вестник
В 1826 году физик Феликс Савар делал опыты с намагничиванием стальных швейных иголок при электрических разрядах. Но иголки почему-то вели себя странно, проявляя непонятное непостоянство.