柯立芝的x射线管

当我还是个孩子的时候，我偶尔会得到一个阿奇漫画;我猜想，主要是因为这些书太低俗了。我对它们印象最深的是后面的广告。有洋葱胶、“电击”手蜂鸣器和嘘嘘坐垫——这些都是为滑稽乏味的叔叔们准备的恶作剧。但在x光眼镜上，一个穿着衣服的年轻女子的剪影和她内衣的隐约轮廓——现在有了一些有趣的东西!如果我的理性自我嗅到了某种可疑之处，那么这种装置的想法会让我暗自兴奋:我想先看谁?

的确，x射线吸引了公众的想象力，几乎没有其他物理现象，因为它们能够看到一个隐藏的，也许是淘气的世界。今天的化学家都是靠x射线实验来生存和死亡的，如果晶体结构的求解者被铭记和崇拜，那么最初产生辐射就绝非易事。对于x射线结构的前60年，我们必须记住威廉·柯立芝。

一个来自马萨诸塞州小镇的农场男孩，他的学术能力很早就被发现了，他被鼓励申请波士顿理工学院(现在的麻省理工学院)的奖学金，当时这是一所不起眼的学校，在著名的哈佛学院面前相形见绌。他报名参加了电气工程课程，但后来改学化学和物理。他的导师,威利斯惠特尼，被推荐在德国莱比锡待过一段时间柯克-光学和光与物质相互作用方面的领先专家之一。尽管非常缺钱，柯立芝还是充分利用了他的时间，学习德语并在欧洲旅行。当威廉伦琴1898年，柯立芝(x射线的发现者)参观了这个部门，与这位伟人的讨论给他留下了深刻的印象。

当柯立芝回到麻省理工学院时，他是一名物理化学家。但他的未来并不在学术界。惠特尼，现在的主任通用电气(GE)研究实验室1905年，斯克内克塔迪邀请他加入。基于约瑟夫·斯旺和托马斯·爱迪生的发明，电网和电灯迅速扩张白炽碳须——把黑夜变成了白天。在德国，西门子和奥尔公司我们正在转向更耐用的钽和锇螺纹。在通用电气，钨——元素周期表中最难熔的金属——是一个明显的选择;但这种金属却神秘地易碎。

柯立芝开始着手研究，他的解决方案于1910年发表。这种方法需要仔细提纯、还原、压制和烧结成铸锭。通过一系列机械加工型砧剩下的都做完了，铁丝就像钢铁一样结实了。柯立芝在书的最后一段才透露了所付出的巨大努力，赞扬了大约“20名研究化学家，一大批助手”和“白炽灯工厂的工作人员”的工作。投资获得了丰厚的回报。到1911年，该公司从他们的高级“马自达”灯泡中赚取了数百万美元。具有讽刺意味的是，柯立芝申请的专利后来被驳回了，理由是延展性，即使是钨的延展性，实际上也不是一项发明。

通用电气的实验室一定是一个令人兴奋的地方，1909年柯立芝加入了欧文·朗谬尔．朗缪尔负责理解热金属丝的行为。1913年，正在研究电子阀的朗缪尔取得了突破。在极度真空下产生了他自己的变种沃尔夫冈·盖德的新型扩散泵在美国，朗缪尔可以利用高温产生电子电流热离子灯丝为阴极;电流只取决于灯丝的温度而不是电位差。

柯立芝看到了机会。在此之前，x射线管使用的是铂靶，由低压气体放电产生的电子轰击。辐射散在各处，伴随而来的阳离子流造成了无穷无尽的问题，而且这些管子是出了名的脆弱。相反，柯立芝推断，在朗缪尔泵的极端真空下，发光的钨丝发出的电子被钼盾聚焦，可以撞到一个成形的钨靶上。其结果是一个亮度和可靠性都非常高的x射线源，其强度和穿透力可以独立控制。这些管子也是很漂亮的东西;就是在伦敦科学博物馆体育一个爱迪生螺丝在阴极端，一个非常实用的配件，让我们想起了热离子发射的发现者。

柯立芝的时机再好不过了。他的论文发表于1913年12月，仅仅一年之后劳伦斯布喇格的解释马克斯·冯·劳伊的x射线衍射结果。尽管柯立芝管的设想主要是为了迅速发展的医疗诊断和治疗市场(铅护罩是由研究人员使用的，但放射治疗对普通大众来说很流行)，但它后来被晶体学家所接受，随着它的发展，它成为了一个稳步改进的工作机器(如旋转阳极)，直到微焦点管．同步加速器是另一个故事。

欧内斯特·卢瑟福有人说科学不是物理学就是集邮。翻阅满是x射线结构的期刊时，我有时会想，某些化学文献是否真的迎合了我们所有人内心的秘密偷窥者。

安德烈·塞拉(@SellaTheChemist)教授化学英国伦敦大学学院