N
gày nay hầu như bất cứ ai cũng đã từng nghe nói đến tia X quang, nhưng ít ai biết rằng Wilhelm Conrad Rontgen là người phát minh ra nó. Wilhelm Conrad Rontgen sinh năm 1845 ở Lennep, nước Đức. Ông mất năm 1923 ở Munich, thọ 78 tuổi. Rontgen không có con đẻ nhưng ông có một người con gái nuôi.
Rontgen nhận bằng Phó Tiến sĩ năm 1869 tại trường Đại học Zurich. Suốt 19 năm tiếp theo, Rontgen công tác tại nhiều trường đại học khác nhau. Dần dần, ông trở thành một nhà khoa học xuất sắc và có tiếng tăm. Năm 1888, ông được bổ nhiệm làm Giáo sư vật lý và Giám đốc Viện vật lý ở trường Đại học Wurzburg. Ở đó, vào năm 1895, Rontgen đã tạo ra một khám phá, và nhờ khám phá này, ông trở nên rất nổi tiếng. Năm 1901, Rontgen được nhận giải Nobel vật lý đầu tiên trong lịch sử.
Ngày 8 tháng 10 năm 1895, ông tiến hành làm thí nghiệm với tia cathot. Tia cathot gồm dòng electron, một dòng được tạo ra bằng cách dùng điện áp cao giữa các điện cực đặt ở cuối mỗi ống thuỷ tinh kín mà hầu hết tất cả không khí đã được hút ra. Những tia cathot đặc biệt không xuyên qua và dễ dàng bị dừng lại vì một vài centimet không khí. Trong trường hợp này, ông đã dùng giấy đen dầy che kín toàn bộ ống tia cathot, vì vậy, ngay cả khi điện được bật lên vẫn không có một chút ánh sáng nào được nhìn thấy từ ống nghiệm. Tuy nhiên, khi ông cho dòng điện vào ống chứa tia cathot, ông ngạc nhiên khi nhìn thấy một màn huỳnh quang nằm trên một chiếc ghế gần đó bắt đầu đỏ rực lên như thể có một luồng sáng kích thích nó. Ông tắt dòng điện trong ống nghiệm, và màn hình (được bao phủ bởi một lớp chất bari và chất phản quang) ánh sáng đó dừng phát sáng. Trong khi đó, ống nghiệm chứa tia cathot bị phủ kín hoàn toàn.
May mắn thay, sau khi rời phòng thí nghiệm một quãng, sực nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao thế dẫn vào ống tia cathot, Wilhelm Conrad Rontgen quay lại phòng và nhận thấy một vệt sáng màu xanh lục trên bàn tuy phòng tối om.
Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm của một nhà vật lý học, việc này đã lôi cuốn ông và 49 ngày sau ông liên tục ở lỳ trong phòng thí nghiệm, cơm nước do vợ tiếp tế, mỗi ngày ông chỉ ngừng công việc nghiên cứu ít phút để ăn uống, vệ sinh và chợp mắt nghỉ ngơi vài giờ. Nhờ thế, ông đã tìm ra tính chất của thứ tia bí mật này.
Sau khi nhà khoa học Roentgen chụp được bàn tay vợ bằng tia X, khi tráng ảnh đã thấy rất rõ từng đốt xương và cả chiếc nhẫn cưới trên ngón tay bà. Ảnh này đã được đưa ra trong hội nghị của Hội vật lý học thành phố Wurtzbourg (Đức) có sự tham dự đông đảo của các nhà khoa học nhiều nước nhằm chứng minh khả năng đâm xuyên của tia X qua cơ thể con người, tiến hành vào ngày 23 tháng 11 năm 1896.
Trước thành tựu tuyệt vời đó, chủ tịch hội đã đề nghị gọi tia X là tia Rontgen và gọi năm 1896 là năm của tia Rontgen. Tuy nhiên, suốt đời Rontgen vẫn gọi những tia đó là tia X gắn với giai thoại sau:
Chuyện kể rằng, nhà vật lý học đồng hương với ông tên là Lêna, trước những vinh quang đó đã tìm cách tranh công với ông và đề nghị phải gọi tên trên là tia Roentgen Lêna. Rontgen bình thản đáp:
- Tia X được gọi bằng tên ai, tôi không hề quan tâm. Tôi chưa bao giờ gọi những tia đó bằng tên mình. Mong ông hãy trao đổi với những ai gọi như vậy.
Lại có chuyện kể, người của Cục Hải quân Đức đến gặp ông và nói: sẵn sàng chi một số tiền lớn và cung cấp đủ mọi phương tiện cần thiết nếu ông đồng ý đưa những tia X vào sử dụng trong tàu ngầm và đề nghị ông đăng ký phát minh để giữ độc quyền về tia này, không cho nước ngoài sử dụng. Ông kiên quyết từ chối không tham gia công việc nhà binh và việc đăng ký. Ông muốn tia X được dùng vào việc chăm sóc sức khỏe con người, nó thuộc về toàn thể nhân loại, còn dùng làm phương tiện phục vụ chiến tranh không bao giờ có trong ý định của ông. Dù việc phát minh ra tia X đã mang lại nguồn thu nhập cho rất nhiều công ty nhưng vợ chồng Roentgen vẫn sống trong thiếu thốn và thường phải có sự trợ giúp của họ hàng, bè bạn, điều này do tính khảng khái và ý chí kiên quyết phản đối chiến tranh của ông.
Về việc tia X được Rontgen đặt tên như vậy là do ông khám phá ra một vài loại hình của tia bức xạ không thể nhìn thấy đã phát ra từ ống nghiệm khi dòng điện được bật lên. Vì bí ẩn tự nhiên của nó, ông gọi bức xạ không nhìn thấy được này là tia X-quang - X thường được dùng làm biểu tượng toán học cho một điều gì đó không biết rõ.
Khám phá bất ngờ ấy khiến Rontgen tỏ ra rất xúc động, ông đã tạm dừng tất cả các công việc và những nghiên cứu khác để tập trung vào nghiên cứu tính chất của tia X-quang. Trải qua mấy tuần làm việc khẩn trương và tích cực, ông đã phát hiện ra một số tính chất của tia X-quang như sau:
1. Tia X-quang có thể sinh ra nhiều chất hoá học khác bên cạnh lớp mạ bari để phát sáng.
2. Tia X-quang có thể xuyên thấu rất nhiều loại vật chất mà ánh sáng thông thường không thể nhìn rõ ràng được.
Đặc biệt, ông nhận ra rằng tia X-quang có thể xuyên thấu cơ bắp của con người, nhưng không thể xuyên thấu xương. Bằng cách đặt tay vào giữa ống nghiệm chứa tia cathot và màn chắn, ông có thể nhìn thấy màn chắn bị tối đi do xương của ông và ông có thể nhìn rõ trên màn hình hình ảnh bộ xương bàn tay.
3. Tia X-quang vận động theo một đường thẳng; không như những hạt chứa đủ điện, tia X-quang không bị lệch đi do từ trường.
Tháng 12 năm 1895, ông viết bài đầu tiên về tia X- quang. Tia X-quang hay quang tuyến X là một sóng điện từ có bước sóng trong khoảng 10 nanômét đến 100 picômét (tức là tần số từ 30 PHz đến 3 EHz). Báo cáo của ông ngay lập tức gây được sự chú ý và hứng thú của nhiều người. Trong vòng mấy tháng, đã có tới hàng trăm nhà khoa học theo đuổi việc tìm hiểu và nghiên cứu về tia X-quang. Một năm sau đó, đã có đến hàng nghìn bài viết nghiên cứu về đề tài này được công bố. Một trong những nhà khoa học, người đã bị tác động trực tiếp bởi khám phá của Rontgen đó là Antoine Henri Becquerel. Mặc dù, Becquerel định tìm hiểu về tia X-quang, nhưng tình cờ ông lại phát hiện ra một hiện tượng quan trọng khác là hiện tượng phóng xạ.
Nhìn chung, tia X-quang sinh ra bất cứ khi nào các hạt electron có năng lượng cao chiếu vào một vật thể. Chính tia X-quang không chứa những hạt electron nhưng lại chứa sóng điện từ. Vì vậy, chúng giống như bức xạ nhìn thấy, ngoài ra những bước sóng của tia X-quang còn ngắn hơn nhiều.
Những ứng dụng nổi bật của tia X-quang được thực hiện rộng rãi trong ngành y tế và chẩn đoán bệnh về răng. Áp dụng khác là phép chữa bệnh bằng tia X-quang, trong đó tia X-quang được sử dụng để phá hủy các khối u hoặc ngăn chặn sự phát triển của nó. Tia X-quang cũng có nhiều áp dụng trong công nghiệp. Ví dụ, chúng có thể được sử dụng để đo bề dày của vật liệu hoặc để phát hiện ra những vết nứt ẩn chứa bên trong. Tia X-quang cũng sử dụng trong nhiều nghiên cứu khoa học, từ sinh học cho đến thiên văn học. Đặc biệt, tia X-quang còn được ứng dụng trong một số lĩnh vực nghiên cứu khoa học, nhất là giúp cho một số nhà khoa học đi sâu nghiên cứu kết cấu nguyên tử và phân tử.
Tia X-quang có khả năng xuyên qua nhiều vật chất (như cơ thể người) nên thường được dùng trong chụp ảnh y tế, nghiên cứu tinh thể. Tuy vậy, vì tia X-quang có khả năng gây ion hóa hoặc các phản ứng có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người do đó bước sóng, cường độ và thời gian chụp ảnh y tế luôn được điều chỉnh cẩn thận để tránh tác hại cho sức khỏe. Tia X-quang cũng được phát ra bởi các thiên thể trong vũ trụ, do đó nhiều máy chụp ảnh trong thiên văn học cũng hoạt động trong phổ tia X. Xung quanh việc phát hiện ra tia X này, có một giai thoại thú vị về Rontgen. Câu chuyện như sau:
Một bệnh nhân giàu có gửi cho nhà vật lý học Rontgen một bức thư. Bức thư viết:
“Xin nhà khoa học gửi cho tôi một ít quang tuyến X có kèm theo lời chỉ dẫn để tôi chữa bệnh đau ngực, tôi sẽ thanh toán đầy đủ...”
Nhà vật lý học đã trả lời: “Tôi lấy làm tiếc hiện nay tôi không có một tia X nào. Hơn nữa, việc gửi đi rất khó. Tốt hơn hết là ông gửi cho tôi lồng ngực của ông...”
Từ khi Wilhelm Rontgen phát hiện ra tia X-quang, nó đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế. Việc sử dụng tia X đặc biệt có ích trong việc xác định bệnh lý về xương, cũng có thể dò ra các bệnh về phần mềm. Một vài thí dụ đáng chú ý là có thể khảo sát ngực, có thể chẩn đoán bệnh về phổi như viêm phổi, ung thư phổi, phù nề phổi hay khảo sát vùng bụng. Ứng dụng tia X-quang cũng có thể dò ra sự tắc ruột, tràn khớp, tràn dịch...
Xạ trị tia X-quang được chuyên dùng đối với bệnh ung thư là phương pháp sử dụng tia X với năng lượng mạnh. Rontgen đã có cống hiến lớn lao trong sự phát minh ra tia X-quang. Với phát minh của mình, năm 1901, ông được nhận giải Nobel về vật lý. Năm 1923, Rontgen qua đời tại Munich, nước Đức.