קרני רנטגן

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.

שימושים של קרני רנטגן

רפואה 
לקרינת רנטגן שימוש בתחומים רבים, אך בעיקר ידועה 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 רקמות אחרות 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.

טכנולוגיות אחרות 
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.

בשנת 1978 שוגר לחלל טלסקופ החלל איינשטיין הרגיש לקרני רנטגן.

קרינת רנטגן טבעית 

גרמי שמיים אנרגטיים כגון, חורים שחורים וסופרנובות משחררים אנרגיה באורכי הגל של קרני רנטגן. טלסקופ החלל צ'נדרה נשלח לחלל כדי לחקור אותם כיוון שקרינה זו כמעט ואינה חודרת את האטמוספירה.

היסטוריה

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.

סנסציה מדעית 
קרני הרנטגן הפכו לסנסציה מדעית. נכתבו עליהן למעלה מאלף כתבות בעיתונות ומעל ל-60 ספרים ומאמרים. מגזינים פופולריים הפיקו כתבות על "הקרניים החושפניות" והמליצו לנשים ללבוש בגדי עופרת כדי להגן על עצמן מחשיפה לעיני "סוטים המחזיקים במכשירים עם קרני X". אולם הנזק הבריאותי של קרני הרנטגן התבהר מאוחר יותר. כך למשל, טכניקת השיקוף שבה נמשכת החשיפה לרנטגן מספר דקות, 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 רבות היה חשוף ישירות לקרני הרנטגן.

קישורים חיצוניים

 
 
 
 The Mystery of X-Rays, Google Arts & Culture, 2019

הערות שוליים

רנטגן
הספקטרום האלקטרומגנטי
גורמים מסרטנים
רדיוגרפיה
המצאות במאה ה-19