raddrizzatore meccanico

UNO STRANO ACCESSORIO RADIOLOGICO
ALL’OSPEDALE DI VIGEVANO
(Mario Reggio)
Una delle fotografie di apparecchiature radiologiche di epoca imprecisata installate
presso l’Ospedale Civile di Vigevano e già presentate in questo stesso Museo virtuale
alla pagina
http://www.fisicamedica.it/museo_virtuale/02_sezioni/articoli/data/Ospedale_Vigevano.pdf,
lasciava intravedere sullo sfondo, a fianco del tavolo di comando, uno strano accessorio,
di dimensioni non certo trascurabili.
La didascalia aggiunta a penna sotto l’immagine, spiega che si tratta di un
“trasformatore elettrico e tavolo di comando”. L’idea del trasformatore era concepibile
con l’oggetto scuro a forma di parallelepipedo appoggiato sul pavimento di quello che
era chiaramente un armadio a muro, ma la strana struttura che lo sormonta?
Prima di addentrarci nella spiegazione del suo utilizzo, vediamo di esaminarne gli
elementi più riconoscibili nella figura evidenziata qui sotto:
Ai due estremi opposti della parte superiore del trasformatore sporgono due grossi
isolatori; al centro, una struttura a quattro piedi regge un oggetto, riconoscibile come
un motore elettrico, al cui asse è collegata superiormente una struttura ad elica a
forma di croce; i bracci della croce sfiorano, senza toccarle, delle corte barre
orizzontali (V. dettaglio) sorrette da quattro braccia disposte tra loro su piani
ortogonali (evidentemente anch’esse degli isolatori) e poggiate sulla stessa struttura
che regge il motore elettrico. Due di queste braccia contrapposte sono collegate ai due
isolatori citati sopra, altre due sono collegate a due grossi conduttori diretti verso
l’alto.
Dettaglio
Evidenziazione dell’accessorio
A questo punto si rende necessario fare un passo indietro nella storia della radiologia.
I primi apparecchi a raggi X, generati mediante tubi di Crookes , venivano alimentati o
direttamente per mezzo di generatori elettrostatici, p. es. tipo Wimshurst, o mediante
batterie di accumulatori a bassa tensione che a loro volta venivano utilizzati per
alimentare una sorta di trasformatori ad alta tensione, come i rocchetti di Ruhmkorff
o le bobine di Tesla. Entrambi questi ultimi due dispositivi necessitavano di tensioni
pulsanti per poter funzionare, e vennero escogitati numerosi dispositivi idonei a
rendere intermittente la tensione continua di alimentazione. Ad un certo momento
però, con la vittoria di Nicola Tesla, appoggiato finanziariamente da George
Westinghouse, contro Thomas Alva Edison nella cosiddetta guerra delle correnti, si
rese sempre più disponibile a livello di rete pubblica la corrente elettrica di tipo
alternato, che poteva venire direttamente utilizzata con i più moderni trasformatori
per ottenere l’alta tensione necessaria al funzionamento degli apparecchi a raggi X. I
cosiddetti “ruttori” che avevano avuto un ruolo importante nelle ricerche
sull’ottimizzazione della produzione dell’alta tensione, furono gradualmente, ma
definitivamente, abbandonati.
Ma sia gli apparecchi alimentati per mezzo di ruttori, sia quelli alimentati a corrente
alternata avevano presentavano grossi problemi nella produzione di raggi X causati
dall’inversione di polarità nell’alta tensione: nei primi ciò era dovuto alle extra correnti
inverse indotte nei rocchetti di Ruhmkorff per fenomeni di auto-induzione, nei secondi
ciò era dovuto all’intrinseca inversione di polarità periodica, sia pure attenuati nelle
applicazioni più semplici dall’impiego dei tubi RX a vuoto, tipo Coolidge, con le note
proprietà autoraddrizzanti. Sin dai primordi erano stati escogitati dispositivi “più o
meno” in grado di impedire l’arrivo di potenziali negativi sull’anodo del tubo a raggi X: si
vedano ad esempio i tubi raddrizzatori a catodo freddo tipo Villard illustrati
marginalmente in questo stesso museo all’indirizzo
http://www.fisicamedica.it/museo_virtuale/02_sezioni/articoli/data/2009_1_Chicotot.pdf ).
Cediamo a questo proposito la parola ad un esperto dell’epoca, il prof. Aristide Busi
(“Tecnica e Diagnostica Radiologica”, Cap. VII, pag. 61, UTET, Torino, 1933):
Scrive ancora Aristide Busi (Cap. VIII, pag. 66):
Chiarita la struttura e le modalità di funzionamento di questo “selettore” che potrebbe
essere anche chiamato “commutatore rotante sincrono a spinterometro” vale la pena di
parlare del suo inventore, Hermann Lemp, uno svizzero costruttore di apparecchiature
alle dipendenze della General Electric. Lemp inventò nel 1897 questo dispositivo che
chiamò “selettore di correnti alternate”, e lo brevettò il primo di novembre 1904 con il
n. 774.090 presso l’ufficio brevetti degli Stati Uniti. Copia del brevetto originale è
riprodotta in appendice, con l’autorizzazione di “Google patents”.
Nel 1907 si occupò della questione anche un ingegnere americano, Homer Snook (Vedi E.
H. Burrows), che si pose il problema di aumentare l’efficacia del dispositivo di Lemp. Il
dispositivo di Snook, leggermente diverso da quello di Lemp e in grado di effettuare la
rettificazione su entrambe le semi-onde, si basa sempre sul principio della
sincronizzazione tra corrente primaria e impulsi secondari mediante spinterometri
rotanti. Il primo modello del dispositivo di Snooks fu installato presso lo Jefferson
Hospital a Filadelfia nel 1907 e rimase in funzione fino al 1946. Nel tempo vennero
costruite altre versioni del selettore, tra cui una prodotta dalla Siemens Brothers.
Un esemplare costruito sul principio del selettore di Snook, realizzato artigianalmente,
si conserva presso il dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari. Le immagini ci
sono state gentilmente fornite dal prof. Guido Pegna.
( http://www.museodifisica.it/ENG/htm/vetrine.htm,
http://www.pegna.com/page015.htm).
Interruttore-raddrizzatore per grandi
rocchetti di induzione.
Questo interruttore di potenza e raddrizzatore
sincrono era usato in unione ad un rocchetto ad
induzione per l'alimentazione di tubi a Raggi X
negli anni intorno al 1930, per ricerche sulla
natura e sugli effetti di tali radiazioni. Un motore
in corrente continua aziona un interruttore a
mercurio a turbina (in basso), inserito sul
primario e mette simultaneamente in rotazione
le due "spazzole" nella struttura superiore che, in
sincronismo con le interruzioni della corrente
primaria, producono l'inversione degli impulsi di
alta tensione secondaria generati dal rocchetto.
Questo oggetto è alto circa 1,5 m e pesa una
cinquantina di Kg. La maniglia che si vede in
basso sulla sinistra serve per regolare i tempi di
chiusura e di apertura della corrente primaria, e
quindi l'alta tensione generata.
(Restaurato dal Prof. G. Baggiani, Aprile 2004)
Alcuni dettagli costruttivi (immagini eseguite prima del restauro): a sinistra, vista
dall’alto, a destra dettaglio della base con le viti di regolazione per la messa in fase.
Bibliografia
Oltre che dai siti internet citati, sono state tratte preziose informazioni dai seguenti
volumi:
- Aristide Busi, “Tecnica e diagnostica radiologica nelle malattie chirurgiche”, Torino,
Unione Tipografico-Editrice Torinese (già fratelli Pomba Libraj), 1933-XI
- E. H. Burrows, “Pioneers and EarlY Years – A History of British Radiology”, First
published in Great Britain 1986 by Colophon Limited
APPENDICE
Nell’appendice è contenuto il documento ufficiale del brevetto di Lemp. Il testo
integrale è reperibile su “Google Patents” (www.google.it/patents) ed è riprodotto su
cortese autorizzazione di Meredith, del Google Patent Search Team