Wilhelm Conrad Röntgen
Wilhelm Conrad Röntgen sündis 27. märtsil 1845. a. Lennepis Alam-Reinil oma vanemate ainsa lapsena. Oma nooruspõlve veetis ta ema kodumaal Hollandis. Algõpetust sai ta osalt kodus, osalt Utrechti gümnaasiumis. 1865. a. astus Röntgen küpsustunnistuseta Zürichi polütehnikumi, mille lõpetas masinaehitusinsenerina 1868. a. Sealsamas omandas ta 1869. a. dr. phil. kraadi. Seejarel töötas ta assistendina kuulsa eksperimentaalfüüsiku August Kundti juures Zürichis ja Würzburgis. Röntgen pidas professori ametit Strassburgi ja Giesseni ülikoolis, kus ta avaldas mitu teaduslikku tööd, mis äratasid kohe tahelepanu.
1888. a. sügisel asus ta Friedrich Kohlrausch’i järeltulijana Würzburgi ülikooli füüsikainstituudi juhataja kohale. Töötades siin endise usinusega eksperimentaalfüüsika alal avastas Röntgen 1895. a. lõpu uued kiired, millele ta pani nimeks x-kiired ja mis 23. jaan. 1896. a. esmakordselt nimetati prof. A. Kollikeri ettepanekul röntgenikiirteks.
Teade röntgenikiirte avastamisest levis kiiresti. Kuulsaks saanud teadlast kutsusid tööle paljud ülikoolid. Röntgen võttis 1900. a. vastu Müncheni ülikooli pakkumise ja jäi sinna peatuma kuni oma tegevuse lõpuni.
Würzburgis assistendi-aastail abiellus Röntgen 1872. a. Bertha Ludwig’iga. Nende abielu .oli lasteta ja nad lapsendasid naise ainsa vennatütre. Õnneliku abielu katkestas naise surm 1919. a.
1920 a. kevadeI tõmbus Röntgen õppetegevusest tagasi, jättes endale õiguse kasutada instituudis kahte ruumi. Siin töötas ta peaaegu oma surmapäevani. Ta suri 78 aasta vanuses 10. veebr. 1923. a. lühikese põdemise jarel soole vähktõppe ja on maetud Giessenis.
X-kiirte avastamine tegi Röntgeni maailmakuulsaks. Esimene Nobel’i auhind füüsika alal omistati 1901. a. Wilhelm Conrad Röntgenile. 70. ja 75. sünnipaeva puhul austasid teda mitmed ülikoolid auaadresside ja audoktori diplomitega.

Kasutatud kirjandus.
1. J. Haldre: Wilhelm Conrad Röntgen. Eesti Arst. 1. XV -1936- 1- 7

 

Röntgenikiirte avastamine
19. saj. lõpul oli gaaslahendustoru kõige erutavam seade füüsikas ning sellega katsetati enamikus laboratooriumides. Kui mingit uut nähtust nii suure huviga uuritakse, jõutakse varem või hiljem tulemusteni. Ja aastal 1895 tegigi Wilhelm Conrad Röntgen suurepärase avastuse.
Töötades gaaslahendustoruga, täheldas Röntgen, et selle läheduses asuv baariumi plaatinatsüaniid hakkas helenduma (fluorestseeruma) hetkel, kui kõrgepingeline vool läbis toru.
Röntgen arvas, et helenduse põhjustas torust väljuv ultraviolettkiirgus. Ta pani oletuse kontrollimiseks toru musta kartongkarpi, kuid helendus ei vähenenud. See püsis ka kahe meetri kaugusel torust. Röntgen mõistis kohe, et oli avastanud uue kiirguse, mis suudab läbida teistele kiirgustele läbipaistmatuid aineid.
Oma oletuste kontrolliks korraldas Röntgen mitme nädala jooksul katseid ja avastas uute kiirte mitmed imelikud omadused.
28. dets. 1895 andis ta Würzburgi ülikooli füüsikalis-meditsiinilise seltsi eesistujale üle esialgse teadaandena oma töö ‘Ühest uuest kiirteliigist” (“liber eine neue Arl von Strahlen”). 23. jaan. 1896 pidas Röntgen samas seltsis ettekande demonstratsioonidega.
Esimesele tööle järgnesid teine (1896) ja kolmas (1897). Neis töödes on Röntgen täpselt ära määranud uute kiirte mitmesugused omadused, nagu sirgjooneline levik, fotograafiline ja ioniseeriv toime, fluorestsentsi tekitamine, seni tuntud kiirtele läbipaistmatutest kehadest läbitungivus, neeldumine, kiirte kalkus. Hoolimata Röntgeni uurimuste põhjalikkusest jäi küsimus röntgenikiirte loomusest siiski lahtiseks. See sai selgeks alles pärast hajunud röntgenikiirte polarisatsiooni (Barkla 1905), kiiruse (Marx 1905) ja interferentsi (Laue 1912) kindlaks tegemist. Röntgeni uurimistöö oli niivõrd põhjalik, et uued põhjapanevad uurimused järgnesid alles 10 ja enama aasta pärast.
Röntgenikiirgus on väga väikese lainepikkusega ( 6×10-2 – 2×10-7 cm) elektromagnetkiirgus, mis tekib kiirete elektronide voo pidurdamisel aines. Röntgenikiired võivad murduda ja peegelduda ning nende puhul esineb difraktsioon ja interferents, kuid seda ainult ainetes, mille aatomite vahelised kaugused ligikaudu võrduvad kasutatava röntgenikiirguse lainepikkusega, s. t. peamiselt kristallides.

Röntgenikiirte omadustel põhineb nende kasutamine defektide avastamiseks läbipaistmatutes esemetes, haigete läbivalgustamiseks, pahaloomuliste kasvajate ravimiseks, ainete keemilise koostise uurimiseks jm. otstarbeks.

Kasutatud kirjandus.
1. J. Haldre: Wilbelm Conrad Röntgen. Eesti Arst, 1, XV, 1936,1-7.
2. Henry S. Lipson – Katsed, mis lõid füüsika. Tallinn, 1983.

 

Esimesed sammud röntgenoloogia alal Eestis
1896. a. jaanuaris levis üle maailma teade, et Würzburgi ülikooli füüsikaproressor Wilhelm Conrad Röntgen on avastanud x-kiired, mis on võimelised läbistama tahkeid esemeid ja ka inimese organismi kudesid. Teiste maade teadlased hakkasid proressor W. C. Röntgen’i katseid kordama. Näiteks saadi Peterburis uute kiirtega esimene kujutis 12. jaan. ja esimene ülesvõte labakäest 16. jaan. 1896. a.
Tartus tehti esimesed katsed röntgenikiirtega kas jaanuari lõpul või veebruari algul s.o. 2-3 nädalat hiljem kui Peterburis. Sellest teatab “Postimees” 5.(17.) veebruaril järgmist: “Katsetel, mis hiljuti Jurjevi ülikooli füüsikalises kabinetis katodi valgusega ära tehti, kestis hästi selge pildi saamine inimese käest kõige vähemalt pool tundi ning kulus sääl juures nii Palju elektri võimu ära kui palju teda selle aja sees väikene dünamomasin, mida 2 1/2 hobuse jõuline gaasimootor käima ajab, oleks võinud sünnitada”. Katse tegijateks olid Tartu ülikooli füüsikaproressor A. Sadovski ja tema assistent M. Kossats.
1896. a. märtsikuus kasutati Tartus röntgenikiirgust esimest korda arstiteaduslikuks otstarbeks. Füüsikud tegid ühe noormehe käest röntgenogrammi, millel oli näha kuul esimese ja teise kämblaluu vahel. Postimees” teatas 9.( 21.) märtsil, et sellest röntgenogrammist valmistatud koopiad on müügil ajalehekontoris ja kohalikes raamatukauplustes.
Suuremas ulatuses teostati röntgenoloogilisi uurimisi Tartus 1897.a. seoses sõjaväerongi õnnetusega 1. (13.) mail Puka jaama ligidal Tartu -Valga raudteellinil. Vagunirusude alt päästeti umbes sada inimest, kelledest 47 oli raskesti vigastatud. Viimased paigutati ravile üilikooli kirurgiakliinikusse Toomel. Peterburi Sõjaväemeditsiini Akadeemiast komandeeriti Tartusse füüsika kateedri assistent N. Georgievski koos spetsiaalse röntgeniaparaadiga. Ta jõudis kohale 3. (15.) mail. Röntgeniaparaat paigutati kirurgiakliinikusse, elektrivoolu saadi kiiresti rajatud juhtmestiku kaudu ülikooli peahoonest. Peale N. Georgijevski juhtisid haigete röntgenoloogilist uurimist veel professor A. Sadovski ja assistent M. Kossats. See röntgeniaparaat töötas Tartus juuni alguseni ja viidi Peterburi tagasi siis, kui N. Georgijevski komandeering lõppes.

Kasutatud kirjandus.
l. K. Villako: Esimesed sammud röntgenoloogia alal Eestis. Nõukogude Eesti Tervishoid, 1965. 1. 63-65.

 

Lühiülevaade röntgenstruktuurialase uurimistöö ajaloost Tartu Ülikoolis
Röntgenstruktuuranalüüsi alase uurimistöö suunale Tartu Üiikoolis pani aluse teoreetilise füüsika professor Harald Perlitz. Tema esimene teadustöö nimetatud valdkonnast ilmus 1926. aastal. Esialgu kasutas H. Perlitz oma töödes kirjandusest teadaolevaid andmeid, analüüsis ja üldistas saadud tulemusi.
Kolmekümnendate aastate keskpaigaks oIi TÜ Füüsika Instituudis olemas mõnesugune eksperimentaalsete uuringute tegemiseks vajaIik aparatuur ja rühm noori teadusega tegelevaid inimesi. Teine Maailmasõda pillutas selle teaduskollektiivi liikmed mööda maailma laiali. 1940. aastal lahkus prof. H. Perlitz teadustööle Rootsi ega pöördunud sealt enam Eestisse tagasi. Sügisel 1944 põgenesid Eestist veel Villem Koern ja Endel Aruja. Tallinna Tehnikaülikooli läks Georg Mets. H. Perlitza ainsa kaastöötajana jäi ülikooli tööle Aleksander Pae, kelle eestvedamisel alustati ka röntgenstruktuuranalüüsialase uurimistööga. Professor Feodor Kiementi mõjul valiti uurimisobjektideks luminestseerivad tahked lahused. A. Pae kaasas oma töösse ka noori ülikooli lõpetanuid nagu Aksel-Karl Haav ja Arved-Aleksander Tammik. Seitsmekümnendate aastate algupoolel õnnestus ülikoolile osta esimesed difraktomeetrid, mis võimaldasid oluliselt usaldusväärsemalt mõõta reflekside intensiivsusi kui seda sai teha seni kasutuselolnud fotograafilise meetodi korral.
Seoses mikroprotsessorite ilmumisega tavakasutusse hakati A. Haava initsiatiivil käsitsijuhtimisega difraktomeetreid automaatjuhtimisele ümber ehitama. Esimese juhtseadme esitas H. Saks. Kaasaegsed juhtprogrammid ja programmid kontrolleri ning arvuti vahelise side jaoks kirjutas Hugo Mändar, kontrollerid konstrueeris ja ehitas E. Koit.
Tänapäevase programmvarustuse keerukate struktuuriprobleemide lahendamiseks on muretsenud H. Mändar.
Möödunud aastal kaitses suurte molekulide struktuuriarvutuste alal doktoriväitekirja Alvo Aabloo, kes sel aastal täiendab end samal alal Rootsis Lundi Ülikoolis. Kokkuvõtteks võib märkida, et prof. H. Perlitza poolt alustatud uurimissuund on ka praegu Tartu Ülikoolis elujõuline.

Dots. Aksel-Karl Haav,
TÜ eksperimentaalfüüsika
ja tehnoloogia instituut

 

Röntgenikiired geoloogias
Nähes ette füüsikaliste meetodite kasutamise perspektiivsust mineraloogias tekkis TÜ mineraloogia kateedri juhatajal dots. Evald Mölsil (1905 – 1964) juba 1953. a. mõte ehitada kateedrisse röntgenseadeldis mineraalide struktuuri uurimiseks. Mõtte realiseeris Kalju Utsal 1965. a. Vanade meedikutele kuulunud detailide baasil ehitati 4 kuuga röntgenseade, mis sai E. Mölsi mälestuseks firmamärgi EM-1-2-1964. Veidi hiljem hangiti esimene difraktomeeter.
Kalju Utsali poolt on Tartu ÜlikooIis praktiliselt esimesena realiseeritud alljärgnevalt loetletud uurimisobjektide mineraalse ja keemilise koostise ning röntgenamorfse faasi kvantitatiivse sisalduse kindlaksmääramine väga mitmesugustes proovides. Uurimused on toimunud järgmistel etappidel:
I etapp – 1965 -1991. a.
Lepinguliste tööde käigus uuriti röntgen-difraktomeetrilisel meetodil kivimeid, maake ja mineraale Eestist, endise NSVL erinevaist rajoonidest ja välismaalt. Täiendavalt kasutati termilist analüüsi ja elektronmikroskoopilisi uuringuid. Sel perioodil uuriti üle 30 000 geoloogilise proovi, avaldati trükis üle 100 publikatsiooni (kokku ca 850 lehekülge) ja teeniti Tartu Ülikoolile lepinguliste tööde korras enam kui 1,5 miljonit rubla.
Uurimisobjektideks olid:
1. Savid kui tooraine keraamika- ja portselanitööstusele NSVL piires
2. Karbonaadid kui ehitusmaterjal Eestist
3. Fosforiidid Eestist, Karjalast ja mujalt
4. Boksiidid kui alumiiniumimaagid NSVL piires
5. Põlevkivid Eestist, Süüriast, USA-st ja mujalt
6. Nüüdisaegsed järve- ja meresetted Eestist, Jaapani merest ja Vaikse ookeani põhjast kuni 8 km sügavusest
7. Ravimudad Eestist (Haapsalu, Kuressaare ja Värska) ja Kaug-Idast
Uurimistöö tulemusi on kasutatud TÜ geoloogiaosakonna üliõpilaste kursuse-, diplomi- ja võistlustöödes ning geoloogia kateedri õppejõudude (dots. E. Lõokene, A. Oraspõld ja van. õpet. J. Kirs) teaduslikes töödes ja aruannetes.

II etapp – alates 1991. a.
Uurimisobjektiks röntgen-difraktomeetrilisel meetodil võeti mitte maavarad, vaid inimese neeru-, põie- ja sapikivid, keskkonna võimaliku reostamisega seotud mineraalse faasi komponentide kindlaksmääramised ja paljud teised, mis on toodud alljärgnevalt:
1. Inimese neeru-, põie- ja sapikivide mineraalne ja keemiline koostis (praegu uuritud üle 300 proovi)
2. Inimese uriini liiva uurimine erinevatel temperatuuridel
3. Inimese ja loomade vere kuivjäägi uurimine kuni 850° C-ni

4. Tartu linna joogivee kuivjäägi mineraalne ja keemiline koostis
5. Atmosfäärse tolmu mineraalne ja keemiline koostis
6. Taimede ja puuviljade kuivjäägi ning nende tuhkade mineraalse koostise määramine (tubakas, õunad, banaanikoored, teravili jt.)
7. Turbabriketi ja puidu tuhkade ja tahmade mineraalse ja keemilise koostise muutus küttekoldest korstnani (suunatud trükki ajakirjale “Eesti Turvas”, ilmus nov. 1994)
8. Keemiliste reaktiivide kvaliteedi hindamine (koostöös Tallinna Tehnikaülikooli anorgaanilise ja analüütilise keemia õppetooli juh. M. Põldmega röntgenialase õpiku kirjutamiseks keemiaosakonna üliõpilastele),
9. Tahkete ravimite kvaliteedi ja puhtuse kontroll (uuritud üle 200)
10. Suhkrute puhtuse kontroll (glükoos, fruktoos, sahharoos, laktoos ja nende segud)
11. Erinevate paberite mineraalse faasi ja nende tuhkade koostise määramine (teostati TÜ paljunduskeskuse ja dots. T. Ilometsa soovil ning tulemusi kasutati keemiaosakonna üliõpilase diplomitöös)
12. Fotopaberite ainelise koostise määramine (suunatud trükki ajakirjale “Tehnika ja Tootmine”)
13. Tartu Jaani kiriku telliste seisundi hindamine .
(dots. T. Ilometsa ja Muinsuskaitse seltsi “Agu” soovil. Tulemustest on huvitatud soome, poola ja rootsi ehitajad ning restauraatorid. Uurimistöö tulemusi kasutati keemiaosakonna üliõpilase diplomitöös)
14. Keskaegsed rauatootmise jäägid Tartust ja Viljandist (Vastavad proovid on saadud dots. T. Ilometsa ja TÜ arheoloogia laboratooriumi töötajate käest. Materjale kasutatakse magistritöödes)
15. Metallid ja nende sulamid (koostöös TTÜ anorgaanilise ja üldkeemia õppetooli juh. aseprofessor M. Põldmega)
16. Õli- ja nitrovärvide kuivjäägi ning värvipigmentide koostis

Kalju Utsal,
geol.-mineral. kand.,
endine TÜ mineraloogia kabineti
lepinguliste tööde juhataja,
praegu TÜ arstiteaduskonna
farmaatsia instituudi teadus

 

Röntgenikiired meditsiinis
Röntgeniülesvõte inimkäest näitas teid ja võimalusi uute kiirte kasutamiseks arstiteaduses. Esialgu tehti seda luumurdude, nihestuste ja võõrkehade kindlaksmääramisel. Aparatuuri täienemine võimaldas röntgenikiirte abil uurida ka siseelundite ehitust. Kõrvuti röntgenidiagnostikaga arenes röntgeniravi.
Tartu ÜIikooIis peetakse röntgensüvaravi alguseks 1922. a., mil naistekliinikus tehti esimene kiirgusravi seanss patsiendile. Röntgenravile naistekliinikus pani aluse hilisem oftalmoloog Ernst Saareste-Saarberg. 1926. aastast töötas samas radioloogina Jüri Haldre-Grünthal. Kuna röntgenitehnika arenes kiiresti ning oli kallis, hakati J. Haldre ja ülikooIi mehaaniku Jaan Muuga eestvõttel kodumaist aparatuuri ehitama, mis osutus tunduvalt ökonoomsemaks. Selleks käidi tutvumas Frankfurdis M. ä. Holfelderi kanooni ja Berliini Siemensi vabrikus röntgeniaparaatide ehitusega. 1929. a. valmis naistekliinikule J. Muuga ehitatud Holfelderi kanooni tüüpi röntgensüvaravi aparaat, mis töötas seal kuni 1958. a.-ni. J. Muuga ja peenmehaanik Hugo Masingu valmistatud röntgenaparaate oli veel teises sisehaiguste kliinikus, närvi- ja lastekliinikutes.
1931. a. kaitses J. Haldre doktoridissertatsiooni röntgenoloogia alal ning hakkas alates 1932. a. sügissemestrist õpetama radioloogiakursust tulevastele arstidele. 1935. a. õnnestus ülikoolil osta Kanadast esimene raadiumikogus, algasid katsetused raadiumraviks. 1937. a. teostas prof. J. Haldre esimese raadiumraviseansi. Tartust kujunes vähihaigete röntgen- ja raadiumravi keskus Eestis. J. Haldre initsiatiivil rajati 1939. a. naistekliiniku ruumes Radioloogia instituut ja -kliinik. Pärast sõda hakati röntgenravi teostama ka 1946. a. avatud onkoloogia hospitalis, 1949. a. moodustati ühtne radioloogia ja onkoloogia kateeder. Pärast prof. J. Haldre surma 1949. a. suleti Radioloogia instituut ja -kliinik ning ühendati onkoloogia ja sisehaiguste kliinikutega.
1950. -80. a. toimus radioloogiaalane uurimistöö sisehaiguste propeteutika kateedri koosseisus. Sellel ajal kasutatud aparatuur pärines Nõukogude vabrikutest, kasutati ka gammakiiritusravi seadeldisi, mis olid valmistatud Narva tehases “Baltijets”. Tegutsesid radioloogid: Laos Koskvee (1909-1991) – õpetas välja terve põlvkonna röntgenolooge Eesti meditsiiniasutustele; Elmar Haldre (1916-1990) – kindlustas radioloogia edasiarendamise 1950.-60. üleminekuaastatel, ja HiIja Sibul (s. 1924).
1980. a. sügissemestrist taastati iseseisev radioloogia ja onkoloogiakateeder, mida juhatas aastail 1980-90 prof. Kaljo Villako, alates 1990. a. prof. Erich Kuus.

Kasutatud kirjandus.
1. J. Gnünthal (Haldre): Tartu ÜIikooli naistekliiniku röntgeniosakond. Eesti Arst, 1932, XI, 1, 10-18.
2. J. Haldre: 40 aastat röntgenikiiri, Eesti Arst, 1936, XV, 1, 8-14.
3. TÜ toimetised , Vihik 965: ” 1985-1995 -The Century of X-Rays”. Tartu 1993.