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Gli elemanti elettrici da cui dipende la produTiOngdei raooi X. GIULIO CESARE TRA_B_kCCHI. La corrente ehe attraversa un'ampolla per raggi X, qualunque sia il tlpo di appareechio adottato per la sua alimentazione tra quelli ehe era sono in use nella pratica radiologica, sempre una corrente variabile; e con essa ~ da ritenere che varii rapidamente la tensione istantanea esistente ai poll dell'ampolla. La legge di variazione di questi due elementi elettrici, essenziali, e del lore prodotto che misura ]a potenza is~antanea consumata dal tube dipende molto dal tipo di appareeehio usato, e dalle sue condizioni di funzionamento. ]~ quindi naturale che s'incontrino grandi difflcolt~ qua]era invece di esaminare obbiettivamente la r e la quantith di raggi X effettivamente pl'odotti se ne vogliano stabilire queste caratteristiche con misure puramente elettriche. Cib ~ invece possibile, secondo ricerche di Beatty t), Rutherford e Barnes 2), se si al,.'menta il tube con correnti rigorosamente costanti; come quelle prodotte dalla macehina elettrostatica. Venne in tal case chiaramente assodato che, mentre il potere penetrante dei raggi prodotti aumenta regolarmente con la tensione applieata al tube, l'energia dei raggi b proporzionale al prodotto V 2i del quadrate della tensione V per la corrente i. Cib significa ehe l'energia dei raggi, a paritY, di energia elettrica V i eonsumata dal tabo, aumenta proporzionalmente alia tensione V. Si potrebbe dire, ciob, che l'energia dei raggi non dipende solo dai Watt, ma dai Watt-Volt forniti al tubo. Su questa t) Beatty. Prec. Roy. Soc. p. 314 (1913). .2) Rutherford e Barnes. Phil. Mag. Vol. 30, p. 361 (1915). Se,'/~ VI, Vo1. XII

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or. c. ~RABACCHI

legge dope le esperienze citate non sembra ormai ehe possa sussistere aleurt dabble, almeno per quanto riguarda r energia intrinseca dei raggi~ misurata col lore potere ionizzante. Nb c'b ragione per ritenere ehe altrettanto non avvenga nei rapporti delle nitre azioni esereitate dai raggi medesimi. Se si volesse dedurre da questa legge semplice, relativa alle correnti costanti~ una relazione fra l'energia dei raggi e gli elementi elettrici misurabili nel ease delle correnti variabill, ne risulterebbero difflcolt/~ gravissime, poich~ 1' energia stessa dovrebbe eorrispondere al valore medio di v~i, essendo v e i i valori istantanei rapidamente variabili della tensione v ai poli del tube e della corrente i che lo traversa. Si riconosee da questo, quanto poco valore si possa attribuire al criterio comunemente segulto di misurare la quantit~ dei raggi X prodotti dalla intensit~ media segnata da un milliamperometro, clog dal valore medlo dei valori istantanei di i. Ma bisogna anehe aggiungere che quel crlterio g seguito, par riconoscendone la inesattezza, in mancanza di un altro criterio pratieo eapace di sostituirlo vantaggiosamente. Esistono in veritk delle ricerche sperimentali destinate a mettere in relazione l'energia dei raggi X con gli elementi elettrici che li producono, anehe nel ease di correnti variabili. Cosl appartiene al Prof. Cardani un risultato importante ottenuto alimentando il tube con le scariehe di ann batteria di eondensatori, e c h e stabilisee, quando sin costante il potenziale di searie% la proporzionalitk tra l'energia elettrica spesa nel tube e la energia dei raggi X prodotti. Altre esperienze del Carter confermano la legge del Cardani nel case praticamente pih comune che il tube sin alimentato per mezzo di an rocchetto d'induzione. La valutazione dell'energia elettrica venne eseguita misurando la quantitS, di cah~re svolta nell'antieatodo, quella dell'energia de[ raggi X misurandone il potere ionizzante. I1 Carter pot~ poi rieonfermare il risultato e h e l a proporzionalitb, fl'a 1' energia catodiea e l'energia dei raggi X vale finehb ~ costante il potenziale di scaric% cio~ la lunghezza della scintilla ecluivalento al tubo. C h o s e questo potenziale muta, il rendimento in raggi X~ ciob il rapporto fra l'energia Ex dei raggi e

G-LI :ELE~cIENTI DA C U I DIP:ENDE ECC.

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l'energia catodica E e misurata dal riscaldamento all'anticatodo cresce proporzionalmente al potenziale di scariea V. La legge di Cardani-Carter va quindi formulate dieendo che l'energia dei raggi X b proporzionale al prodotto V E del potenziale di scarica per l'energia elettriea spesa nel tube. Iqel case di correnti costanti questa legge h identica a quella risultante dallo esperienze citate di Rutherford e Barnes. 1Via b chiaro che lc due leggi non sono equivalenti nel case delle correnti variabili. Infatti ]e esperienze ultimo condurrebbero a ritenere che l'energia dei raggi X b proporziohale, come sl b detto, al valor medio di c i, mentre la legge dl Cardani-Car~er ei dice che quella energia ~ proporzionale a V moltiplicato per il valor medlo di v i, dove V b il massimo 0otenziale di seariea. Si riconosce senz'altro e h e l a leggc di Cardani-Carter pub eonsiderarsi solo come una prima approssimazione della legge rigorosa; il grade di approssimaziono b connesso con la legge di variazione di v. Ma put trattandosi di una leggo approssimata essa b di use non semplicc nella pratica radiologica poichb la misura immedlata della energia spesa nel tube b tatt'altro che agevolo e forse impossibile. Se pereib il eriterio spesso adottato in radiologia pratiea, di rieorrere clob ai milliamp@e-seeondi allo scope di caratterizzare l'effetto integrale dei raggl in un eerto tempo, ~ eertamente inesatto, appare d'altra parte evidentc la neeessitk di fornire ai radiologi dei criteri per la misura di quell'effetto integrale che, mentre siano pik esatti, abbiano anehe i requisiti neeessari di comoditk e di praticitk e ehe inoltre possano applicarsi a qualunquo apparecehio di produzione dellc correnti ad alta tcnsione utilizzate nei tubi.

I varii apparecchi ora in uso possono dividersi in due categorie; apparecehi di media potenza a corrente continua, alternata o trifase costitaiti da un roeehetto, il eui primario attraversato da corrente unilaterale resa intermittente periodicamente da ua interrattore che d'ordinario ~ a dielettrico

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G. C. TRABACCHI

gassoso e getto di mercurio: tra il secondario e i l tube ~ inserito an selettore d'onde ehe stabilisce le eonnessioni solo all'istante della rottura del cireuito primario e le mantiene interrotte durante i[ periodo di chiusttra, evitando cosl il passaggio di eorrenti dannose nel tube. In questi apparecchi, se si conserva un regime non troppo elevate (da 1 a 10 milliamp@e nel tube) la forma della corrente secondaria, come ~ state potato rilevare in una rlcerca eseguita dal Prof. Corbino l), ~ abbastanza semplice; dope una rapida salita al valore massimo si seende a zero lunge una linea retta pi~ o meno inclinata a seeonda della durezza del tube; per regimi pill elevati, ehe vanno da 10 a 20 milliamp@e per gli appareechl a corrente continua e alternata e fine a 30-35 per quello a corrente trifase, la forma delia corrente diviene, da triangolare, trapezoidale per il fatto che, durando maggior tempo eiaseun periodo variabile di apertura, la richiusura del eircuito sopravviene prima c h e l a corrente secondaria si sia ridotta a zero naturalmente, per eui tale riduzione avviene bruseamente dando luogo alia forma trapezoidale suaceennata. All'altra eategoria, the b quella degli appareeehi di grande potenza, appartengono quelli costituiti da un trasformatore ad alto potere moltiplieatore allaeeiato alia linea stradale a eorrente alternata, e la cai eorrente secondaria ad altissima tensione viene inviata nel tube con un opportune selettore sinerono; vi appartengono pure quelli pifl reeenti 3) per corrente alternata o continua nei quali, per un artifieio opportune che migliora il rendimento del roeehetto d'induzione, ~ possibile ottenere le pilt grandi intensith, finora raggiunte nelle ampolle per radiografia. L'aumento di portata di tutti questi appareeehi in genere ed in ispeeie per quelli a trast'ormatore e selettore sinerono, pih ehe ad aumento d'intensita istantanes, eorrispondente ad ogni singolo impulse di eorrente ~ dovuto alia maggior durata di eiaseun impulse in mode the l'area della eurva i t ne risulta aumentata. 1) Corbino. Atti Ass. Elettrotecnlca It., 1907. 2) Corbino e Trabacchi. Rend. Ace. Lincei, Vol. XXV, p. 239 (1916).

GLI

:EL:EME1NTI DA C U I DZI:)EI~DE EC C .

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:E evidente che per tall appareechi Ia forma delia corrente ~ notevolmente diversa da quella data dagli appareeehi del primo tipo. Nell'impiego del Wehnelt per corrente continua le grandi intensit~ si raggiungono invece per aumento di numero e di ampiezza degli impulsi; ~ perb notevole che b maggiore l'influenza dell'aumento di numero: tanto che impiegando l' interruttore elettrolitico sincrono ~) nel quale il numero di impulsi ~ fissato dalla frequenza della corrente non ~ possibile superare un certo limite d'intensitg.

Dato il gran numero d'appareechi impiegati nella pratica radiog,'afica e la notevole differenza fra le leggi di variazione delle tensioni e delle correnti da essi date non era facile prevedere fino a qual punto potesse estendersi e generalizzarsi il risultato trovato da Beatty e confermato da Rutherford e Barnes per il caso della eorrente costante (maechina elettrostatiea). Mentre il Prof. Corbino si aeeingeva a tentare la ricerca della legge valevole per correnti variabili prendendo le mosse dai lavori sopra citati e dalla conoscenza dell'andamento della corrente secondaria e della caratteristica dinamica del tubo, ho creduto opportuno instituire una rieerca sperimentale in proposito impiegando i varii tipi di appareechi sopra aceennati e usando nelle varie esperienze, ehe sono state molto lunghe e laboriose, i pilk eomuni tipi di tubi, ora in uso, eostruiti dalle varie case di Europa e di America. L a misura delia tensione e della intensitk in giaoco nel tubo non pub evidentemente farsi in pratiea con apparecehi capaci di rivelarne la legge elementare di variazione. Per la tensione si deve o misurare quella effcace, la quale risente troppo del tipo di appareeehio, o la m a s s i m a : io ho ritenuto opportuno servirmi di questa tanto pih che la sua determinazione pub farsi in pratica in modo assai agevole con 1) Trabacehi. Rend. Ace. Lincei, Vol. XXIV, 22 sem.. p. 196.

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la determinazioae della distanza esplosiva. Derivando ai poli del tubo (non del roeehetto) uno spinterometro a punte affilate e inserendo nei eonduttori che fanno 16 connessioni, una resistenza molto elevata, allo seopo di evitare delle sopraelevazioni di tensions aeeidentali di earattere oseillatorio, la misura si fa con grande sieurezza e senza perieolo per gli appareeehi pereh~ a eausa della grande resistenza del cireuit~ d i seariea non si h~nno mai delle fiammate, she possono eompromettere gli avvolgimenti secondari. Lo spinterometro pub faeilmente essere tarato in Kilovolt. P e r la mi.aura dell'intensitb~ media servono benissimo gli ottimi milliamperometri del eommereio costruiti espressamente con un eondensatore in derivazione. *

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E s t r e m a m e n t e pitt difficile 6 inveee l'apprezzamento della energia inerente ai raggi emessi dal tube. Volendo dare uu earattere pratico alla rieerea, fl'a i varii metodi atti allo scope he seelto l'impiego del metodo radiografico con le lastre al Bromuro di Argento. Da prlncipio he studiato il mode pifl eonveuiente per apprezzare con grande esattezza il valore dell'azione radiografica; il metodo usato per la misura degli annerimenti delle lastre g state il seguente : Disponendo di una cella f'otoelettrica dl Elster e Geitel eonnessa con una batteria di grandi accumulatori, la cui tensions non varia sensibilmente, e con un galv a n o m e t r o di conveniente sensibilitk, he disposto un sistema ottico in mode da far cadere sulla eella un faseio di luce proveniente da una lampada a incandescenza alimentata da aecumulatori, per essere sieuro della costanza della luce per un tempo sufgeientemente lunge. In uu punto il fascio luminoso era obbligato a passare attraverso ad un fore pratieato in una parete opaca fissa: questo fore veniva chiuso, nelle varie esperienze, con la parte di lastra annerita. L a deflessione galvanometrica in tal mode ottenuta era paragonata con qttella eorrispondente ad un p u n t o

GLI ELEMENTI DA CIYI DIPENDE ECC.

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della lastra, assai vicino al punto annerit% ma protetto con ogni cura dalla azione dei raggl e della luce prima dello sviluppo. Quest'ultima dava una misura della luce incident% corretta per l' assorbimeuto del vetro e della gelatina; si aveva eosi~ con grande semplicith,, l~ determinazione dell'annerimento in modo assolutamente indipendente da apprezzamenti personali. Questo metodo ~ a mio parere [fib. vantaggioso di tutti gli altri impiegati finora nella ordinaria sensitometria fotografiea. Si eomincib col determinare ]a earatteristica delle lastre impiegate l) per raggi X allo scopo di sapere entro quail limiti fosse leeito ammettere la proporzionalltk fra annerimenti ed energia dei raggi X irradianti. I-Io impressioimto perelb tratti successivi della stessa lastra sempre con lo stesso tubo percorso dalla stessa corrente e per tempi sempre erescenti. L a Iastra ~ stata poi tagliat~ in zone comprendenti ciascuna tutte le esposizioni impiegate e le varie zone sono state tenute tempi differenti hello svi]uppo, ~) rinnovato ogni volta, allo seopo di rieonoseere eventuali azioni della durata dello sviluppo stesso. 9 O ,+ Dopo 1 ascluvamento ho proeeduto alla misura degli annerimenti delle singole parti ed ho cosl ottenuto i risultati della figura 1: le ascisse sono i minuti di esposizione alla radiazione eostante; le ordinate eorrispondono agli annerimenti ; le tl:e linee 1, 2, 3 si riferiseono a durate differenti di sviluppo e cio~ m' 2, 2 ~]~ 3. Si rileva ehe per un tratto che diremo della es2osizione normale le variazioni di opaeit'~ si possono rltenere proporzionali alle variazioni di irradiazione: si vede inoltre e h e l a durata dello sviluppo, pureh~ eomp,'esa entro certi limiti, non altera sensibilmente tale proporzionalith,~ p a r modificandone il coefficiente. Ho avuto pertanto eura di implegare in tutte le esperienze annerimenti eorrispondenti al tratto della esposizione normale e una conveniente durata di sviluppo; di iJii~ Ter i) Cappelli -- Marca X. ') Metolo Idrochinone (fbrmula ordinaria).

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evita)e ogni obbiezlone, quando la conoscenza della legge in studio me to ha 2~ermesso, ho dato helle varie prove 2ose va-

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Ogni serie di esperienze, corrispondenti ad an certo apparecchio e a d un certo tubo veniva condotta in questo modo: una lastra 2 4 X 30 veniva tagliata in 8 parti uguali, che erano chiuse in 8 buste di carta nera e conservate a riparo dai raggi X e dalla lute. Ciascuna lastra veniva esposta co'n la gelatina rivolta al tubo e protetta posteriormente con una spessa lastra di piombo rivestita di alluminio e cartone: sopra la busta si aplJoneva un disehetto di piombo di un cm. di spessore per proteggere~ come si b detto, una parte di lastra da ogni azione e di pi~k un numero metallico per eontrassegnare le prove. Le 8 lastre venivano impressionate in tempi suceessivi facendo variare in tutti i modi possibili la intensit~ della eorrente attraversante il tubo, la durezza del medesimo ed it tempo di esposizione. Tuttc le lastre d i u n a serie cosl fatta, venivano poi sviluppate simultaneamente nella stessa bacinella, sempre con rivelatore nuovo c per urt tempo conveniente, poi fissate, lavate~ e asciugate: si misuravano in fine le opacitb, nel modo sopra descritto, evitando sempre di prendere in esame i bordi della lastra dove la emulsione ha quasi sempre uno spessore non uniforme.

In un primo periodo di orientamento, usando apparecchi di media potenza e regimi non superiori a 10 milliamp6re, ha eseguito delle serie successive variando le esposizioni, al variare degli elementi elettrici, finch~ nelle ultime serie he ottenuto in tutte le lustre annerimenti quasi uguali. Confrontando i valori degli elementi elettrici corrispondenti alle varie prove con la azione radiografica, he potato subito riscontrarc che al variare di V varia moltissimo iI it valore di denotando la assoluta insufficienza azione radiogr. Vit della regola dei milliamp~re-secondi: il rapporto az. rad. varia anch' esso notevolmente al variarc di V~ mentre invece i

9-]: valori di

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possono ritenersi eguall entre il limite deaz. rad. gli errori. Deve infatti tenersi conto ehe, anche con i mig'liori tabi, del tipo ordinario, non ~ agevole mantenerne costante la durezza per lunge tempo e quando le pose sono un po' prolungate intervengono sempre delle variazioni capaci di perturbare in mode sensibile i risultati. $

In un seeondo periodo le esperienze sono state eseguite con appareeehi di grande potenza. Le correnti adoperate avevano intensit~ eomprese fra 5 e 50 milliampbre, con tubi di durezza variabile entre i limiti comunemente impiegati. Malgrado le diffieoltb~ aumentate per 1'impiego di grandi regimi he potuto eompiere gran numero di prove concordanti. Nella figara 2 sono riassunti i risultati d i u n a fra le serie eseguite. Le ascisse rappresentano i potenziali massimi di seariea in Kilovolt; le ordinate sono, in unit~ arbitrarie, i valori: per lalineaadi

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- - perlabdi-perlacdi az. r a d . ' az. rad.' az. rad. Dull' esame dei diagrammi si pub senz' altro eoneludere che, qualunque sin l'apparecchio impiegato, b neeessario, per ottenere radiografie equivalenti, mantenere eostante il valore di V ~ i t essendo V l a teasione massima misurata dalla skintilla equivaleate, i la intensitk media, t la durata di esposizione. Date il carattere pratico de[ presente lavoro non ~ il case di entrare nella discussione delle cause che possono giustificare i risultati e pesare la influenza che pub avere avuto su di essi la presenza d.el vetro del tube e dell' aria interposti e eosl pure la eveutuaie differenza di sensibilit~ del Brom. di argento per le varie qualit& di raggi emesse da ampolle di durezze differenti. $ $

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L a legge dimostrata e che non va modifieata al mutare di apparecchio, purchb non si eambi l'anticatode del tube, vale

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solo quando i raggi oltre il vetro dell' ampolla e l'aria nol~ ineontrino alcun altro mezzo dotato di potere selettivo; non si pus verifieare pib. quando i raggi debbono attraversare corpi radiocroici e lo scartamento sark tanto pilk notevole quanto piil forte b il potere selettivo del filtro. Dato il complesso comportamento della trasparenza della materia per i raggi X non ~ possibile dare una legge generale.

Una notevole osservazione pub farsi a proposito dell'impiego dei cosl detti schermi di rinforzo, per 1' uso dei quali ~ necessario interporre fra la emulsione e il tubo, o 1o sehermo, o i l vetro della lastra: poichb sia il vetro che 1o schermo, sono dotati di notevole radiocroismo, la legge su enunciata si trova in difetto quando lo schermo b usato nel modo ordinario. Da numerose ed accurate esperienze mi ~ perb risultato the, sia per i raggi penetranti che per i molli, 1o schermo di rinforzo ha un eguale potere di moltiplieazione e quindi, senza la interposizione di schermi selettori, il suo impiego non dovrebbe modificare la legge sopra enunciata. E infatti, usando delle pellioole di celluloide, the sono trasparentissime per i raggi X, interpost~ f,'a t~tbo e schermo, ho potuto osservare ehe si ottengono uguali annerimenti quando si eonserva eostante il prodotto V~it, comunque variino i tre fattori per le esigenze delia teenioa radiografica. Roma, Istituto Fisico della R. Universit~t.

ATTILIO ~/[ARIOTTI~

gerente responsabile.