15
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 SINAR X
Sinar x merupakan gelombang elektro magnetik didefenisikan sebagai suatu gelombang yang terdiri atas gelombang listrik dan gelombang magnit. Pada gambar
2 berikut ditunjukkan keluarga gelombang elektro-magnetik, di mulai dari gelombang radio, cahaya tampak, sinar-x, hingga sinar kosmik. Pengelompokan tersebut
dibedakan atas tingkat energi atau panjang gelombangnya.
Gambar 2.2. Tingkat energi gelombang elektromagnetik PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN BADAN TENAGA NUKLIR
NASIONAL2006
Satuan panjang gelombang sinar-X adalah Å dan nm. 1 Å = 10
-10
m, 1 nm = 10 Å = 10
-9
m Panjang gelombang sinar-X dalam kisaran 0,5 -2,5 Å.lihat gambar 2.2
Sinar X terjadi bila elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi tiba-tiba terhenti karena menubruk suatu bahan misalnya suatu plat logam. Sebagai sumber
elektron adalah filamen yang dipanaskan dan plat logam adalah anodanya. Elektron-
Universitas Sumatera Utara
16
elektron yang terjadi pada pemanasan filamen dipercepat dengan menggunakan tegangan tinggi antara filamen dan anoda. Sinar-X yang terjadi karena proses
pengereman diatas disebut juga “Bremsstrahlung”. Spektrum sinar-X yang dihasilkan proses ini adalah kontinu.
Gambar 2.3. Proses pembentukan sinar X bremsstrahlung. PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN BADAN TENAGA NUKLIR
NASIONAL2006 Sebagian kecil elektron-elektron yang dipercepat itu akan menubruk elektron
pada kulit atom, akibatnya elektron pada kulit atom itu akan terpental sehingga tempat tersebut kosong. Kekosongan ini segera diisi oleh elektron dari kulit bagian
atasnya disertai dengan pemancaran photon. Photon yang dihasilkan dengan dengan cara ini disebut sinar-x karakteristik. Bila elektron yang terpental dari kulit K maka
sinar x yang terjadi dari pengisian kulit L disebut Kα, dari kulit M disebut Kβ dan
seterusnya. Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa sinar x yang terjadi dari suatu generator sinar x akan berupa sinar x kontinu dam sinar x karakteristik.
Gambar 2.4. Proses pembentukan sinar X karakteristik. PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN BADAN TENAGA NUKLIR
NASIONAL2006
Universitas Sumatera Utara
17
Dalam radiografi tegangan antara anoda dan katoda di perlukan sekitar 50 kV sampai 2 MV, tetapi yang sering dipakai adalah 50kV sampai 300kV.
Panjang gelombang sinar x tergantung pada kecepatan elektron yang menubruk anoda, jadi tergantung pada beda tegangan antara katoda dan anoda yang digunakan.
Distribusi panjang gelombang berkas sinar x dari suatu tabung sinar x di tunjukkan pada gambar 5.
Panjang gelombang minimum λ
min
dirumuskan oleh Duane-Hunt sebagai berikut :
10 5
, 12
4 min
mm x
V
−
= λ
……………………………………1 Dimana, V = beda tegangan antara anoda dan katoda.
Pada umumnya spektrum sinar x terdiri dari spektrum kontinu ini ada beberapa spektrum garis yaitu karakteristik bahan target dari tabung sinar x. lihat pada gambar
2.5
Gambar 2.5. Grafik distribusi panjang gelombang-intensitas pada pemancaran sinar X yang terdiri dari sinar X kontinu dan karakteristik.
M. Syukur,1974 Bentuk kurva pada gambar 2.5 tergantung pada banyak faktor misalnya distribusi
tenaga dari berkas elektron, tebal dari target tabung, penyaringan tabung sinar x dan tegangan sesungguhnya.
Universitas Sumatera Utara
18
Banyak elektron tergantung pada arus listrik yang melalui filamen dan temperatur. Karena arus mudah dikontrol maka dalam sinar x ada dua kontrol yaitu
kontrol intensitas oleh arus dan kontrol tenaga oleh tegangan. Tenaga elektron hampir seluruhnya diubah menjadi panas sedang yang menjadi sinar x hanya ± 1 maka
anoda yang berupa logam tungsten perlu dihubungkan dengan blok tembaga pendingin. Ada juga sinar x yang tak mempunyai pendingin tetapi hanya dilengkapi
dengan switch.
Gambar 2.6. Tabung sinar X M. Syukur,1974
Dengan A = Blok tembaga pendingin B = Silinder untuk memfokus elektron
C = Tabung kaca D = Tegangan tinggi
E = Filamen F = Target tungsten
SIFAT-SIFAT SINAR X
Ada pun sifat sifat dari sinar x adalah sebagai berikut :
a Daya tembus
Universitas Sumatera Utara
19
Sinar x dapat menembus bahan atau massa yang padat dengan daya tembus yang sangat besar seperti tulang dan gigi. Makin tinggi tegangan tabung besarnya KV
yang digunakan, makin besar daya tembusnya. Makin rendah berat atom atau
kepadatan suatu benda, makin besar daya tembusnya. b. Pertebaran Hamburan
Apabila berkas sinar x melalui suatu bahan atau suatu zat, maka berkas sinar tersebut akan bertebaran keseluruh arah, menimbulkan radiasi sekunder radiasi
hambur pada bahan atau zat yang dilalui. Hal ini akan menyebabkan terjadinya gambar radiografi dan pada film akan tampak pengaburan kelabu secara menyeluruh.
Untuk mengurangi akibat radiasi hambur ini maka diantara subjek dengan diletakkan timah hitam grid yang tipis.
c. Penyerapan