e - RX 15-18 Crookes sa per pdf
e - RX 15-18 Crookes sa per pdf
e - RX 15-18 Crookes sa per pdf
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
La sorgente dei raggi<br />
“X ”:<br />
Il tubo di <strong>Crookes</strong><br />
(cas<strong>sa</strong> n.3)
La cas<strong>sa</strong> N.3<br />
L’elenco del del contenuto della cas<strong>sa</strong> N.3 N.3 è<br />
stato purtroppo parzialmente danneggiato
Quando Röntgen scoprì i i raggi X, X, nel nel novembre <strong>18</strong>95, in in tutti tutti i i<br />
laboratori di di Fisica si si utilizzavano tubi tubi di di <strong>Crookes</strong> <strong>per</strong> <strong>per</strong> le le ricerche e gli gli<br />
studi più piùdisparati. disparati. Prima che che venissero definitivamente soppiantatati<br />
dai dai tubi tubi di di Coolidge, ad ad effetto termo-ionico, comparsi nel nel 1913 ma ma<br />
che che impiegarono anni anni ad ad imporsi, l’unico modo conosciuto <strong>per</strong> <strong>per</strong><br />
produrre raggi X era era mediante tubi tubi di di <strong>Crookes</strong>, che, che, in in questo tipo tipo di di<br />
applicazioni, venivano anche chiamati tubi Röntgen Röntgen. ntgen. Questa stes<strong>sa</strong><br />
denominazione verrà poi poi assunta anche dai dai tubi tubi di di Coolidge.
La dotazione dell’impianto prevedeva 2 tubi Röntgen<br />
(<strong>Crookes</strong>) e due dispositivi di supporto: un piedestallo<br />
fisso a treppiede ed un’asta, destinata ad essere sorretta<br />
da un militare. Lo scopo di questo sostegno mobile<br />
(l’unico possibile in quell’epoca sul campo di battaglia)<br />
era quello di consentire lo spostamento del fuoco di<br />
proiezione dei raggi <strong>per</strong> facilitare la localizzazione di<br />
schegge o proiettili nei corpi dei feriti e<strong>sa</strong>minati in scopia.<br />
Non è escluso che i due tubi venissero talvolta utilizzati<br />
contemporaneamente, con lo scopo di ottenere proiezioni<br />
stereoscopiche.<br />
Purtroppo, in tempi recenti, uno dei due tubi è stato<br />
accidentalmente distrutto.
Il tubo detto di <strong>Crookes</strong>, dal nome del suo inventore, il<br />
fisico inglese Sir William <strong>Crookes</strong>, che lo inventò intorno al<br />
<strong>18</strong>70, era uno strumento molto diffuso e utilizzato<br />
praticamente in quasi tutti i laboratori di Fisica dell’epoca.<br />
Pur essendo realizzato in una grande moltitudine di forme,<br />
si componeva essenzialmente di un bulbo in vetro, in cui<br />
veniva praticato un vuoto solo relativamente spinto (viene<br />
chiamato anche tubo a pressione residua), di un elettrodo<br />
carico negativamente (catodo) e di uno o due elettrodi<br />
carichi positivamente (anodo e anticatodo).<br />
Applicando differenze di potenziale di qualche migliaio di<br />
volt tra catodo ed anodo, oltre a produrre raggi X, si<br />
potevano osservare numerosi fenomeni di fluorescenza<br />
lumino<strong>sa</strong> che dipendevano dal valore dalla pressione<br />
residua del gas nell’ampolla e dalla tensione applicata.
Da Da “Gli “Gli Acceleratori <strong>per</strong> <strong>per</strong> Fisica Fisica Nucleare”,<br />
A. A. Bandini BandiniButi, Buti, EDITORIALE DELFINO<br />
SRL, SRL, Segrate (MI), (MI), 1963 1963<br />
Il Il tubo di di <strong>Crookes</strong><br />
(versione a tre elettrodi)
Da Da “Gli “Gli Acceleratori <strong>per</strong> <strong>per</strong> Fisica Fisica Nucleare”,<br />
A. A. Bandini BandiniButi, Buti, EDITORIALE DELFINO<br />
SRL, SRL, Segrate (MI), (MI), 1963 1963<br />
Anticatodo<br />
(positivo, in metallo<br />
ad alto Z ed alta<br />
tem<strong>per</strong>atura di<br />
fusione)<br />
Anodo<br />
(positivo)<br />
Il Il tubo di di <strong>Crookes</strong><br />
(versione a tre elettrodi)<br />
Catodo<br />
(negativo)
Da Da “Gli “Gli Acceleratori <strong>per</strong> <strong>per</strong> Fisica Fisica Nucleare”,<br />
A. A. Bandini BandiniButi, Buti, EDITORIALE DELFINO<br />
SRL, SRL, Segrate (MI), (MI), 1963 1963<br />
Anticatodo<br />
(positivo, in metallo<br />
ad alto Z ed alta<br />
tem<strong>per</strong>atura di<br />
fusione)<br />
Anodo<br />
(positivo)<br />
Catodo<br />
(negativo)<br />
Raggi canale, di di Goldstein (<strong>18</strong>86): forando il il catodo<br />
di di un un tubo di di <strong>Crookes</strong> e applicando un un campo<br />
elettrico sui sui “raggi canale”, si si sono poste le le basi basi <strong>per</strong> <strong>per</strong><br />
i i moderni spettrometri di di mas<strong>sa</strong>.<br />
Il Il tubo di di <strong>Crookes</strong><br />
(versione a tre elettrodi)
Il Il tubo di di <strong>Crookes</strong>
Il Il tubo di di <strong>Crookes</strong>
45°<br />
Elettroni
Raggi X<br />
45°<br />
Elettroni
Anodo in rame e<br />
platino o tungsteno<br />
(polo positivo)<br />
Catodo focalizzatore<br />
(polo negativo)
Nei Nei tubi tubi di di <strong>Crookes</strong> il il catodo era era sempre di di alluminio, <strong>per</strong>ché<br />
meno soggetto di di altri altri metalli a fenomeni di di vaporizzazione.
Nei Nei tubi tubi di di <strong>Crookes</strong> il il catodo era era sempre di di alluminio, <strong>per</strong>ché<br />
meno soggetto di di altri altri metalli a fenomeni di di vaporizzazione.<br />
Catodo concavo in in alluminio, tipo tipo “focus”. Questo tipo tipo di di catodo fu fu<br />
proposto da da Herbert Jackson, al al quale viene riconosciuta la la paternità,<br />
nel nel marzo <strong>18</strong>96: la la concavità serviva a focalizzare meglio gli gli elettroni<br />
sull’anodo, migliorando la la definizione delle immagini prodotte.<br />
Jackson lo lo aveva utilizzato <strong>per</strong> <strong>per</strong> altre ricerche già già nel nel luglio <strong>18</strong>94, prima<br />
ancora della sco<strong>per</strong>ta dei dei raggi X; X; in in realtà <strong>Crookes</strong> aveva prodotto<br />
tubi tubi ad ad anodo concavo, anche lui lui <strong>per</strong> <strong>per</strong> altre ricerche, già già nel nel <strong>18</strong>79.
L’impiego nell’anodo di di metalli ad ad alto alto<br />
numero atomico, come il il platino, e<br />
anche ad ad alto alto punto di di fusione, come il il<br />
tungsteno, migliorava notevolmente<br />
l’efficienza di di produzione dei dei raggi X e<br />
la la durata del del tubo.<br />
L’inserto in tungsteno<br />
(o platino?) sull’anodo in<br />
rame
L’anodo, costituito da da un un cilindro cavo cavo di di<br />
rame rame su su cui cui è applicata la la placchetta di di<br />
tungsteno, è inserito nel nel collo collo<br />
dell’involucro in in vetro vetro mediante un un incastro<br />
elastico.<br />
La La dis<strong>per</strong>sione del del calore calore accumulato<br />
durante il il funzionamento avviene solo solo <strong>per</strong> <strong>per</strong><br />
irraggiamento.
I danni prodotti dalla prolungata esposizione ai raggi X erano già noti<br />
da tempo, tuttavia i tubi di <strong>Crookes</strong> continuavano ad essere utilizzati<br />
senza schermatura, nonostante qualche esempio contrario.<br />
In realtà osservando attraverso l’involucro in vetro del tubo la<br />
fluorescenza prodotta nel gas residuo in esso contenuto si ottenevano<br />
informazioni essenziali sul suo funzionamento. La pressione del gas<br />
diminuiva nel tempo, con l’uso, e ciò comportava importanti variazioni<br />
nella efficienza e nello spettro di emissione: l’efficienza diminuiva e i<br />
raggi diventavano sempre più “duri” (penetranti).<br />
Osservando il tipo e l’aspetto della luminosità che si produceva <strong>per</strong><br />
fluorescenza all’interno del tubo si potevano anche correggere<br />
eventuali errori nella polarità di collegamento.<br />
Solo dopo l’avvento dei tubi a vuoto di Coolidge, in assenza pressoché<br />
totale di gas da osservare, con pressioni interne dell’ordine del<br />
milionesimo di mm di mercurio, mercurio si potrà pen<strong>sa</strong>re a racchiudere<br />
definitivamente e senza rimpianti i tubi a raggi X in un involucro<br />
protettivo.
Normalmente la la pressione del del gas gas<br />
residuo all’interno di di un un tubo tubo di di<br />
<strong>Crookes</strong> era era dell’ordine del del<br />
millesimo di di mm mm di di mercurio<br />
(quindi mille mille volte volte su<strong>per</strong>iore a<br />
quella quella degli degli attuali attuali tubi tubi Coolodge).<br />
Raggi X<br />
Elettroni<br />
Fluorescenza<br />
prodotta dai<br />
raggi X nel<br />
gas residuo
Kienböck KienböckR., R., “Über “Überdie dieEinwirkung Einwirkung<br />
des desRöntgen-Lichtes Röntgen-Lichte<strong>sa</strong>uf aufdie dieHaut”, Haut”,<br />
Wiener Wienerklinische klinischeWochenschrift, Wochenschrift, 13, 13,<br />
1<strong>15</strong>3, 1<strong>15</strong>3, 1900.<br />
1900.
Al Al variare variare della della pressione pressione<br />
residua residua nel nel tubo tubo di di <strong>Crookes</strong>, <strong>Crookes</strong>,<br />
variavano variavano anche anche i i fenomeni fenomeni di di<br />
fluorescenza fluorescenza al al suo suo interno interno (e (e le le<br />
scariche scariche all’esterno). all’esterno). Dalla Dalla loro loro<br />
osservazione osservazione si si potevano potevano<br />
stimare stimare le le caratteristiche caratteristiche di di<br />
funzionamento funzionamento del del tubo tubo stesso.<br />
stesso.<br />
Kienböck KienböckR., R., “Über “Überdie dieEinwirkung Einwirkung<br />
des desRöntgen-Lichtes Röntgen-Lichte<strong>sa</strong>uf aufdie dieHaut”, Haut”,<br />
Wiener Wienerklinische klinischeWochenschrift, Wochenschrift, 13, 13,<br />
1<strong>15</strong>3, 1<strong>15</strong>3, 1900. 1900.<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“durissimi”<br />
“durissimi”<br />
Nessuna Nessuna “luce “luce<br />
Röntgen” Röntgen” (pressione (pressione<br />
troppo troppo bas<strong>sa</strong>) bas<strong>sa</strong>)
Al Al variare variare della della pressione pressione<br />
residua residua nel nel tubo tubo di di <strong>Crookes</strong>, <strong>Crookes</strong>,<br />
variavano variavano anche anche i i fenomeni fenomeni di di<br />
fluorescenza fluorescenza al al suo suo interno interno (e (e le le<br />
scariche scariche all’esterno). all’esterno). Dalla Dalla loro loro<br />
osservazione osservazione si si potevano potevano<br />
stimare stimare le le caratteristiche caratteristiche di di<br />
funzionamento funzionamento del del tubo tubo stesso. stesso.<br />
Kienböck KienböckR., R., “Über “Überdie dieEinwirkung Einwirkung<br />
des desRöntgen-Lichtes Röntgen-Lichte<strong>sa</strong>uf aufdie dieHaut”, Haut”,<br />
Wiener Wienerklinische klinischeWochenschrift, Wochenschrift, 13, 13,<br />
1<strong>15</strong>3, 1<strong>15</strong>3, 1900. 1900.<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“durissimi”<br />
“durissimi”<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“duri”<br />
“duri”<br />
“Durezza”<br />
“Durezza”<br />
media<br />
media<br />
Nessuna Nessuna “luce “luce<br />
Röntgen” Röntgen” (pressione (pressione<br />
troppo troppo bas<strong>sa</strong>) bas<strong>sa</strong>)<br />
“luce<br />
“luce<br />
dura”<br />
dura”<br />
“luce<br />
“luce<br />
media”<br />
media”
Al Al variare variare della della pressione pressione<br />
residua residua nel nel tubo tubo di di <strong>Crookes</strong>, <strong>Crookes</strong>,<br />
variavano variavano anche anche i i fenomeni fenomeni di di<br />
fluorescenza fluorescenza al al suo suo interno interno (e (e le le<br />
scariche scariche all’esterno). all’esterno). Dalla Dalla loro loro<br />
osservazione osservazione si si potevano potevano<br />
stimare stimare le le caratteristiche caratteristiche di di<br />
funzionamento funzionamento del del tubo tubo stesso. stesso.<br />
Kienböck KienböckR., R., “Über “Überdie dieEinwirkung Einwirkung<br />
des desRöntgen-Lichtes Röntgen-Lichte<strong>sa</strong>uf aufdie dieHaut”, Haut”,<br />
Wiener Wienerklinische klinischeWochenschrift, Wochenschrift, 13, 13,<br />
1<strong>15</strong>3, 1<strong>15</strong>3, 1900. 1900.<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“durissimi”<br />
“durissimi”<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“duri”<br />
“duri”<br />
“Durezza”<br />
“Durezza”<br />
media<br />
media<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“molli”<br />
“molli”<br />
Nessuna Nessuna “luce “luce<br />
Röntgen” Röntgen” (pressione (pressione<br />
troppo troppo bas<strong>sa</strong>) bas<strong>sa</strong>)<br />
“luce<br />
“luce<br />
dura”<br />
dura”<br />
“luce<br />
“luce<br />
media”<br />
media”<br />
“luce<br />
“luce<br />
molle”<br />
molle”
Al Al variare variare della della pressione pressione<br />
residua residua nel nel tubo tubo di di <strong>Crookes</strong>, <strong>Crookes</strong>,<br />
variavano variavano anche anche i i fenomeni fenomeni di di<br />
fluorescenza fluorescenza al al suo suo interno interno (e (e le le<br />
scariche scariche all’esterno). all’esterno). Dalla Dalla loro loro<br />
osservazione osservazione si si potevano potevano<br />
stimare stimare le le caratteristiche caratteristiche di di<br />
funzionamento funzionamento del del tubo tubo stesso. stesso.<br />
Pressione troppo bas<strong>sa</strong><br />
(vuoto spinto)<br />
Tubo usurato, elevata<br />
energia X, bas<strong>sa</strong> efficienza<br />
Pressione troppo alta (tubo<br />
possibilmente danneggiato)<br />
energia X troppo bas<strong>sa</strong>, tubo<br />
inutilizzabile<br />
Kienböck KienböckR., R., “Über “Überdie dieEinwirkung Einwirkung<br />
des desRöntgen-Lichtes Röntgen-Lichte<strong>sa</strong>uf aufdie dieHaut”, Haut”,<br />
Wiener Wienerklinische klinischeWochenschrift, Wochenschrift, 13, 13,<br />
1<strong>15</strong>3, 1<strong>15</strong>3, 1900. 1900.<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“durissimi”<br />
“durissimi”<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“duri”<br />
“duri”<br />
“Durezza”<br />
“Durezza”<br />
media<br />
media<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“molli”<br />
“molli”<br />
Raggi<br />
Raggi<br />
“debolissimi”<br />
“debolissimi”<br />
Nessuna Nessuna “luce “luce<br />
Röntgen” Röntgen” (pressione (pressione<br />
troppo troppo bas<strong>sa</strong>) bas<strong>sa</strong>)<br />
“luce<br />
“luce<br />
dura”<br />
dura”<br />
“luce<br />
“luce<br />
media”<br />
media”<br />
“luce<br />
“luce<br />
molle”<br />
molle”<br />
Nessuna Nessuna “luce “luce<br />
Röntgen” Röntgen”<br />
(pressione (pressione alta) alta)
Il controllo della pressione del gas all’interno del tubo di <strong>Crookes</strong><br />
rivestiva quindi una importanza fondamentale <strong>per</strong> la qualità delle<br />
immagini prodotte. Furono <strong>per</strong>tanto escogitati numerosi stratagemmi<br />
<strong>per</strong> consentire la regolazione della pressione, alcuni dei quali<br />
agivano automaticamente. Uno di questi è stato adottato anche in<br />
questo tubo.<br />
In una ampolla, in comunicazione con il tubo principale, è collocato<br />
un elettrodo su cui si inserisce una piccola asta metallica la cui<br />
estremità veniva posta ad una certa distanza dal collegamento del<br />
catodo.<br />
Quando il vuoto entro il tubo diventava eccessivo, si produceva una<br />
scarica che raggiungeva la piccola asta collegata al bulbo con<br />
l’elettrodo secondario. Il pas<strong>sa</strong>ggio di corrente provocava il<br />
riscaldamento dell’elettrodo e l’emissione di gas da una sostanza<br />
incorporata tra due piccoli dischi di mica, ripristinando la giusta<br />
pressione e il corretto <strong>per</strong>corso della corrente tra catodo ed anodo.<br />
Regolando la distanza tra il contatto del catodo e l’asta, si poteva<br />
regolare il momento di intervento del meccanismo, quindi la<br />
pressone del gas, quindi la “durezza” dei raggi X.
Il Il regolatore automatico<br />
della pressione di di gas<br />
all’interno del tubo.
I I dischi di di mica
I I dischi di di mica
Pronto <strong>per</strong><br />
il il trasporto<br />
a dorso di di<br />
mulo...
lampada<br />
dinamo<br />
ruttore<br />
Schema dei collegamenti<br />
elettrici<br />
Tubo di <strong>Crookes</strong><br />
Rocchetto di Ruhmkorff con<br />
conden<strong>sa</strong>tore e spinterometro
lampada<br />
dinamo<br />
ruttore<br />
Illuminazione<br />
Schema dei collegamenti<br />
elettrici<br />
Tubo di <strong>Crookes</strong><br />
Rocchetto di Ruhmkorff con<br />
conden<strong>sa</strong>tore e spinterometro
lampada<br />
dinamo<br />
ruttore<br />
Illuminazione<br />
Schema dei collegamenti<br />
elettrici<br />
(-) (+)<br />
Tubo di <strong>Crookes</strong><br />
Rocchetto di Ruhmkorff con<br />
conden<strong>sa</strong>tore e spinterometro<br />
Bas<strong>sa</strong> tensione
lampada<br />
dinamo<br />
ruttore<br />
Illuminazione<br />
Schema dei collegamenti<br />
elettrici<br />
(-) (+)<br />
(+) (-)<br />
Tubo di <strong>Crookes</strong><br />
Rocchetto di Ruhmkorff con<br />
conden<strong>sa</strong>tore e spinterometro<br />
Bas<strong>sa</strong> tensione<br />
Alta tensione
Change language