レントゲン線について (1)

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Electrical Review — March 11, 1896.

クルークスの小さな球根が科学の進歩に貢献したことを考えると、畏敬の念に似た感情を抱かずにはいられない。もしかすると、この中にはまだ、幸運な学生によって狭い牢屋から出される、ありがたいアスモデウスがいるかもしれない。時折、私自身がささやくような声を聞いたような気がして、埃だらけの球根や瓶の中を熱心に探したものである。しかし、埃をかぶった球根はまだそこにあり、私はまだ希望を持って耳を傾けている。

レントゲン教授の美しい実験を繰り返した後、私は放射線の性質を調べ、その生成のための手段を完成させることに精力を注いできた。以下は、この2つの方向で採用した方法と、到達した最も重要な結果について、役に立つと思われる簡単な記述である。

最も強力な効果を生み出すためには、まず、その性質が何であれ、陰極の流れの強さに必然的に依存することを考えなければならない。このことは、電位の大きさに依存するので、到達可能な最高電圧が望ましいということになる。

高電位を得るには、通常の誘導コイル、静電気装置、破壊放電コイルなどを利用することができる。ヨーロッパでは、静電気装置やルームコルフコイルを使って、ほとんどの成果を上げているような印象がある。しかし、これらの装置は比較的小さな電位しか発生させることができないので、最も効果的な装置である放電コイルを使用することになるのは当然のことである。これなら火花の長さに制限はなく、実験者が回路の調整、特に共振に関する一定の知識と技術を持っていることが条件であることは、このテーマに関する以前の著作で指摘したとおりである。

直流、交流のどのような電流供給にも適した破壊コイルを作った後、実験者はどのような電球を採用するかを検討することになる。陽極だけでなく、導電性の物体があると、陰極の実用的な電位を下げる効果があるからだ。したがって、狙った結果を得るためには、単一電極の電球を受け入れざるを得なくなり、もう一方の端子は可能な限り遠ざかる。

明らかに、陰極の流速を最大にするためには、内側電極を採用すべきである。内側端子のない電球は、ガラスを通しての損失の結果、この特別な目的には効率がかなり悪くなるからである。凹型の電極による光線の集中に関して、一般的な誤りが存在するようだ。これは、どちらかといえば欠点である。破壊コイルと回路、コンデンサー、電球用静電スクリーンには特定の配置があり、これについては以前の機会に詳しく説明した。

誘導装置と電球の種類を選んだら、次に重要なのは真空である。この点については、私は以前から知っており、真空ジャケットやあらゆる種類の白熱電球の製造に活用してきた事実があり、その後、強烈なレントゲン影の生成に不可欠とまでは言わないまでも、最も重要であることがわかったので、それを公表することができるようになった。私は、電気的手段によって、機械的装置で得られるものをはるかに超える望ましい程度の希釈を行う方法について言及している。

この結果は、十分に高い電位を与える通常の誘導コイルと同様に、静電気発電機を使用することによって達成することができるが、私は、最も適した装置であり、最も迅速な作用を確保するものは、破壊コイルであることを発見した。次のような手順で進めるとよいでしょう。しかし、私の経験では、これは絶対に必要なことではなく、低圧から始めて希釈することも可能であることがわかりました。ポンプから降ろした後、電球を破壊コイル（できれば高周波振動のもの）の端子に取り付けると、通常、次のような現象が見られる。まず、電球の中に乳白色の光が広がり、あるいは電球が高度に消耗している場合には、一瞬ガラスが燐光を発することもある。いずれにせよ、燐光はすぐに消え、白色光は電極のまわりに落ち着き、電極から少し離れたところに暗い空間ができる。その後、光は赤味を帯び、電極は非常に熱くなる。しかし、この加熱は強力な装置でなければ観察できない。電極がすぐに消耗してしまうので、この段階では電球を注意深く観察し、電位を調節しておくとよい。

しばらくすると、赤みがかった光はおさまり、流れは再び白くなり、次第に弱くなり、電極のまわりを揺れ動き、最後には消えてしまう。一方、ガラスの燐光はますます強くなり、光が壁に当たった部分は非常に熱くなり、電極の周りの燐光は止まり、電極に近いガラスは触ると氷のように冷たくなります。このとき、バルブ内のガスは必要な希釈度に達しています。この過程は、加熱と冷却を繰り返し、小さな電極を使用することによって早めることができます。外部電極を持つ電球も同じように処理できることを付け加えておく。また、ある種の条件下では、容器内のガスの圧力を電気的手段で増大させることができることを述べておくのも興味あることであろう。

電極の分解は必ず起こるが、これは温度の著しい低下と関係があると思う。その時点から、電極が冷えると、電球はレントゲン影を生成するために非常に良い状態になる。電極がガラスと同じかそれ以上に熱いときはいつでも、真空度が十分でないか、あるいは電極が小さすぎることを示す確実な兆候である。非常に効果的に作業するには、カソードの流れが当たる壁の内側が、あたかもガラスが流動的な状態にあるように見える必要がある。

冷却媒体としては、冷風を噴射するのが一番いいようだ。この方法によって、非常に薄い壁のバルブをうまく作動させることができ、しかも光線の通過は実質的に妨げられない。

ガラスの不透明度やアルミニウムの透明度はやや誇張されていると思うので、実験者がガラス球を使うことを躊躇する必要はないことをここで述べておこう。

この方法は、高真空を得るための手段として価値があるだけでなく、観察された現象がレナードやレントゲンによって得られた結果に光を当てるという点でさらに重要なものである。

上記の条件下での希薄化現象はさまざまな解釈が可能であるが、最大の関心はそのうちの1つにあり、私はこれに固執する--つまり、粒子が電球の壁を通して実際に排出されることにある。私は最近、電球が感応板に正しく作用し始めるのは、消耗が顕著になり始めた時点からであり、その効果は、たとえ燐光が特に明るく見えないとしても、消耗の過程が最も速いときに最も強く現れることを観察している。この2つの効果は、明らかに密接に関連しており、私はますます、感光板に衝突する速度の速い物質粒子の流れに対処しなければならないと確信するようになった。ケルビン卿が見積もった「クルックス球の中の粒子」の速度を基礎として、非常に高い電位を用いれば、1秒間に100キロメートルもの速度に簡単に到達することができるのです。さて、ここでまた古い疑問が湧いてくる。電極からの粒子、あるいは外部電極の場合も含めて荷電面からの粒子は、ガラスやアルミニウムの壁を通して投射されるのか、それとも単に内面に当たって壁の外側の粒子を飛ばし、象牙の玉を並べたときに打たれるように、純粋に機械的に作用しているのか。今のところ、ほとんどの現象が、どんな材質であれ、電球の壁を通して投射されることを示しているので、私はこの方向でさらに決定的な証拠を探しているところである。

普通のストリーマでも、破壊的なコイルの端子から突然、大きな圧力を受けて飛び出すと、厚いガラス板をまるでそれがないかのように通過することは知られていないかもしれない。このようなコイルを用いれば、大気圧下でも粒子を直線状に投射することが可能であることは疑う余地がない。私は、静電気装置や誘導コイルを使って行った一部の実験者のように、ストリーマーによってではなく、実際の投射によって、自由空気中ではっきりとした印象を得ましたが、ストリーマーの形成は、注意深い静電気スクリーニングによって絶対に防がれました。

レントゲン線に関する特異なことは、低周波から得られる最高周波まで、生成される効果の質に差がないように見えることである。ただし、周波数が高くなるとより強くなるが、これはその場合、陰極の最大圧力が同様に高くなるという事実による可能性が非常に高い。このことは、感応板への影響が投射粒子によるものか、あるいはコンデンサー放電で得られる周波数をはるかに超えた振動によるものであると仮定した場合にのみ可能である。強力に励起された電球は、周囲1フィート以上にわたって紫色の光の雲に包まれるが、この目に見える現象以外には、光と同様の波動が存在することを示す確証は得られていない。一方、不透明度が物質の密度にある程度比例するという事実は、物質の流れを強く物語っており、同じことがJ・J・トムソン教授が発見した効果についても言える。すべての疑問がまもなく払拭されることが期待される。

放射線の性質に関する貴重な証拠と、プレート上に強い印象を得る方向への進歩は、機械的衝撃や衝突に特に敏感なプレートを完成させることによって得られるかもしれない。これに適した化学物質があり、この方面の開発は現在のプレートを放棄することにつながるかもしれない。さらに、物質粒子の流れを扱わなければならないのであれば、最良の化学作用を保証するのに適した物質をプレートの上に投射することも不可能ではないように思われる。

これまで述べてきたような装置で、プレート上に驚くべき印象を与えることができます。何メートルも離れていても、比較的短い露光で簡単に影を作ることができ、小さな距離や薄い物体であれば、数秒の露光で実用可能であることを述べると、その効果の強さがわかるかもしれません。添付のプリントは、銅線の影を11フィートの距離から感光板の上の木製のカバーを通して投影したものである。これは、私の研究室で改良した装置で撮影した最初の影である。同じような印象が、実験者の体、ほぼ16分の3インチの厚さのガラス板、完全に2インチの厚さの木、そして約4フィートの距離を通して得られたのである。しかし、これらの印象がとられたとき、私の装置はきわめて不利な条件のもとで作動していたので、非常に大きな改良が認められ、その効果を何倍にも拡大することができると期待していることを指摘しておこう。

鳥やウサギなどの骨格は細部まで表現され、骨のくぼみまではっきりと見える。ウサギを1時間露光したものでは、骨格の細部まで見えるだけでなく、腹腔の輪郭や肺の位置、毛並みなど、さまざまな特徴がはっきりと見える。大型の鳥類でも、羽毛の形がはっきり見える。

人間の手足の骨の影も、四分の一時間から一時間の露光ではっきり写り、影だけの写真とは思えないほど細かいところまで写っているものもある。例えば、靴を履いた足の写真を撮ったが、革、ズボン、ストッキングなどの折り目がすべて見え、肉や骨も鮮明に浮き出ている。実験者の身体を通して、小さなボタンなどの影はすぐに得られるし、1時間から1時間半の露光で、添付のプリントに示すように、肋骨、肩の骨、上腕の骨が大きく写し出されるのである。これで、体のどの部分でも、小さな金属や骨や石灰質の堆積物が確実に検出できることが、疑いの余地なく証明された。

頭蓋骨の輪郭は、20分から40分の露光で容易に得られる。ある例では、40分の照射で輪郭だけでなく、眼窩、顎骨、頬骨、鼻骨、下顎と上顎の接続部、椎骨と頭蓋骨の接続部、肉、髪の毛までが見事に映し出された。頭部に強力な放射線を当てることで、不思議な効果があることが分かってきた。例えば、眠くなる傾向があり、時間が経つのが早く感じられる。全身に鎮静効果があり、頭の上部が温かくなる感覚もある。助手が独自に確認したところ、眠くなりやすく、時間が早く過ぎるということであった。これらの顕著な効果が、より鋭い観察眼を持つ人々によって検証されれば、私は頭蓋骨を貫通する物質流の存在をさらに強く信じることになるだろう。このように、この奇妙な装置によって、身体のどの部分にも適切な化学物質を投射することができるかもしれない。

レントゲンは、自分の成果を控えめに発表し、過度の期待をしないようにと警告した。幸いなことに、彼の心配は杞憂に終わった。というのも、私たちが扱っているのはどう見ても単なる影の投射だが、彼の発見の応用の可能性は非常に大きいからだ。私は、彼が創造した偉大な芸術の発展に貢献できたことを嬉しく思っている。