Aplicações da FOTOGRAFIA – Ciência

A descoberta do raio X

No princípio de Janeiro de 1895, o professor Willhelm Conrad Roentgen da Universidade de Wurtzbourg realizou a mais paradoxal das descobertas, a de um processo que permitia fotografar objectos dissimulados atrás de ecrãs completamente opacos. O jornal francês “Le Rappel” divulgou assim esta espantosa notícia pela primeira vez aos seus leitores sobre as experiências do sábio alemão, enviada pelo seu correspondente em Viena:

Professor Willhelm Roentgen

   “ Viena, segunda-feira, 6 de Janeiro de 1895.

   Mr. Roentgen, professor da Universidade de Wurtzbourg, fez uma descoberta das mais importantes, cujos detalhes chegaram já a Viena, e que diversas celebridades científicas examinam com a maior atenção.

   Mr. Roentgen serviu-se da luz emitida por um tubo de Crookes, no qual fez o vácuo; uma corrente eléctrica atravessa-o e actua sobre uma placa fotográfica normal. Os raios luminosos invisíveis, cuja existência foi já demonstrada, oferecem então a particularidade de poderem atravessar a madeira e outras substâncias de matéria orgânica, embora não possam atravessar os metais e os ossos de animais e seres humanos. Ele serviu-se destas particularidades de ser possível fotografar os ossos e os metais que serão tapados por madeira ou lã. Além disso, sendo a carne humana uma matéria orgânica, os raios luminosos invisíveis emitidos por um destes tubos de Crookes actuam sobre ela como sobre a sua cobertura e é, portanto, possível fotografar os ossos de uma mão, por exemplo, sem que a carne que os cobre apareça na placa. Há já aqui em Viena fotografias feitas assim.

   Mostram os ossos da mão com os anéis que traziam (os metais, como disse não são atravessados pelos raios) mas mostram mais do que isto.

   Não são agradáveis de ver, mas sob o ponto de vista científico, isto abre um vasto campo à ciência.

   Entre as aplicações desta nova descoberta está assente que se tornou imediatamente possível aos cirurgiões determinar, com a ajuda deste novo método fotográfico, a posição exacta de uma bala que esteja alojada no corpo humano, ou de tornar visíveis as fracturas dos ossos antes de começar uma operação. E há outros casos muito variados aos quais este método pode ser aplicado, por exemplo no caso de uma doença óssea.”

In “Le découvert des Rayons X – George Vitoux, 1896”

A primeira radiografia

Roentgen era engenheiro mecânico formado em 1868 na Escola Politécnica de Zurich. Entretanto, apesar de nunca ter frequentado um curso básico de Física doutora-se em Filosofia com a tese “Estudo sobre Gases”. O seu grande interesse por experiência sobre mutações físicas, o ensino e, a grande habilidade de conduzir pesquisas sobre os raios catódicos aproximou-o de outros pesquisadores como: Hertz, Hittorf e Crooks e, com eles desenvolveu experiências que permitiram comprovar os efeitos desses raios sobre placas fotográficas. Em 8 de novembro de 1895, Roentgen repetiu a experiência de Lenard empregando um tubo de Crookes provido com um tipo de máscara. Trabalhando em seu laboratório caseiro verificou que uma parte dos raios catódicos produzidos escapava do tubo passando pela máscara. 

Tubo de Crookes

Da mesma forma que Lenard fizera, colocou uma lâmina de alumínio delgada, revestida com uma película de platinocianeto de bário, próxima da máscara do tubo de Crookes comprovando que através da máscara haviam escapado raios catódicos suficientes para provocar uma leve fluorescência. Intrigado com o fenómeno, Roentgen começou a pesquisar se seria necessário abrir uma janela na parede de vidro do tubo para que os raios catódicos escapassem. Como os raios catódicos eram invisíveis, pensou que seria necessário usar um tipo de tela para a sua detecção. Entretanto, como achava que haveria um menor fluxo de raios catódicos emanando da parede de vidro do que através da máscara coberta com tiras delgadas de alumínio devido à intensa luminosidade do tubo de Crookes, pensou que talvez não fosse possível observar a ténue fluorescência da tela. Assim, Roentgen cobriu o tubo de Crookes com um cartão negro para impedir toda a luminosidade indesejada além de obscurecer o ambiente do seu laboratório.

   Ao excitar o tubo, verificou uma emanação amarelo-esverdeada cintilando intensamente. Incrédulo, repetiu a experiências por diversas vezes concluindo que o cátodo do tubo não era responsável pela fluorescência convencendo-se finalmente que se tratava de um raio desconhecido o qual foi por ele denominado de raios-X.

   Na realidade os raios-X são um tipo de onda eletromagnética  duma determinada porção do espectro de radiofrequência, consistindo numa rápida variação dos campos de força e eletromagnético. Logo após a descoberta dos raios-X, concentraram-se esforços para sua aplicação na medicina. Originalmente, o diagnóstico por Raios-X era indicado apenas para ortopedia. Os primeiros anos da sua descoberta foram de tentativas e erros devido à precariedade dos equipamentos e, principalmente do desconhecimento dos seus efeitos sobre os seres humanos. Entretanto, já na segunda década do século XX registaram-se grandes avanços como o do aparecimento de dispositivos geradores de raios-X, conhecidos como ampolas, agora mais elaboradas, além de sistemas de cálculos para controlo da dosagem. Assim, para roentengrafias de qualidade satisfatória do sistema ósseo a excitação do aparelho exigia baixa tensão de corrente, cerca de 70 kV. À medida que o conhecimento da técnica roentengráfica se aprofundava começou a ser aplicada para diagnósticos em outras áreas como, gastrenterologia e pneumologia. No diagnóstico de doenças do tórax, como por exemplo da tuberculose, em virtude das áreas em observação serem móveis e profundas, exigia excitações com tensões mais elevadas e menor tempo de exposição surgindo assim a fluoroscopia. Os novos aparelhos surgidos desta crescente tecnologia aliados com o processo de contraste eram agora capazes de focalizar a área de observação com grande precisão, permitindo identificação de abscessos profundos como tumores malignos, fraturas etc.

   A descoberta de Roentgen foi a primeira grande aplicação dos fenómenos elétricos em

medicina sendo a precursora da moderna radiologia e, do diagnóstico por imagem com a invenção em 1972 da tomografia axial transversa computorizada.

A descoberta dos raios-X foi uma consequência direta da avançada evolução da Física no campo da Eletrologia ocorrida no final do século XIX, que paralelamente abriu novas possibilidades de pesquisa e, assim, permitiu que as ténues correntes de origem biológica começassem a ser medidas e registadas com maior precisão.

William Crookes

  Usando um dispositivo conhecido como tubo de Crookes, o raio catódico foi descoberto por William Crookes que nasceu em Londres, no dia 17 de junho de 1832 e se afirmou como químico e físico. Frequentou o Royal College of Chemistry em Londres e trabalhou na área da espectroscopia.

   Durante as suas experiências Crookes deixou acidentalmente algumas embalagens contendo chapas fotográficas virgens próximo onde havia instalado o seu tubo.

   Algum tempo depois, ao usar estas chapas fotográficas verificou que algumas tinham sido sensibilizadas. Entretanto, nunca lhe ocorrera que a sensibilização das películas pudesse ser uma consequência da radiação emanada do tubo rarefeito. A história da ciência esta repleta de subtilezas, pois da mesma forma que Crookes, outro físico de renome, Phillip Lenard, não percebeu porque é que uma lâmina delgada de alumínio revestida com uma película de platino cianeto de bário ficava fluorescente na presença de raios catódicos produzidos pelo tubo de Crookes quando na sua proximidade. 

Aparelho primitivo de raio X