Sinar X DASAR TEORI

BAB II DASAR TEORI

2.1 Sinar X

Wilhelm Conrad Rontgen seorang ahli fisika di Universitas Wurzburg , Jerman, pertama kali menemukan sinar rontgen pada tahun 1895 sewaktu melakukan eksperimen dengan sinar katoda. Saat itu dia melihat timbulnya sinar fluoresensi yang berasal kristal barium platinosianida dalam tabung Crookes-Hittorf yang dialiri listrik. Kemudian dia melanjutkan penelitiannya dan menemukan sinar yang diseburnya sebagai sinar baru atau sinar X. Baru kemudian hari orang menamakan sinar tersebut sinar Rontgen sebagai penghormatan kepada Wilhelm Conrad Rontgen Rasad, 2000. Sinar X adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang panas, radio, cahaya dan sinar ultraviolet tetapi dengan panjang gelombang yang sangat pendek. Sinar x bersifat heterogen. Panjang gelombang bervariasi dan tak terlihat. Perbedaan sinar X dengan sinar elektromagnetik lainnya juga terdapat pada panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar X sangat pendek yaitu hanya 110.000 panjang gelombang cahaya yang kelihatahan. Panjang gelombang sinar X adalah antara 0.01 – 10 nm. Karena panjang gelombang yang pendek itu maka sinar X mampu menembus benda-benda materi sesuai dengan kepadatannya membuat film menjadi hitam dan membuat benda-benda yang berfluoresensi jadi bercahaya. Pada saat menembus suatu benda materi terjadi reaksi timbal balik antara sinar X dengan benda tersebut yaitu penyebaran sinar sinar yang klasik, biasa efek Compton dan absorpsi. Sifat-sifat tersebut dimanfaatkan dalam diagnostik baik dalam pembuatan foto rontgen maupun pemeriksaan sinar tembus Wicke, 1986. Radiasi sinar X merupakan gelombang elektro magnetik, tidak bermasa dan tidak bermuatan, sehingga interaksinya dengan materi sangat kecil. Walaupun begitu, intensitas radiasi sinar X setelah melalui bahan dengan tebal tertentu akan mengalami penurunan atenuasi, mengikuti persamaan berikut. Universitas Sumatera Utara I X = I . e -µx Chesney,1990 2-1 I X = Intensitas radiasi setelah melalui bahan setebal X I = Intensitas radiasi sebelum mengenai bahan µ = Koefisien serap bahan Gambar 2.1 Atenuasi intensitas radiasi setelah melalui bahan Chesney,1990 Sinar X adalah radiasi elektromagnetik dengan sifat yang tetap sama dengan cahaya kecuali panjang gelombang yang pendek. Panjang gelombang sinar elektromagnetik dinyatakan dalam satuan Angstrom. 1 A = 10 -8 cm 1100.000.000 cm. Gelombang yang digunakan dalam dunia kedokteran antara 0,5 – 2.5 A sementara panjang gelombang cahaya tampak adalah 6000 A Cullity, 1977. Gelombang sinar elektromagnetik terdiri atas listrik, radio, inframerah, cahaya, ultraviolet, sinar X, sinar gamma, dan sinar kosmik. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.2 Spektrum elektromagnetik Cullity, 1977 Radiasi elektromagnetik sebagai gerak gelombang sesuai dengan teori klasik. Menurut teori Kuantum, radiasi elektromagnetik dapat dianggap sebagai aliran partikel yang disebut foton. Setiap foton berkaitan dengan jumlah energi. Radiasi yang dihasilkan oleh tabung sinar X yang mengandung sumber elektron dan dua elektroda logam. Sinar X dihasilkan ketika partikel bermuatan listrik dengan energi kinetik yang cukup. Maka persamaan untuk menghitung energi kinetik yaitu: KE = eV = mν 2 Cullity, 1977 2-2 m = Massa elektron 9.11 x 10 -31 kg ν = Kecepatan mdetik e = Muatan pada elektron 1.60 x 10 -19 coulomb V = Tegangan pada elektroda Universitas Sumatera Utara Ketika sinar yang berasal dari target dianalisa maka ditemukan sinar itu terdiri dari berbagai panjang gelombang yang berbeda dan variasi intensitas tergantung pada tegangan tabung. Gambar 2.3 Spektrum sinar X dengan target molybdenum dengan voltase yang berbeda Cullity, 1977 Kurva pada gambar di atas lebih tinggi dan berjalan ke kiri ketika tegangan dinaikkan itu karena jumlah foton yang dihasilkan per detik dan energi rata-rata per foton juga meningkat. Total energi sinar X yang dipancarkan perdeti, yang sebanding dengan luas di bawah kurva gambar 2-2 juga tergantung pada bilangan atom Z dari target pada arus tabung. Total intensitas sinar X dihitung dengan : I con spectrum = AiZV m Cullity, 1977 2-3 i = Arus tabung A = Konstanta perbandingan m = Konstanta tetap 2 Z = Nomor atom target Oleh karena itu penting untuk menggunakan logam berat seperti tungsten Z=74 sebagai target dan voltase yang tinggi. Bahan dari target mempengaruhi intensitas. Universitas Sumatera Utara Tabung filament ditemukan oleh Coolidge tahun 1913. Terdiri dari lapisan kaca yang mengisolasi anoda dan katoda. Salah satu timah dari transformator tegangan tinggi terhubung dengan filament dan yang lain terhubung ke tanah. Filament dipanaskan dan memancarkan elektron dengan kecepatan tinggi. Elektron di pancarkan terfokus pada satu titik yang disebut dengan fokus. Sinar X dari fokus dipancarkan kesegala arah melalui jendela yang ada pada tabung. Jendela tersebut dibuat dari beryllium. Gambar 2.4 Konstruksi internal dari tabung filament Cullity, 1977 Alat yang digunakan untuk mendeteksi berkas sinar X adalah fluorescent screen, filmfotographic dan counter. Fluorescent dibuat dari lapisan sulfide yang tipis yang mengandung nike . Bila diberikan sinar X maka dia akan memancarkan cahaya tampak dalam hal ini berupa cahaya kuning. Pada film Fotografik terdapat emulsi yang menyerap sinar X yang akan mengakibatkan film menjadi hitam. Film dibuat dengan lapisan emulsi yang lebih tebal pada kedua sisi untuk meningkatkan absorpsi.

2.2 Peralatan fotografi sinar X