קרני רנטגן

צילום רנטגן רפואי

מתקן רפואי לצילום בקרני רנטגן

אחד מצילומי הרנטגן הראשונים

צילום רנטגן מודרני

קַרְנֵי רֶנְטְגֶּן (או קרני X) הן קרינה אלקטרומגנטית מייננת בעלת אורך גל בתחום 5 פיקומטר עד 10 ננומטר, הקרויה כך על שם הפיזיקאי שגילה אותה, וילהלם רנטגן.

הרקע לגילוי קרני רנטגן

בשנות החמישים של המאה ה-19 ערכו פיזיקאים גרמנים ניסוי בהעברת חשמל בריק. הם קבעו שתי לוחיות מתכת בשני קצותיה של שפופרת חתומה שנשאב ממנה, בקירוב, כל האוויר. לאחר מכן חיברו את שני קצותיה של השפופרת לסוללה חשמלית ובקצה השפופרת הקרוב ללוח השלילי (קתודה) הופיע זוהר ירוק. ב-1886 כונתה תופעה זו על ידי אויגן גולדשטיין בשם "קרני קתודה". ב-1892 גילה פיליפ לנארד שהקרניים יכולות לעבור דרך לוח אלומיניום דק, עד לכשמונה ס"מ באוויר.

התגלית

וילהלם רנטגן גילה את קרני ה-X ב-8 בנובמבר 1895, במקרה. הוא עסק בבחינת שפופרת קתודית במעבדתו. רנטגן החליף את הלוחיות שעל שפופרת קרני הקתודה בנייר שחור ועבה, החשיך את החדר והפעיל את המכשיר ואז גילה כי בשעה שהמתח החשמלי בשפופרת מגיע לרמה מסוימת, גבוהה למדי, נפלטת מהשפופרת קרינה בעלת כושר חדירה גדול. רנטגן הופתע כאשר הבחין בזוהר על מרקע שנמצא שני מטרים מהמכשיר, והבין כי נתקל בסוג חדש של קרינה, חודרנית יותר מקרני הקתודה. מאחר שרנטגן תהה על מהותה של קרינה זו, שלא ידע מה פשרה, הוא קרא לה קרני X, וברבות הימים נקראה קרינה זו על שמו.

רנטגן המשיך בניסוייו וגילה שהקרניים חודרות גם דרך גושי עץ, מתכת ואפילו בשר אדם. בצילום הראשון בקרני X, רנטגן הניח את ידה של אשתו תחת המכשיר, ומכיוון שהעצמות והטבעת שעל ידה בלעו את הקרניים, חלקים אלה של לוח הצילום לא נחשפו ונותרו כהים. רנטגן לא ניסה להוציא פטנט על תגליתו, ולא היה מעורב בהמשך פיתוחה של טכנולוגיית קרני X. ב-1901 קיבל על תגליתו את פרס נובל הראשון לפיזיקה.

בשנת 1912 אישש מקס פון לאואה את ההשערה המקובלת אז בדבר טיבן האמיתי של קרני רנטגן. פון לאואה גילה שנוצרת עקיפה של גלי הרנטגן כאשר הן עוברות דרך גביש. כך הוא הוכיח כי קרני X הן קרינה אלקטרומגנטית, בדומה לאור, אבל באורכי גל הרבה יותר קצרים (5 פיקומטר עד 10 ננומטר).

קרני רנטגן נבלעות בקלות יחסית בחומרים בעלי צפיפות גבוהה ואטומים כבדים.

שימושים של קרני רנטגן

לקרינת רנטגן שימוש בתחומים רבים, אך בעיקר רבה חשיבותן בתחום הרפואה, בזכות יכולתן לצלם איברי גוף פנימיים לשם בדיקתם. ב-1896 החלו רופאי השיניים להשתמש בקרניים לצורך תצלומי שיניים, וכירורגים השתמשו בהן לצורך מציאת שברים בעצמות המטופלים.

העצם, שבה יש ריכוז מינרלים גבוה, בולעת את הקרניים מופיעה בניגודיות גבוהה לעומת הבשר כשעוברות דרכה קרני רנטגן. כיום ניתן לצלם בסוגים שונים של צילום גם איברים פנימיים אחרים בנוסף לעצמות. כדי לצלם איברים כמו קיבה ומעיים, נותנים למטופל בבליעה חומר שאטומיו כבדים, כגון בריום, ולצורך צילום איברים כמו כליות או לב, נותנים למטופל חומרים כמו יוד, בהזרקה.

בדומה לשימוש בתחום הרפואי, ישנו יישום הנדסי לקרינת רנטגן - איתור סדקים בבדיקות לא הורסות במבנים, במטוסים וכדומה.

שימוש מדעי חשוב הוא בקריסטלוגרפיה, שבה תמונות העקיפה של קרני רנטגן שמוקרנות על גבישים, משמשות לפענוח מבנה הגביש.

שימוש אחר הוא שיקוף מזוודות של נוסעים לפני עלותם למטוס, לגילוי מטעני נפץ.