רנטגן – קרינה והגנה

צילום רנטגן
קרינה היא אחת הצורות של העברת אנרגיה. בדרך כלל היא מתוארת כזרם של חלקיקים יסודיים נושאי אנרגיה, היוצאים ממקור כלשהו ומתפשטים ממנו בכיוונים מסוימים. לחלופין, ניתן לתאר קרינה כהפרעה מחזורית, או גל היוצא ממקור מסוים ומתפשט במרחב. קרינה אלקטרומגנטית היא הפרעה מחזורית הרמונית בשדה החשמלי והמגנטי המתפשטת במרחב. הפרעה כזו נקראת גל אלקטרומגנטי. הקרינה האלקטרומגנטית היא בעת ובעונה אחת גם שטף של חלקיקים הנקראים פוֹטוֹנִים. הפוֹטוֹן הוא החלקיק היסודי הנושא את הכוח האלקטרומגנטי. הוא אחראי לתופעות הקרינה האלקטרומגנטית השונות בכל אורכי הגל, וגם לתופעות פיזיקליות כגון- קרני רנטגן. אנרגיה מתפשטת בצורות שונות – הולכה, הסעה וקרינה. קרינת רנטגן היא קרינה אלקטרומגנטית, ברוב צילומי הרנטגן אורך הגל נע בין 1-10 ננומטרים.  צילומי רנטגן עם אנרגיות פוטון מעל 5-10keV (-קילו אלקטרון וולט) נקראים צילומי רנטגן קשים, בעוד אלה עם אנרגיה נמוכה יותר נקראים צילומי רנטגן רכים. בשל יכולת החדירה שלהם, משתמשים בצילומי רנטגן קשים בכדי ליצור תמונה פנימית של חומרים, למשל, ברדיוגרפיה רפואית וביטחון בשדה תעופה. מאחר ואורכי הגל של צילומי הרנטגן הקשים דומים לגודלם של אטומים הם גם שימושיים לקביעת מבנים גבישיים על ידי קריסטלוגרפיה של הרנטגן (-כלי המשמש לזיהוי המבנה האטומי והמולקולרי של גביש). קרני רנטגן נבלעות בקלות יחסית בחומרים בעלי צפיפות גבוהה ואטומים כבדים. השימוש העיקרי בצילום הרנטגן, הוא שימוש רפואי. הרפואה משתמשת

איור 1. רדיוגרפי. שיטת צילום באמצעות קרינה מייננת

בצילום הרנטגן לצורך איתור תקלות או בעיות בתוך הגוף שאינן נראות בעין רגילה. התחום הרפואי בו משתמשים בעיקר ביכולת זו הוא אורתופדיה לאיתור תקלות או בעיות בעצמות השלד, כגון שברים חבלות או פגמים מולדים. תחום נוסף בו יש לצילום הרנטגן שימוש רב הוא רפואת השיניים, כדי לאתר חורים בשיניים או פגמים ברקמת השן. בעבר, היה שימוש בטכניקת השיקוף שבה נמשכת החשיפה לרנטגן מספר דקות, טכניקה זו המשיכה לשמש ככלי אבחון ברפואה עד לשנות החמישים של המאה העשרים. הנזק שנגרם לרופאים אף עלה על הנזק שנגרם לנבדקים, שכן המסך שבו התבוננו הרופאים מדי יום במשך שעות ארוכות היה חשוף ישירות לקרני הרנטגן‏. הנזק הבריאותי של קרני הרנטגן התברר בהדרגה, הקרניים החודרות עלולות לגרום לשינויים גנטיים בתא החי, וכך להביא להתפתחות מחלת הסרטן. עוד בשנות החמישים של המאה העשרים בדקו חולים באמצעות שיקוף, שבו החולה הוקרן במשך דקות רבות. הרופא הבודק התבונן במסך, שלא היה שונה בהרבה מהמסך בו גילה רנטגן את קרני הרנטגן, והיה חשוף במשך שעות ארוכות ביום לקרינה. היום לא משתמשים בשיקוף, אלא רק בצילום. כל צילום נמשך חלקיק של שנייה, כך שהחולה חשוף לכמויות קטנות בלבד של קרינה, באותו הזמן מוגנים הרופא וטכנאי הרנטגן על-ידי לוחות עופרת עבים. העצם, שבה יש ריכוז מינרלים גבוה, בולעת את הקרניים לעומת הבשר אשר עוברות דרכו קרני רנטגן. כיום ניתן לצלם בסוגים שונים של צילום גם אברים פנימיים אחרים בנוסף לעצמות. כדי לצלם אברים כמו קיבה ומעיים, נותנים למטופל בבליעה חומר שאטומיו כבדים, כגון בריום, ולצורך צילום אברים 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. מאחר ולצילומי רנטגן אורך גל קצר בהרבה מאורך גל רגיל, מתאפשר לחקור מבנים קטנים בהרבה ממה שניתן לראות באמצעות מיקרוסקופ רגיל. שימוש במיקרוסקופ רנטגן מאפשר לצלם תמונות ברזולוציות גבוהות במיוחד.

הדמיה רפואית
הדמיה רפואית הינה טכניקה ותהליך של יצירת תמונה חזותית של הגוף המשמשת לניתוח קליני של המצב ומחקר פיזיולוגי ורפואי. מטרת ההדמיה הרפואית היא לחשוף מבנים פנימיים אשר חבויים בעור ובעצמות, ובכך לאבחן מחלה ולטפל בה. הדמיה רפואית גם קובעת מהו המצב התקין של האנטומיה והפיזיולוגיה של הגוף, ובכך

איור 2. שימוש בהגנת עופרת מנטרלת את ההשפעות המזיקות של הקרינה

מסייעת זיהוי מהיר כאשר ישנה חריגה. ההדמיה הרפואית נחלקת לשני תחומים: הדמית המבנה של הגוף והדמיה פונקציונלית של הגוף. הדמית המבנה נותנת מידע אנטומי על הצורה של מבנים בגוף, והיא נעשית באמצעות צילום רנטגן, טומוגרפיה ממוחשבת, דימות תהודה מגנטית ובדיקת אולטרה סאונד רפואית. סוג זה של הדמיה מצטיין בפירוט אנטומי מדויק, לרבות איברים קטנים מאוד, ובתיאור היחסים המרחביים בין האיברים. הדמיה פונקציונאלית של הגוף, המשמשת בתחום הרפואה הגרעינית, מאפשרת, באמצעות חומרים רדיואקטיביים במינון נמוך הנקלטים ברקמות מטרה, בחינה של פעילות רקמה, מטבוליזם ותהליכים בתוך איבר או רקמה בזמן מחלה. הסוגים השונים של ההדמיה הרפואית משמשים לבחינת איברים שונים בגוף, על פי אטימותם או תגובתם לקרינה. רדיוגרפיה היא שיטת צילום באמצעות קרינה מייננת – קרני רנטגן, קרני גמא או קרינת נייטרונים. זוהי אחת משיטות הבדיקה הלא הרסניות, והיא משמשת בתחומים רבים – החל מאיבחון שברים ברפואה, דרך איתור סדקים בתעשייה, ועד אימות מקוריות של יצירות אמנות. התחום הרחב יותר של שימוש בקרינה מייננת לצורכי הדמיה רפואית נקרא רדיולוגיה. ברפואה משתמשים בצילום רנטגן בעיקר לצורך איתור וזיהוי של שברים בעצמות, איתור גופים זרים בחללי הגוף (כגון כאלו שנשכחו במהלך טיפול פולשני), צילום בית החזה, ואיתור חורים בשיניים.
שימוש מתקדם יותר של צילום הרנטגן נעשה בשיטת הטומוגרפיה הממוחשבת (CT), המשתמשת בצילום רנטגן ממספר זוויות ליצירת מבט תלת ממדי על האובייקט המצולם. הקרינה המשמשת בשיטות בדיקה רדיוגרפיות עלולה להיות מסוכנת למפעיל הציוד, לפיכך מפעילי הציוד נדרשים, פרט לנקיטת אמצעי זהירות מרביים, גם לשאת עליהם התקנים לבדיקת כמות הקרינה אותה הם סופגים במהלך עבודתם. מלבד כמות הקרינה בחשיפה חד פעמית, שבמנות גדולות עלולה לגרום למחלת קרינה, יש חשיבות גם לכמות הקרינה המצטברת – בהעלאת הסיכוי להתפתחות מחלת הסרטן ולנזקים גנטיים. כאמור, קרני רנטגן נבלעות בקלות יחסית בחומרים בעלי צפיפות גבוהה ואטומים כבדים, לכן, חומרים בעלי אטומים כבדים משמשים כאמצעי הגנה מפני קרינת רנטגן.  עופרת היא מתכת אשר משמשת כאמצעי הגנה מפני קרינת רנטגן בשל הצפיפות הגבוהה שלה, נעשה בה שימוש כציוד ממגן מפני קרינה מייננת בבדיקות רנטגן ובכורים גרעיניים. לפיכך, ישנו שימוש רחב בעופרת בעולם הרדיולוגיה על מנת למגן את מי שנחשף לקרינת רנטגן. כמויות שונות של העופרת מספקות הגנה ברמה שונה.  כמו כן, זוהי מתכת רכה, מה שמקנה לה יכולות עיבוד גבוהות. היא עמידה מאוד לקורוזיה ובעלת מוליכות חשמלית ומוליכות חום נמוכות ובעלת יכולת לחסום קרינה מייננת. בתחום הרפואה, נעשה שימוש בחלונות עופרת, וזאת בכדי למנוע מהרופאים להיחשף לקרינת רנטגן גבוהה, בנוסף, ישנו שימוש במעילי עופרת, שמטרתם להגן על המטופל שנחשף לקרינה. מעילי העופרת מגנים על המטופל אך לא באיבר שבו פוגעות קרני הרנטגן.  כאשר מתבצע צילום רנטגן, קרני הרנטגן אשר באות במגע עם האזור בגוף, יוצרות אינטראקציה עם האלקטרונים מסביב לאטומים. מה שעלול לקרות כתוצאה מאינטראקציה זו, הוא שקרני הרנטגן יוסיפו אנרגיה לאלקטרונים, וכתוצאה מהוספת האנרגיה, האלקטרונים יתרחקו ויתנתקו מהגרעין. באופן זה יכולים להיווצר יונים, והאלקטרונים ינדדו או יתמקמו במקומות אחרים. שינויים אלה שעלולים להתרחש באטומים הינם תוצאה של הקרינה ומובילים לנזקים בריאותיים רבים כגון סרטן. השימוש בהגנת עופרת בא לידי ביטוי בתהליך זה, בכך שהיא ממירה את האנרגיה לצורות אחרות של אנרגיה בתוך הגוף, כך שהאנרגיה לאחר ההמרה הינה אנרגיה בטוחה, אשר לא משפיעה באותו אופן על המבנה האטומי בגוף, ובכך היא מנטרלת את ההשפעות המזיקות של הקרינה.
זכוכית עופרת היא זכוכית שמיועדת ליישומים מיוחדים שבהם נדרשת הגנה מפני קרינה. זכוכית העופרת מעניקה הגנה אופטימלית תוך שמירה על בהירות ראיה מצוינת. השימוש בזכוכית עופרת נפוץ בחדרי רנטגן של בתי חולים ומרפאות, במעבדות מחקר ובחדרי בדיקה של שדות תעופה. שילוב של העופרת בחלונות זכוכית מאפשר הגנה על הרופאים ויצירת סביבת עבודה בטוחה וממוגנת.

שובל מסיקה מספק חלונות עופרת וציוד הגנה פני קרינת X-Ray בחברת בן משה