Ünite 4: X-Işını Cihazları

Giriş

Güvenlik sistemlerinin önemli bir parçası olan X-Işını cihazları, güvenlik hizmetlerinin sorunsuzca yerine getirilebilmesi için oldukça önemli bir rol oynamaktadır. X-Işını cihazları sayesinde genel olarak çanta, bavul, koli, paket, zarf gibi cisimlerin güvenliği tehdit edici bir içerik taşıyıp taşımadığının tespit edilmesi sağlanabilmektedir. Bu araçlar sayesinde uyuşturucu, silah, patlayıcı veya patlayıcı düzenekleri v.b. suç teşkil edici maddelerin tespiti mümkün olmaktadır. Elektromanyetik spektrum, görülebilen ışık ve görünemez ışın türlerinin dalga boyu, enerji ve frekanslarına göre sıralandığı bir görüntü dizisidir. Buna göre yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar yüksek enerjiye ancak kısa dalga boyuna sahipken, düşük frekanslı elektromanyetik dalgalar düşük enerjiye ancak uzun dalga boyuna sahiptirler. X-Işını gözle görülen ışığın dalga boyundan küçük olup çeşitli materyallerin içinden geçebildikleri için tıpta organ ve kemiklerin görüntülenmesinde sıkça kullanılmaktadır. Aynı zamanda yüksek-enerji fizik ve gökbilim uygulamalarında da kullanım alanı bulmuştur. Görülebilir ışıkların bulunduğu frekans aralığı dışında kalan diğer ışınlar insan gözüyle görülememekte olup etkileri farklı şekillerde hissedilmektedir.

X-Işını, X-Işını Cihazlarının Çalışma Şekli ve Kullanım Alanları

Alman bilimadamı Röntgen, 1895 yılında laboratuvarında, camdan yapılmış ve basıncı düşürülmüş, iki ucunda anot ve katot metalleri bulunan tüpte “katot ışınlarının soğrulması” üzerine deneyler yaparken, tüpün iki elektrotu arasına yüksek voltaj uygulamış ve bu sırada tüpten birkaç metre uzakta bulunan “baryum platino siyanür” kaplı bir levhanın parıldamakta olduğunu gözlemlemiştir. Bu parıldamanın etraftaki herhangi bir cisimden gelebileceğini düşünerek, ışıkları söndürüp tekrarladığında parıldama olayının tekrarladığını farketmiş ve görünmeyen bir ışınımın neden olduğu sonucuna varmıştır. Bu ışını bugünkü adıyla bilinmeyen ışın anlamında X-ışını olarak tarihe geçirmiştir. Günümüzde X-Işını, güvenlik sistemleri, tıp, elektrik üretimi, tarım, hayvancılık, yer bilimleri, biyolojik arıtma, gıda muhafazası, arkeoloji, kriminoloji gibi birçok alanda kullanılmaktadır. X-Işını tabanlı cihazlar X-Işını tüplerini kullanmaktadır. X-Işını tüpü, aslında yüksek voltajlı bir katot ışını tüpüdür. Bu tüp, yüksek vakumda havası boşaltılmış cam bir kılıftan oluşmuştur. Bir ucunda pozitif elektrot olan anot, diğer ucunda negatif elektrot olan katot bulunmaktadır. Katot, ısıtıldığında elektron salan tungsten materyalinden yapılmış bir flamandır. Anot ise, kalın bir çubuk ve bu çubuğun sonundaki metal hedeften oluşmaktadır. Anot ve katot arasında yüksek voltaj uygulandığında katot flamanda elektron yayınlanmaktadır. Bu elektronlar yüksek gerilim altında anota doğru hızlandırılmakta ve hedefe çarptıklarında enerjilerinin büyük bir bölümü ısıya dönüşmekle birlikte bir kısmı da X-Işınlarına dönüşmektedir.

X-Işını cihazları; insan, nesne ya da araçların sabit bir XIşını kaynağından geçirilmesi sonucunda içeriği hakkında bilgi veren cihazlardır. Bu cihazlarda bir X-Işın kaynağı ve bunun karşısında gönderilen ışınları algılayan dedektörler bulunmaktadır. İnsan, nesne ya da araçlardan geçen ışınlar foto-diyot denilen dedektörler yardımıyla algılanarak görüntülenebilmektedir.

Günümüzde X-Işınları birçok alanda kullanıldığı gibi güvenlik sistemlerinde de oldukça yaygın kullanım alanları vardır. İş merkezleri, hava alanları, kamu binaları, otogar vb. gibi çok kalabalık insan trafiğinin ve güvenlik risklerinin yüksek olduğu yerlerde X-Işınları farklı cihaz teknolojileri üzerinde kullanılmaktadır. X-Işını cihazları, nesnelerin sabit bir X-Işını kaynağından geçirilerek içeriği hakkında bilgi veren cihazlardır. X-Işını cihazlarında bir X-Işını kaynağı ve bu kaynağın karşısında ışınları algılayan bir dedektör grubu bulunmaktadır. Eşyalar bu ışınların yolu üzerine konulmakta ve eşyalardan geçen ışınlar dedektörler tarafından algılanmaktadır. X-Işınları taranan cisim üzerinden geçtikten sonra bir dedektör tarafından toplanır. Dedektörde toplanan düşük enerjili XIşınları bir filtre yardımıyla engellenir. Geriye kalan yüksek enerjili X-Işınları ikinci bir dedektöre çarptırılmaktadır. Düşük enerjili yani organik nesneler, bilgisayar devresi yardımıyla karşılaştırmalı olarak diğer nesnelerden ayrıştırılır ve bu şekilde tespitleri mümkün olur. Farklı malzemeler farklı seviyelerde X-Işınlarını emdiğinden, X-Işını cihazı güvenlik görevlileri tarafından kullanıldığında onlara çanta, valiz ya da kişilerin üzerindeki nesneleri ayırt edebilme imkânı sunar. Bu ögeler genellikle nesnelerden geçen ışının vermiş olduğu farklı tepkilere göre 3 ana kategoriye göre renklendirilirler. Bu kategoriler şunlardır:

• Organik
• İnorganik (Organik madde içermeyen)
• Meta

X-Işınlı güvenlik kontrol sistemleri ilk kullanılmaya başlandığında siyah beyaz görüntü verebilen basit cihazlardı. Bu cihazlardan sadece malzemenin, çantanın içindekilerin fiziksel şekli hakkında bilgi alınabilmekteydi. Daha sonraları elde edilen bu görüntüler yeterli olmayınca, 90’lı yılların başlarında üreticiler tarama alanı içerisindeki nesnelerin kimyasal yapısı hakkında da bilgi verebilecek yani onların organik ya da inorganik maddeler olup olmadıklarının belirlenebileceği teknikler üzerinde çalışıp kullanıcılara bu bilgileri verebilecek çok enerjili sistemler geliştirdiler. Bu sistemler, oluşturulan görüntü üzerinde operatörlerin madde tanımlamasını kolaylaştırıcı bazı uygulamaları içermektedir. Bu tanımlamada malzemelere renk kodlaması uygulanmakta, örneğin titanyum, krom, demir, çelik, kalay, kurşun, bakır, gümüş, altın gibi atom numarası 18’den büyük olan ağır elementler (inorganik maddeler) mavi renklendirme ile alüminyum gibi atom numarası 10 ile 18 arasında olan orta ağırlıktaki elementler (karışık grup) yeşil renklendirme ile ve atom numaraları 10’un altında olan hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen, nitrogliserin, akril, kağıt, tekstil ürünleri, tahta ve su gibi organik maddeler de turuncu ile görünmektedir. XIşını cihazlarının sisteminin kullanımında önemli hususlardan biri de yolcuların ve personelin maruz kaldığı radyasyondur. X-Işını cihazları, yayılan radyasyonun önlenmesi için üreticiler tarafından kurşun levha veya panellerle kaplanmış ve tünel çıkışlarına kurşun vinil perdeler konulmuş- tur. Çoğu modern X-Işını cihazları tüplü olarak bilinen renkli televizyonlardan daha az radyasyon yaymaktadır. X-Işını cihazı üreticileri tarafından inorganik ve metal nesneleri belirtmek için kullanılan renkler farklılık gösterseler de, hepsinde organik nesnelerin temsili için turuncu tonları kullanılmaktadır. Bunun en önemli nedeni patlayıcı maddelerin çoğunlukla organik maddelerden yapılmasıdır. Cihaz operatörleri sadece silah, bıçak gibi şüpheli nesneleri ayırt etmek için değil, patlayıcı aygıt ya da maddeleri ayırt etmek için de eğitilmektedirler. Patlayıcı maddeler piyasada ticari olarak değil, terörist ya da eylemciler tarafından üretilen nesneler olup, boru tipi bomba, elektronik kontrollü bomba gibi farklı çeşitlerde olabilmektedir. Biçimsel olarak farklılık gösteren patlayıcı maddelerin bu yüzden tanınması ve tespiti son derece önemlidir.

X-Işını Cihazı Kullanan Güvenlik Sistemi Çeşitleri

Güvenlik sistemleri açısından bakıldığında X-Işını cihazları taramanın yapıldığı nesnelere göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır.

• Vücut Tarama Sistemleri
• Bagaj Tarama Sistemleri
• Taşıt ve Kargo Kontrol Sistemleri

İnsan vücut tarama sistemleri, yoğun insan geçişi olan alışveriş merkezleri, hava limanları, gümrükler, adliyeler, askeri nizamiyeler, kamu binaları vb. yerlerde kullanılmaktadır. Bu sistemler “geri yansıma (backscatter)” sistemler olarak adlandırılmaktadır. Geri yansıma sistemlerinde Compton saçılması tekniği kullanılarak yapılmaktadır. Compton saçılması, yüksek enerjili X-Işınlarının fotonu ile karbon atomunun serbest elektronunun çarpıştırılması sonucu elektronun ve fotonun aşağıdaki resimdeki gibi saçılması olayıdır.

Geri yansıma sistemleri, bir maddeye çarpan X-Işınlarının farklı dalga boylarına göre farklı yansımaları mantığı üzerine kurulu olan aynı zamanda yansıdığı maddenin içindeki elektron yoğunluğu hakkında bilgi veren ayrıca X-Işınına tabi tutulan cismin yüzey içeriğini görüntüleyebilmeyi sağlayan oldukça faydalı bir sistemdir. Bunlara ilave olarak geri yansımalı X-Işını tekniği diğer X-ışını tekniklerine nazaran yüksek radyasyonlu bir teknoloji değildir. Düşük radyasyonlu olmaları sebebiyle de sürekli tercih edilen bir teknolojidir. Geri yansımalı vücut tarama sistemlerinde çoğunlukla karşılıklı iki panel kullanılmaktadır. İnsan vücudu bu paneller arasına getirilerek tarama işlemi başlatılmaktadır. Bu sistemler sayesinde şüpheli cisimler elle arama yapılmadan kolaylıkla kısa bir süre içerisinde tespit edilebilmektedir. İnsan yoğunluğunun fazla olduğu mekânların girişlerinde yapılan taramaların çok kısa sürede yapılması önem arz etmektedir. Saniyeler içerisinde tüm vücudu tarayan bu sistemler oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.

Güvenlik amacıyla paket kontrollerinde kullanılan X-Işını cihazları, bünyelerinde radyoaktif madde bulundurmayan, elektrik enerjisi ile çalışan, içerisinden geçen çanta, valiz vb. paketlerin içindeki malzemelerin ekranda izlenmesinde kullanılan ve çok düşük seviyede X-Işını üreten sistemlerdir. Sıvı-katı patlayıcı maddeler ile delici, kesici her türlü maddenin tespitini sağlayabilen X-Işını dedektörleri, günümüzde daha teknolojik ve modern olarak üretilmektedir. Eskiden ekranlarına sadece siyahbeyaz bir görüntü yansıtan cihazlar, cisimleri sadece fiziksel görünüşüne dair bilgi verebilmekteydi. Günümüzde ise daha modern bir hal alarak ve gelişen teknolojiden faydalanarak üretilen X-Işını cihazları, ekranlarına renkli görüntüler yansıtmaktadır. Böylelikle cismin fiziki şekli değil, içerdiği atom numarasına göre element ayrımı yapılarak cismin ne olduğu da tespit edilebilmektedir. Bagaj tarama sistemleri genellikle, XIşınlarının gönderildiği, algılandığı ve eşyaların konulduğu taşıyıcı bandın bulunduğu X-Işını ünitesi, aygıttan geçen paket veya bagajların içinin görüldüğü ekran ve aygıtı kontrol eden düğmelerin yer aldığı kontrol paneli olmak üzere üç ana bölümden oluşmaktadır. Sistem, hareketli bir bant yardımıyla paket veya bagajlar X-Işını kaynağından geçirilerek çalışmaktadır. Belirli bir hızla hareket eden bant, paket ya da bagajların içeriğinin monitörde görüntülenmesine olanak vermektedir. Gerektiğinde güvenlik görevlisi tarafından sistem içerisinde paketler durdurularak yeniden bir tarama yapılabilmekte ve görüntünün netleştirilmesi sağlanabilmektedir. Bant üzerinde paketlerin takılmasını engellemek için çoğunlukla tabanı düz plastik tepsiler kullanılmaktadır. Paketler bu tepsilerin içerisine yerleştirilerek, hareketli banttın üzerine konulmaktadır.

Taşıt ve kargo kontrol sistemleri güvenlik gerektiren havaalanları, gümrük kapıları, limanlar vb. gibi nizamiyelerde kamyonların, deniz taşıtlarının, trenlerin ve konteynerlerin içlerinin açılmaksızın yabancı madde, kaçak yolcu, uyuşturucu, patlayıcı düzenek tespitinde kullanılan X-Işını cihazlarıdır. Bu cihazlar kullanım amacına göre iki tipte üretilmektedir:

• Yüksek güçte X-Işını jeneratörüne sahip 40 cm çeliğin arkasını görebilen ışık kaynaklı sistemler olup bunlara örnek olarak konteyner, tır vb. söylenebilir.
• Düşük güçte X-Işını jeneratörüne sahip sistemler 10 cm. çeliğin arkasını görebilen sistemler olup küçük araçlar, binek arabalar, minibüs, otobüs vb. taşıtlar örnek verilebilir.

Taşıt ve kargo kontrol sistemleri sabit veya hareketli olarak imal edilmektedir. Sabit olan tarama, arama ve görüntüleme sistemlerinde cihaz sabit olarak taramanın yapılacağı bina veya bölgelerin nizamiye gibi giriş alanlarına montajlanması ve gerekli kurulumların yapılması gerekmektedir. Taranacak olan araç sistemin içerisinden geçerek tarama yapılmaktadır. Aracın görüntüsü 40 km/saat hıza kadar tespit edilebilmektedir. Yüksek kalitede görüntü analizi yapılmaktadır. Kargo tarama sistemi organik ve inorganik ayrımı yapabilmektedir. Aynı zamanda bu sistemlerin taşınabilir olan mobil taşıt kontrol sistemler olarak da çözümleri bulunmaktadır. Mobil sistem, hidrolik kendine akuple manupulatör kol sayesinde duran veya hareket eden araçları tarayabilmektedir. X-Işını kamyon, tır, konteyner tarama sistemi kolu açılır sistem sabitlenir. Tarama yapılacak araç sistem içinden geçerek tarama yapılır. Sabit konteyner tarama yapılacaksa, sistem kolu açılarak sabit konteyner üzerinden geçilir bu şekilde tarama yapılmaktadır. X-Işını temelli taşıt ve kargo kontrol sistemleri, kamyon, tır, konteyner, kargo tarama arama görüntüleme sistemleri olarak kullanılmaktadır. Kargo arama tarama görüntüleme sistemleri, araç ve konteyner içi görüntüleme yaparak yabancı, yasaklı madde, patlayıcı, silah vb. tehlikeli ve istenmeyen yasaklı maddelerin tespiti için özellikle gümrükler ve hava alanları gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 30 Ekim 2014 tarihli Anadolu Ajansı’nın haberi buna güzel bir örnek oluşturmaktadır.

X-Işını Cihaz Kullanımında Dikkat Edilmesi Gereken Konular

X-Işını cihazlarını kullanacak operatör güvenlik görevlileri aşağıdaki durumlara dikkat etmelidirler.

• Her türlü X-Işını cihazı, kesinlikle bu cihazın eğitimini almış kişiler tarafından kullanılmalıdır.
• Işınımdan korunma ve kazalardan korunma yöntemlerinin operatörler tarafından iyi bilinmesi gerekmektedir.
• Hareketli taşıma bandı üzerine hiç bir canlı oturtulmamalı ve cihaz çalışır durumdayken içerisinin kontrol ya da bakımı yapılmamalıdır. Tünelin önünde ya da arkasında bulunulmamalı, cihazın üzerine yiyecek ya da içecek bırakılmamalıdır.
• Taşıma bantlı bagaj-paket kontrol sistemlerinin operatörleri hiç bir zaman bol giyecek giymemeli; sarkan kravat, şal, fular, sarkan kolye gibi bantta sıkışarak oluşabilecek kazaları önlemek için bu tip aksesuarlar takılmamalıdır. Ayrıca uzun saçlı operatörlerin saçlarını mutlaka toplaması gerekmektedir.
• Bantta konulacak olan bagajlar ve ekranda incelenerek analizi yapılacak nesnelerin sırası, önce büyük sonra küçükler olacak şekilde olmalıdır.
• Kontrol edilecek nesne, paket ya da bagaj içerisinde olmadığı durumlarda (kemer, saat, dizüstü bilgisayar vb.) mutlaka plastik kaplar içerisinde bantta yerleştirilmelidir. Bagaj ya da paketlerin incelenmesi konusunda acele edilmemelidir.
• Kontrol edilecek olan paket ya da çantalar X-Işını cihazının bant genişliğine uygun bir biçimde yerleştirilmelidir. Bant genişlikleri farklı olan cihazlarda bu duruma özellikle dikkat edilmeli ve banda sokulacak paket veya bagajların arasına en az 50 santimetre mesafe konulmalıdır.
• Görüntünün nitelendirilmesi ve analizi konusunda güçlük çekildiği durumlarda bagajın pozisyonu değiştirilerek bagaj cihazdan tekrar geçirilmelidir.
• Bagajın içerisindeki nesneler hakkında yine de kesin fikir sahibi olunamadığı durumlarda bagajın sahibine açtırılması ve kontrol edilmesi gerekmektedir.
• Havaalanı kontrollerinde operatörler özellikle; kemer, cep telefonu, dizüstü bilgisayar, saat, ayakkabı gibi eşyalar X-Işını ile taranmalıdır. Dizüstü bilgisayarların sahibi tarafından çalıştırılması gerekli durumlarda istenebilmektedir.

X-Işını cihazlarının sağlık açısından güvenilirliği için, cihazların kalibrasyonunun, kalite kontrollerinin ve bakımlarının eksiksiz ve zamanında yapılması gerekir. Bu tip cihazların kurulum aşamasında genellikle, gerekli güvenlik kabul testleri yapıldıktan sonra, düzenli aralıklarla kalite güvence ve kalite kontrol testleri yapılmaktadır. Bina girişlerinde kullanılan ve içerisinden geçen çanta, valiz veya paketlerin içindeki malzemelerin ekranda izlenmesine olanak sağlayan X-Işını cihazları iyonlaştırıcı radyasyon yayan cihazlardır ve bu cihazların kullanılabilmesi için Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (T.A.E.K) tarafından lisans alınması gerekmektedir. XIşını cihazlarının sağlık açısından güvenilirliği için, cihazların kalibrasyonunun, kalite kontrollerinin ve bakımlarının eksiksiz ve zamanında yapılması gerekir. Bu tip cihazların kurulum aşamasında genellikle, gerekli güvenlik kabul testleri yapıldıktan sonra, düzenli aralıklarla kalite güvence ve kalite kontrol testleri yapılmaktadır. Kabul testi diye bilinen işlem, cihazın aranan teknik özellikleri sağlayıp sağlamadığının test edilmesi işlemidir. X-Işını cihazlarının teknik şartnamelerinde ölçülebilecek tüm parametreleri belirtilmiş olmalıdır. Özellikle her ünitenin radyasyon güvenliği yönünden denetimi yapılmalıdır. Radyasyonun vücut üzerindeki ölçüsü rem veya milirem birimleriyle gösterilmektedir. Radyasyonun insan vücuduna hangi miktarlarda zarar verebileceğini anlayabilmek için, öncelikle bir insanın yıllık radyasyon dozunun ne olabileceğini tespit etmek doğru olacaktır. Bunun için, doğal ve insanların meydana getirdiği radyasyon kaynaklarını incelemek gereklidir, bunları şu şekilde sıralamak mümkündür:

• Karasal radyasyon
• Kozmik radyasyon
• Yiyeceklerde bulunan radyasyon
• Tıbbı cihazlardan kaynaklı radyasyon
• İnsanlardan kaynaklanan radyasyon

Dozimetri direkt veya dolaylı olarak radyoaktif ışımaya maruz kalan bir malzemenin veya canlı dokunun ne kadar ışımaya maruz kaldığını ölçme ve hesaplama tekniği olup fizik biliminin alt dalıdır. Dozimetre veya dozölçer ise, radyoaktif ışınım altında kalmışlık derecesini ölçmeye yarayan aygıta verilen isimdir. Dozimetri ve dozimetre kelimelerinin birbirine karıştırılmaması gerekmektedir. Dozimetreler kullanıcıya özel olarak dağıtılmalı ve bilgileri de TAEK’e gönderilmelidir. Sonraki periyotlarda cihazları kullanacak olan kişilerin, yeni dozimetreleri kullanmaları ve bir önceki kullanılmış olan dozimetreleri kullanmamaları gerekmektedir. Dozimetreler kullanılmadığı zamanlarda, ölçüm bilgilerinin doğruluğu için radyasyon alanı dışında muhafaza edilmeli, ısı, nem ve basınca maruz bırakılmamalıdır. Dozimetreler çalışma önlüğünün dışına takılmalı ve kartın önüne herhangi bir cisim (kalem, isimlik v.b.) konulmamalıdır. TLD’lerin değişimi taşıyıcıları ile birlikte yapıldığından, taşıyıcılar kesinlikle açılmamalıdır. Dozimetre filmleri, taşıyıcı içerisine, filmin üzerindeki numara karşıdan bakıldığında okunacak şekilde yerleştirilmelidir. Gönderilen filmler mutlaka taşıyıcı içerisinde kullanılmalıdır. Aksi halde doz değerlendirilmesi sağlıklı olarak yapılamamaktadır. Yüzük dozimetreler, cilt yıpranmasını engellemek amacıyla mutlaka eldivenin altına takılarak kullanılmalı ve yüzük, TLD kristalinin bulunduğu şeffaf kısım dışa bakacak şekilde takılmalıdır. Çalışma sırasında kurşun önlük giyiliyorsa, tüm vücut dozunun ölçülebilmesi için dozimetre kurşun önlüğün altına takılmalıdır. Dozimetrenin önlük üzerinde taşınması durumunda ise kurşun önlük dışında kalan; troid, göz lensi, cilt gibi vücudun diğer kısımlarının maruz kaldığı radyasyon miktarı ölçülebilmektedir. Bu durumdaki operatörlere kurşun önlük altında ve üstünde olmak üzere iki dozimetre kullanması önerilmektedir.