APERÇU HISTORIQUE LA DÉCOUVERTE DE RÔNTGEN

A la fin de l’année 1895,1e professeur Rôntgen, de l’Université de Wurtzbourg, découvrit, en expérimentant sur des tubes de Crookes, une nouvelle espèce de rayons, invisibles pour notre œil, mais capables d’impressionner la plaque photographique. Ils avaient, en plus, la curieuse propriété de traverser la plupart des corps considérés comme opaques.

Depuis longtemps déjà, des études avaient été faites sur le phénomène de la décharge dans les gaz raréfiés. De nombreuses découvertes précédèrent donc celle de Rôntgen, et il nous parait intéressant de les passer rapidement en revue. Nous ferons de larges emprunts à l’article de M. Rertin-Sans, paru dans le Traité de Radiologie médicale de Bouchard.

11 faut remonter au dix-huitième siècle pour retrouver les premières observations relatives à cette question. L’abbé Nollet, en faisant éclater l’étincelle de décharge d’une machine électrique à frottement, à l’intérieur d’un globe de verre dans lequel on pouvait

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faire progressivement le vide, constata un phénomène curieux. Il vit le trait de feu, par lequel s’opérait la décharge aux pressions voisines de la pression atmosphérique, s’étaler peu à peu à mesure que cette pression diminuait. Il en concluait que la matière électrique circulait plus facilement dans le vide que dans l’air, et enflammait ainsi plus aisément le gaz raréfié. Disons, en passant, qu’il est intéressant de constater que le dispositif utilisé par l’abbé Nollet est, en principe, le même que celui dont nous nous servons aujourd’hui en radiothérapie. L’ampoule s’est perfectionnée, les boules ont été remplacées par une anode et une cathode de formes spéciales ; le générateur est devenu plus puissant, mais le dispositif essentiel comprend toujours un générateur d'électricité et un espace clos presque vide de gaz, à l’intérieur duquel se produit la décharge du générateur.

Des recherches plus scientiiiques suivirent la découverte de Nollet.

On constata qu’à mesure que la pression diminuait à l’intérieur du tube, les phénomènes lumineux se modifiaient. Les étincelles se transforment en aigrettes chevelues qui sillonnent, sans discontinuité apparente, l’espace compris entre les deux boules; puis, si le gaz intérieur a été suffisamment raréfié, les aigrettes elles-mêmes se transforment en lueurs d’une continuité apparente parfaite ; ces lueurs entourent chaque boule, sont séparées l’une de l'autre par un intervalle obscur et offrent des couleurs variables avec la nature du gaz au sein duquel le phénomène se produit.

En 1843, Abria, de Bordeaux, poussa le vide jusqu’à 1 ou 2 millimètres de mercure. L’œuf électrique ainsi préparé fut alimenté par une bobine. Les phénomènes lumineux changèrent d’aspect. La lueur s’étendait de la boule positive jusqu’à une certaine distance de la boule négative, en avant de laquelle régnait un espace sombre, déjà signalé par Faraday. Abria observa, sur toute l’étendue de la lueur partie de la boule positive, des stries alternativement brillantes et obscures.

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Gassiot, Spotiswode, Fernet étudièrent ce phénomène de stratification.

Hittorff, le premier, pousse le vide plus loin et analyse les caractères de la décharge dans les gaz très raréfiés. Goldstein fait des recherches sur le même sujet. En même temps (1879), le physicien anglais William Grookes pousse la raréfaction jusqu’à quelques millionièmes d’atmosphère. L’œuf électrique est réduit aune simple ampoule de verre ; les boules entre lesquelles s’opérait la décharge sont remplacées par des fils de platine ou des lames d’aluminium.

Dans ces conditions, les phénomènes lumineux se modifient. On observe, au voisinage immédiat de la cathode (pôle positif), un intervalle obscur, limité d’une part à cette cathode, d’autre part à une gaine lumineuse voisine. A mesure que la pression du gaz intérieur diminue, l’étendue de cet intervalle augmente, et finit par occuper tout l’espace compris entre la cathode et la paroi opposée ou anticathodique de l’ampoule, lorsque le vide a été poussé assez loin et que l’anode est disposée latéralement. La lumière qui accompagne la décharge n’est plus due directement en quelque sorte à la décharge, mais résulte de la phosphorescence du verre « dans la région anticathodique. Pour expliquer ces phénomènes, Grookes émet la théorie du bombardement, que M. Bertin-Sans résume ainsi : « Pour lui, au degré de raréfaction atteint, les molécules gazeuses sont indépendantes les unes des autres ; elles peuvent sans se choquer mutuellement parcourir des trajectoires rectilignes de longueur finie, et l’étendue de l’intervalle obscur, qui entoure la cathode, représente le parcours libre moyen que les molécules peuvent effectuer dans les conditions de pression actuellement réalisées. Gomme, d’autre part, la décharge, ainsi que Masson l’avait déjà constaté, ne s’effectue pas dans le vide le plus parfait qu’il nous soit possible de réaliser, on est conduit à penser que cette décharge s’opère par l’intermédiaire des molécules

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gazeuses que le tube contient encore. La décharge doit, dès lors, être un phénomène de convection électrique : les molécules gazeuses viennent se charger négativement à la cathode, sont alors repoussées et vont, dans leur liberté et leur indépendance dues à leur petit nombre, choquer, en parcourant des trajectoires rectilignes, la paroi anticathodique opposée, dont elles déterminent la fluorescence par action mécanique . »

Crookes voit la confirmation de l’exactitude de sa théorie dans diverses expériences, comme celles du moulinet et de l’écran interposés sur le trajet rectiligne des molécules.

Ce flux invisible, issu de la cathode normalement à sa surface, et sur lequel, du reste, la position de l’anode n'a aucune influence, fut appelé par Wiedeman rayons cathodiques. A l’encontre de Crookes, il émit l’hypothèse qu’ils étaient constitués par une vibration de très petite longueur d’onde.

On a discuté beaucoup sur leur nature et les hypothèses qui ont été émises sont nombreuses. L’opinion qui semble prévaloir est : qu’ils ne sont autre chose que des ions, rendus libres par une dissociation du gaz intérieur à l'ampoule, chargés d’électricité négative et animés d’une vitesse considérable.

Qu'ils soient de la matière en mouvement, qu’ils soient des rayons lumineux ou quelque chose d’analogue, ils sont électrisés négativement et déviés par l’action des aimants.

Crookes et Goldstein avaient observé de nombreux phénomènes de fluorescence déterminés sur divers corps par les rayons cathodiques. Hertz constata qu’à l'intérieur de l’ampoule les rayons cathodiques traversaient une lame d’aluminium et que, par contre, ils étaient arrêtés par une lame de mica.

En 1893, Lénard, profitant de cette transparence de l’aluminium pour les rayons cathodiques, les fit sortir du tube de Crookes. Pour cela, il remplaça une partie de la paroi du tube opposée à la cathode par une lame mince .du métal transparent. Il constate qu’un grand nombre de corps deviennent fluorescents dans

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l’air comme dans l’ampoule, lorsqu’ils sont frappés par les rayons cathodiques qui ont traversé l’aluminium. La plaque photographique est impressionnée par eux ; ils déchargent les corps électrisés et se propagent, après leur sortie de l’ampoule, dans le vide le plus parfait que l’on puisse réaliser.

On se rend bientôt compte que le faisceau amené hors de l’ampoule est complexe. Lénard constate qu’une partie seulement est déviée par l’aimant, tandis que la direction d’une autre portion n’est nullement influencée par la présence du champ magnétique. 11 y avait dans ce faisceau quelque chose de nouveau. Cette seconde portion du faisceau, celle sur laquelle le champ magnétique n’exerce aucune influence, était précisément constituée par les rayons X. On peut donc admettre que Lénard a, pour ainsi dire, vu ces nouvelles radiations ; il en a le premier constaté l’existence, mais il n’a pas su les isoler.

C’est au professeur Rôntgen qu’était réservé de réaliser, dans des conditions plus simples, l’isolement presque spontané de ces nouveaux rayons. Il expérimentait sur un tube de Crookes dans son laboratoire de Wurtzbourg. L’ampoule avait été incluse dans une boîte de carton et ne possédait pas de fenêtre métallique. En l’actionnant, il constata que des paillettes de platino-cyanure de baryum, qui se trouvaient, par hasard, au voisinage, devenaient spontanément lumineuses. Cette circonstance fortuite amena la découverte de ces nouvelles radiations.

Un écran de platino-cyanure de baryum s’illuminait jusqu’à 2 mètres de distance.

Rôntgen eut l’idée de le remplacer par une plaque photographique, elle fut impressionnée. Une lame de bois épaisse, des plaques d’ébonite n’empêchaient pas le phénomène de se produire. L’aluminium était également traversé, tandis que le plomb arrêtait toute action.

Il montrait alors que ces réactions n’étaient produites ni par les rayons cathodiques, ni par la lumière ultra-violette ;

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mais qu’il s’agissait de radiations nouvelles, qu'il appelait modestement « des rayons X ».

Rôntgen constata également que ces nouveaux rayons émanaient des portions du tube qui, frappées par les rayons cathodiques, présentaient la fluorescence verte. De là, ils divergeaient dans toutes les directions, en ligne droite. Seuls les rayons cathodiques existaient à l’intérieur de l’ampoule. Ils étaient arrêtés par le verre, le rendaient fluorescent, et celui-ci, en donnant naissance aux rayons X, jouait le rôle de transformateur d’énergie.

Puis, les rayons X furent étudiés de plus près par celui qui les avait découverts. Il constata qu’ils traversaient plus ou moins facilement la plupart des substances opaques à la lumière ordinaire. La transparence de ces corps semblait être en relation directe avec leur densité. Partant de ce principe, Rôntgen interposa sa main entre une ampoule en activité et une feuille de carton recouverte de platino-cyanure de baryum cristallisé, qui devient fluorescent sous l’influence des rayons X. L’image de sa main apparut en ombre sur l’écran ; la teinte était différente pour les os et les tissus. Les premiers, plus denses, arrêtaient une grande partie des radiations et se projettaient sur l’écran en noir foncé ; les parties molles, au contraire, se laissant plus facilement traverser, permettaient aux rayons d’arriver jusqu’à l’écran, et de ce fait le rendaient fluorescent ; mais la teinte était légèrement grisâtre, sur toute la surface correspondant à la main. Sur le reste de l’écran, la fluorescence était brillante, car aucun corps ne venait atténuer ou arrêter les rayons émis par l’ampoule. La radioscopie était née.

Sachant que la plaque photographique était impressionnée par les rayons X, Rôntgen en mit une à la place de l’écran fluorescent. Après untemps de pose convenablement choisi, il obtint, au développement, une image nette des contours de la main, avec en plus clair la silhouette des os. Ce fut l’origine de la radiographie.

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Ces rayons se propageaient dans tous les milieux, en ligne droite, mais avec plus ou moins d’absorption et sans diffraction. Ils ne se réfléchissaient pas et ne se réfractaient pas, n’étaient pas polarisés et ne subissaient aucun phénomène d’interférence. Ils étaient insensibles aux aimants et aux champs électriques, mais, par contre, ils abaissaient rapidement le potentiel des corps électrisés. Invisibles pour notre œil, ils n’apparaissaient que par la fluorescence qu'ils donnaient à certains corps lorsqu’ils venaient à les rencontrer.

Le mémoire présenté par Ronlgen à la Société physico-médicale de Wurtzbourg, au mois de décembre 1895, eut un retentissement énorme. Les savants de tous les pays s’emparèrent de cette découverte. Les expériences qui avaient servi à lui donner naissance furent répétées dans le monde entier. Tous les travaux en cours furent suspendus. « Ce qui passionna les esprits, dit M. Bertin-Sans, ce fut moins le nouveau progrès qui venait d’être réalisé dans l’étude de la décharge que l’annonce d’un nouveau procédé d’investigation, aussi inattendu que précis, qui permettait d’obtenir une photographie du squelette intérieur de l’organisme et d’effectuer, sans danger comme sans douleur, une sorte d’autopsie de tout être vivant. »

Aussi les progrès furent-ils rapides. On augmenta la puissance des générateurs ; les bobines furent perfectionnées, et les machines statiques mieux établies furent timidement utilisées. En 1896, Thomson construisit le premier tube focus, en intercalant sur le trajet des rayons cathodiques (à l’intérieur du tube) une petite plaque de platine. Grâce à ce dispositif, la puissance des ampoules fut considérablement augmentée. La durée de la pose, qui pour une radiographie atteignait au début plus d’une demi-heure, tomba à quelques secondes pour certains objets, à quelques minutes pour d’autres. Les philosophes de la science et Rontgen lui-même cherchèrent à établir une théorie

BELOT

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qui puisse expliquer ces phénomènes sans aller contre les notions acquises en physique.

A la suite des nombreuses expériences qui furent exécutées avec les rayons X, ou constata que ces nouvelles radiations déterminaient, sur la peau et sur les tissus de ceux qui s’en servaient, des réactions spéciales, parfois même des accidents graves. Schiff et Freund eurent l’idée d’utiliser cette action pour le traitement de certaines maladies. Ce fut l’origine de la radiothérapie.

Puis, on connut mieux cette nouvelle forme de l’énergie, on en mesura la qualité et la quantité, et la méthode jusque-là empirique et arbitraire devint une science réelle, puisque toute science est faite de mesures.

Il nous faut maintenant examiner comment et par quels moyens on peut produire les rayons de Rôntgen. Nous verrons rapidement quels sont les instruments nécessaires à leur production et à leur utilisation et par quels procédés on peut les mesurer et les régler.

En terminant nous rappellerons brièvement leurs propriétés et quelques -unes des hypothèses émises sur leur nature.