הפיזיקה של צילום רנטגן

קרינת רנטגן (X-ray) היא קרובת משפחה של האור שאנחנו רואים. גם היא קרינה אלקטרומגנטית — אבל יש לה הרבה יותר אנרגיה, והעין שלנו לא מסוגלת לראות אותה.

בזכות האנרגיה הגבוהה, קרני רנטגן יכולות לעבור דרך חומרים שאור רגיל נעצר בהם, כמו עור ושרירים. אבל לא כל החומרים "שקופים" להן באותה מידה — וזה בדיוק מה שמאפשר לצלם את מה שיש בפנים.

קרני X מגיעות גם מהחלל: השמש פולטת אותן כל הזמן, ולוויין מודד אותן כל דקה. אפשר לראות את המדידה החיה באתר "השמש היום".

בצילום רנטגן, הקרניים יוצאות ממקור אחד, עוברות דרך הגוף, ופוגעות בגלאי שנמצא מאחוריו. בדרך, חלק מהקרניים נבלעות בחומר ונעצרות. כמה ייבלעו? זה תלוי בשני דברים: מאיזה חומר הן עוברות, וכמה עבה השכבה.

בצילום רנטגן, מקום שהגיעה אליו הרבה קרינה יוצא כהה. מקום שהקרינה נבלעה בדרך אליו — נשאר בהיר. כלומר, הצילום מראה איפה הקרינה נעצרה.

כמה קרינה חומר בולע תלוי בשלושה דברים: כמה הוא צפוף, מאילו אטומים הוא בנוי (אטומים כבדים בולעים יותר), וכמה ממנו יש בדרך.

לכן לא כל המתכות נראות אותו דבר. אלומיניום הוא מתכת קלה — דליל פי שלושה בערך מנחושת — ובצילום הוא חיוור הרבה יותר. ושכבה דקה של מתכת יכולה להעביר חלק מהקרינה, בעוד ששכבה עבה עוצרת כמעט הכול.

צילום רנטגן הוא צל שטוח. כל מה שנמצא על אותו קו — אחד מאחורי השני — מתמזג בצילום לצל אחד, ואין דרך לדעת מה קדימה ומה מאחור.

לכן מצלמים לרוב משני כיוונים: מלפנים ומהצד. מטבע, למשל, נראה מלפנים כמו עיגול ומהצד כמו קו. שני מטבעות צמודים נראים מלפנים כמו מטבע אחד — ורק מהצד אפשר לחשוד שיש שניים.

לעצם יש קליפה חיצונית קשה, שנראית בצילום כקו לבן וחלק לאורך העצם. כשמחפשים שבר, עוקבים אחרי הקו הזה: קו כהה שחוצה את העצם, מדרגה, או "קפל" בדופן — כולם סימנים לפגיעה.

אצל ילדים יש שברים מיוחדים: לפעמים העצם לא נשברת לשני חלקים, אלא רק נדחסת ומתקפלת בצד אחד — כמו קש שתייה שלוחצים עליו. שבר כזה נקרא "שבר כיפוף" (buckle fracture).

וגם שבר שהחלים משאיר סימן: הגוף בונה סביב השבר עצם חדשה (קָלוּס), ובצילום רואים במקום הזה עיבוי.

לא כל השלד עשוי עצם. חלקים ממנו עשויים סחוס — רקמה גמישה שבולעת קרינה בערך כמו רקמה רכה, ולכן בצילום היא כמעט לא נראית.

עצמות ארוכות גדלות בעזרת לוח גדילה: שכבה דקה של סחוס ליד קצה העצם. בצילום של ילד הוא נראה כפס כהה דק. כשמסיימים לגדול, הסחוס הופך לעצם והפס נעלם.

הכתר של השן מצופה אמייל, הרקמה הקשה והמינרלית ביותר בגוף. לכן שיניים נראות בצילום לבנות יותר מהעצם שסביבן — ואפשר לראות אותן גם כשהן עדיין קבורות בתוך הלסת.

רופאי שיניים משתמשים הרבה בצילום פנורמי: המכשיר מסתובב סביב הראש ו"פורס" את הקשת המעוגלת של הלסת לתמונה אחת ארוכה. כך רואים בבת אחת את כל השיניים, גם את אלה שעוד לא יצאו.

קרני רנטגן נושאות הרבה אנרגיה, ולכן משתמשים בהן בזהירות: מצלמים רק כשיש סיבה, ומכוונים את הקרינה רק לאזור שצריך. כמות הקרינה בצילום רגיל קטנה — והדרך הכי פשוטה להבין אותה היא להשוות לקרינה הטבעית שכולנו מקבלים כל יום מהאדמה, מהאוויר ומהחלל.