原创 赵喜同学 XI区

尼古拉 · 特斯拉（Nikola Tesla）在电磁学研究领域有重要的地位。国际单位（SI）的磁通密度、Teslacon磁共振成像仪（Technicare）和Teslascan锰造影剂（GE Healthcare）都是以他的名字命名。如果没有他的其他发明，如交流电源、特斯拉-克诺特发电机和观察箱中的荧光灯，甚至无法想象当代放射科的工作日 常。但如果提到X射线的发现，只有少数放射科医生将其与特斯拉的名字联系起来。今天我们就聊聊特斯拉与X光的故事。

早期岁月

尼古拉 · 特斯拉1856年7月10日出生在克罗地亚的斯米尔扬小村庄（当时属于奥地利帝国）。父母都是塞尔维亚人，他是五个孩子中的老四。

特斯拉的父母，父亲是东正教牧师，母亲是发明家。

在克罗地亚读完高中后，他在奥地利的格拉茨继续接受工程教育，直到1878年。四年后，他搬到法国巴黎，开始为爱迪生大陆公司工作。1883年，特斯拉去了斯特拉斯堡，在那里他在工作之余成功地制造了第一台交流感应电动机。

1884年，特斯拉带着前雇主的推荐信乘船来到美国，到达纽约时他的口袋里只有4美分，还有他自己的几首诗。特斯拉被爱迪生录用出奇的顺利，原来推荐信中写的内容是：“我知道两个伟大的人，一个是你，另一个就是这个年轻人”。

尼古拉 · 特斯拉（1856-1943）时年23岁。

爱迪生善于商业运作，有经营头脑，而特斯拉只顾埋头发明，从不考虑用自己的专利发财。他的勤奋和聪明才智给爱迪生留下了深刻印象。在给爱迪生“打工”期间，爱迪生承诺在特斯拉帮他改进发电机后会支付他5万美元。经过几个月的实验，特斯拉提出了一个解决方案，并要求得到这笔钱。爱迪生不同意，说："特斯拉，你不懂我们美国人的幽默（Tesla, you don’t understand our American humor）。" 受到欺骗的特斯拉愤而辞职。

1887年特斯拉成立了自己的公司（Tesla Electric Light Company），成为爱迪生公司的竞争对手。他在全世界申请了大约300项发明的专利，其中许多至今仍很有名。

特斯拉发明、预测或促进了数百种在我们日常生活中发挥重要作用的技术的发展，如遥控器、霓虹灯和荧光灯、无线传输、计算机、智能手机、激光束、机器人，当然还有交流电，这是我们今天电力系统的基础。

然而，特斯拉的 "影子图 "实验和他对X射线的生物效应的观察并不为人所知，甚至在放射科医生中也是如此。

尼古拉 · 特斯拉（1856-1943）时年36岁。(塞尔维亚贝尔格莱德特斯拉博物馆）

1899年12月，尼古拉 · 特斯拉在科罗拉多州科罗拉多斯普林斯的实验室里的宣传照。特斯拉与他的 "放大发射器（magnifying transmitter）"合影，该发射器能够产生数百万伏的电力。所示的放电装置长度为6.7米。

神秘的发现

特斯拉报告说，由于他在实验室观察到照相板的神秘损坏，他在1894年开始了对X射线（当时仍不为人知，也未命名）的研究。除了使用克罗克斯管进行实验外，他还发明了自己的真空管（下图），这是一种特殊的单极X射线灯泡。它由一个发射电子的单一电极组成。没有目标电极；因此，电子是由高压特斯拉线圈产生的电场峰值加速的。即使在那时，特斯拉也意识到，X射线的来源是灯泡内 "阴极流 "的第一次冲击部位，即双极管的阳极或他发明的单极管的玻璃壁。如今，这种形式的辐射被称为韧致辐射或制动辐射。

图示特斯拉的单极真空管，由一个玻璃球（b）、一个单一的电极（e）和一个导通导体（c）组成。通过将第二个电极放置在虚线所示的位置，该真空管可适用于两个电极的使用。发表于《电气评论》，1896年4月1日。

在同一篇文章中，他说，阴极流是由非常小的粒子（即电子）组成。他认为产生的射线是微小的粒子的想法一点也没有错；许多年后，物理学家描述了电磁辐射量子的粒子特性，称为光子。为了避免他的X射线灯泡的玻璃壁被加热和熔化，特斯拉设计了一个冷却系统，该系统基于沿球管的冷空气喷发，以及今天被广泛接受的围绕球管的油浴。

第一张X射线图像

19世纪90年代，马克 · 吐温与特斯拉建立了友谊。吐温经常去他的实验室看望他，1894年，特斯拉在那里拍摄了这位伟大的美国作家的照片，这是有史以来第一批由磷光照亮的照片之一。

特斯拉试图用真空管拍摄马克·吐温的照片，这似乎也是他在美国拍摄的第一张X射线照片。令人惊讶的是，所得到的图像没有显示吐温，而是显示了用于调整相机镜头的螺丝。后来，特斯拉成功地获得了人体的图像，他称之为阴影图（下图）。

鞋中人脚的阴影图。特斯拉于1896年用他自己的真空管产生的X射线获得了这个图像，与Lenard的真空管相似，距离为8英尺。(塞尔维亚贝尔格莱德特斯拉博物馆)。

在伦琴于1895年11月8日发表了他的发现之后不久，特斯拉将他的图像发送给了威廉 · 康拉德 · 伦琴。尽管特斯拉将这一发现完全归功于伦琴，但伦琴对特斯拉的复杂图像表示祝贺，想知道他是如何取得如此令人印象深刻的结果的（下图）。此外，特斯拉还描述了X射线的一些临床益处--例如，确定异物位置和检测肺部疾病--指出密度大的物体对射线更不透明。

伦琴于1901年7月20日给特斯拉的信。信中写道："亲爱的先生! 你用美妙的放电拍摄的美丽照片给我带来了巨大的惊喜，为此我非常感谢你。如果我知道你是如何制作这种东西的就好了! 怀着特别的敬意，我仍然是你忠实的，W.C.伦琴。" (塞尔维亚贝尔格莱德特斯拉博物馆)

进一步的X射线研究

特斯拉还进行了反射X射线的实验，使用不同的材料作为反射面，并描述了透射和反射射线的特征。他认为，反射X射线的实际目的是通过增加物体与胶片的距离和减少曝光时间来提高影象图的质量。他很失望地注意到透镜没有引起X射线的折射。后来，人们了解到，由于X射线的频率很高，所以它不能被光学镜头折射。然而， Max von Laue在1912年成功地用水晶透镜使X射线发生了偏差。特斯拉解释说，X射线特性的变化是由X射线管和发电机的变化引起的。他正确地认识到，只有在物体与胶片的距离很大，并且曝光时间很短的情况下才能产生强烈的阴影。此外，他还意识到，壁厚的灯泡产生的射线具有更大的穿透力，这一点后来被解释为电子在较厚的屏障上的减速时间更长。

特斯拉也是最早评论使用单极X射线管工作的生物危害的人之一，他把对皮肤的有害影响归因于射线产生的臭氧和亚硝酸，而不是辐射的电离效应。他描述了急性皮肤变化，如发红、疼痛和肿胀，以及后期的后果，如脱发和新指甲的生长。他把使用X射线工作时眼睛的突然疼痛和刺激比作从黑暗的房间步入明亮的阳光下的经历。这种疼痛和刺激被认为是由于在黑暗中长期观察荧光屏而造成的眼睛疲劳的结果。

特斯拉了解辐射防护的三个主要因素：距离、时间和屏蔽。他发现，与X射线源的足够距离是一个有用的安全因素。然而，他没有根据平方反比定律来解释辐射有害影响的突然减弱，而是将其归因于较低的臭氧浓度。特斯拉建议在离球管很近的地方工作的人（例如，外科医生）将暴露时间缩短到最多2-3分钟。他还试图建造一个由连接到地面的铝线组成的保护罩。

不幸的转折

特斯拉对发现X射线的贡献没有被更多人所知的主要原因是，他在纽约第五大道的实验室1895年3月13日发生火灾，他的数百个发明模型、计划、笔记、实验室数据、工具、照片全部被毁。纽约时报援引特斯拉的话："I am in too much grief to talk. What can I say?" 然而，有许多证词证实了他发明X射线的遗产。

特斯拉在纽约市生活了60年，他在那里的生活遗迹仍然存在。曼哈顿市中心第40街和第6大道的拐角处被指定为 "尼古拉 · 特斯拉角（Nikola Tesla Corner）"。因为它靠近特斯拉在西40街8号的实验室，1900年他在那里工作。

从1896年3月11日开始，特斯拉在纽约《电气评论》上发表了一系列关于X射线及其生物危害的文章。1897年，当他在纽约科学院发表演讲时，他在某种程度上证实了自己在X射线研究中的首要地位。他公开证实，自1894年以来，他一直在对这一课题进行独立研究，不幸的是，这一研究因他实验室的火灾而中断。

他还遗憾地表示，他太晚意识到，尽管有他的 "指导精神 "的提示，但他未能理解其神秘的迹象......

特斯拉的最后一张照片

1945年1月5日，特斯拉居住地房间挂上了“请勿打扰”。1943年1月7日，终生未娶的特斯拉在纽约人旅馆3327房间因心脏衰竭安静地独自离世，享年86岁。

在得知特斯拉的死讯后，联邦调查局命令美国外国人财产办公室扣押特斯拉的所有物品，包括他的文件、文凭和其他荣誉，他的信件和实验室笔记。这些东西最终由特斯拉的侄子继承，后来被存放在贝尔格莱德的尼古拉 · 特斯拉博物馆。

有三位诺贝尔物理学奖获得者出席了特斯拉的葬礼，向 "为现代许多技术发展铺平道路的世界杰出知识分子之一 "表达了他们的敬意。

2003年，由于特斯拉对世界的电气化和未来的技术进步做出重要贡献，他的个人档案被列入世界记忆遗产名录。

更多科普，关注XI区！

参考文献：

https://teslauniverse.com/

Hrabak M , Padovan R S , Kralik M , et al. Nikola Tesla and the Discovery of X-rays[J]. Radiographics, 2008, 28(4):1189-1192.

HurwitzR. Scenes from the past: Nikola Tesla’s legacy to modern imaging. RadioGraphics 2000; 20(4): 1020–1022.

TeslaN. An interesting feature of X-ray radiations. Electrical Review New York 1896; 29(2): 13–14.

Vucevic D , Djordjevic D , Radosavljevic T . Nikola Tesla and medicine: 160th anniversary of the birth of the genius who gave light to the world - part I[J]. Medicinski pregled, 2016, 69(9-10):313-322.

2021年11月26日

原标题：《特斯拉与X射线的发现》

阅读原文