PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL docx 1
PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL
Teori Dasar :
Pesawat radiology adalah alat / pesawat medik yang bekerja mengunakan radiasi pengion
baik itu sinar nuklir,gamma,sinar X dan lain-lain
Pesawat roentgen adalah alat / pesawat medik yang bekerjanya mengunakan radiasi sinar X,
baik untuk keperluan fluoroskopi maupun radiografie.
Sejarah singkat ditemukannya sinar X :
Sinar X pertama kali ditemukannya oleh Willhem Conrad Rontgen pada tahun 1895, beliau
mengunakan tabung Geslier yaitu tabung yang terbuat dari Glass Envelope yang didalamnya
terdapat gas Argon atau Xenon yang jika ada perbedaan potensial diantara anoda dan katoda
maka gas –gas ini akan terionisasi dan elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan
atomnya. Elektron yang terdekat dengan anoda akan langsung ditarik keanoda sehingga
terjadi hole. Hole ini akan diisi oleh elektron berikutnya, tempat yang ditinggalkan elektron
ini akan menjadi hole lagi dan terjadi pengisian lagi oleh elektron berikutnya, begitu
seterusnya sehingga akan terjadi estafet elektron dan terjadilah rangkaian tertutup dan
terjadilah arus elektron yang berkebalikan dengan arus listrik yang kemudian disebut arus
tabung . Pada saat yang bersamaan, elektron-elektron yang ditarik ke anoda tersebut akan
menabrak anoda dan ditahan. Jika tabrakan elektron tersebut tepat diinti atom disebut
peristiwa Breamstrahlung dan apabila menabraknya dielektron dikulit K, disebut
K
Karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi hole-hole karena elektron-elektron yang
ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi oleh elektron-elektron lain. Perpindahan
elektron ini akan menghasilkan seatu gelombang elektromagnetik yang panjang
gelombangnya berbeda-beda. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 –
1 A inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar Rontgen. Tabung X ray jenis pertama ini
disebut Cold Chatoda Tube
Namun pada perkembangan selanjutnya, pada tahun 1913, Collige menyempurnakan
penemuan Rontgen dengan memodifikasi tabung yang digunakan. Tabung yang digunakan
adalah tabung vakum yang didalamnya hanya terdapat 2 elektroda yaitu anoda dan katoda.
Tabung jenis ini kemudian disebut Hot Chatoda Tube dan merupakan tabung yang
dipergunakan untuk pesawat Rontgen konvensional yang sekarang.
Cara kerja Hot katoda Tube :
Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang didalamnya hanya terdapat 2 elektroda
yaitu anoda dan katoda. Katoda / filamen tabung rontgen dihubungkan ke transformator
filamen. Transformator filamen ini akan memberi supply sehingga mengakibatkan terjadinya
pemanasan pada filamen tabung rontgen, sehingga terjadi Thermionic Emission, dimana
elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan atomnya, sehingga akan banyak terjadi
elektron bebas dan terbentuklah awan elektron.
Anoda dan katoda di hubungkan dengan transformator tegangan tinggi 10 KV – 150 KV.
Primer HTT diberi tegangan AC ( bolak-balik ) maka akan terjadi garis-garis gaya magnet
( GGM ) yang akan berubah – ubah bergantung dari besarnya arus yang mengalir. Akibat dari
perubahan garig-garis gaya magnet ini akan menyebabkan timbulnya gaya gerak listrik ( GGL )
pada kumparan sekunder, yang besarnya tergantung dari setiap perubahan fluks pada setiap
perubahan waktu ( E = - d Φ / dt ). Dari proses ini didapatkanlah tegangan tinggi yang akan
disuplay ke elektroda tabung rontgen.
Pada saat anoda mendapatkan polaritas + dan katoda mendapat polaritas - maka elektronelektron bebas yang ada disekitar katoda akan ditarik menuju anoda, akibatnya
terjadilah suatu loop ( rangkaian tertutup) maka akan terjadi arus elektron yang berlawanan
dengan arus listrik yang kemudian disebut arus tabung. Pada saat yang bersamaan, elektronelektron yang ditarik ke anoda tersebut akan menabrak anoda dan ditahan. Jika tabrakan
elektron tersebut tepat diinti atom disebut peristiwa Breamstrahlung dan apabila
menabraknya dielektron dikulit K, disebut K Karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi
hole-hole karena elektron-elektron yang ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi
oleh elektron-elektron lain. Perpindahan elektron ini akan menghasilkan seatu gelombang
elektromagnetik yang panjang gelombangnya berbeda-beda. Gelombang elektromagnetik
dengan panjang gelombang 0,1 – 1 A inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar
Rontgen .
Blok diagram Pesawat roentgen konvensional
1.
Blok Rangkaian Power Supply
Ragkaian ini berfungsi untuk mendistribusikan tegangan pada seluruh rangkaian pesawat
sesuai yang dibutuhkan oleh masing-masing rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari :
1.
Saklar.
Berfungsi untuk menghubungkan supply listik PLN dengan pesawat
roentgen.
2.
Fuse / sekring
Berfungsi sebagai pengaman
3.
Voltage Compensator
Alat yang berfungsi untuk mengkompensasi nilai tegangan yang diperlukan pesawat
jika terjadi penurunan atu kenaikan pada supply PLN Jika tegangan naik kita harus
menambah jumlah lilitan primer dengan memutar selector voltage compensator dan
jika tegangan turun kita harus mengurangi jumlah lilitan primer dengan memutar
selector voltage compensator sehingga diperoleh perbandingan transformasi antara
tegangan dan jumlah lilitan primer dengan tegangan dan jumlah lilitan sekunder
adalah tetap dengan demikian diperoleh nilai tegangan pada setiap lilitan akan tetap.
Perbandingan transformasi dapat dirumuskan :
E1 : N1 = E2 : N2
Dimana
E1 = Tegangan di primer
N1 = Jumlah lilitan di primer
E2 = Tegangan di sekunder
N2 = Jumlah lilitan di sekunder
Contoh :
E1 : N1
= E2 : N2
220 : 220 = 1 : 1
Jika tegangan dari PLN stabil 220 v dan lilitan primer jumlahnya 220 maka
perbandingan output di sekunder = 1:1 maksudnya, pada setiap lilitan terdapat 1 volt
tegangan.
Jika tegangan dari PLN naik menjadi 230 v dan lilitan primer 220, maka perbandingan
output ¹ 1 : 1;
230 v : 220 ¹ 1 : 1
agar diperoleh nilai tegangan setiap lilitan (pada output / sekunder) akan tetap 1 : 1
maka kita harus menambah jumlah lilitan primer sebanyak 10 lilitan.
E1 : N1 = E2 : N2
230 v : 230 = 1 : 1
Maka perbandingan transformasi tetap.
Jika tegangan dari PLN turun menjadi 210 v dan jumlah lilitan primer tetap 220 maka
perbandingan pada sekunder (output) ¹ 1 : 1
210 v : 220 ¹ 1 : 1
Agar tetap diperoleh perbandingan transformasi 1 : 1 / tetap, maka kita harus
mengurangi jumlah lilitan primer sebanyak 10 lilitan.
210 v : 210 = 1 : 1
Maka diperoleh perbandingan transformasinya tetap.
1.
Auto Trafo :
Alat untuk memindahkan daya listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lain
dengan cara menaikkan atau menurunkan tegangan keseluruh pesawat.
Autotrafo adalah transformator yang kumparan primer dan kumparan
sekundernya menjadi satu dalam satu core
2.
Line Resistance ( R Mate)
Setiap pesawat mempunyai hambatan atau R yang diberikan oleh pabrik,
contohnya pada pesawat shimadzu R=0,04-0,08Ω, resistance ini disebut R
internal ( R pesawat ). Sehinnga R line adalah tahanan atur yang berfungsi
untuk mencocokkan tahanan pengkabelan dengan tahanan yang dibutuhkan
pesawat.
R internal = R. mate (line) + R. Eksternal (pengkabelan).
3.
Voltage Indicator :
Untuk mengetahui apa tegangan PLN mengalami kenaikan atau penurunan.
4.
KVP selector Mayor
Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara
anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminal x 10 KV
5.
KVP selector Minor
Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara
anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminalnya 1 KV
6.
Voltage regulator :
Untuk memilih tegangan PLN 110/220/380 Vac tergangtung dengan pesawat
yang digunakan dan dinegara mana
2.
Blok Rangkaian Pemanas Filamen.
Fungsinya untuk memberikan catu daya dan mengatur besar arus pemanas filament agar
terjadinya termionic emission bisa di kendalikan sehingga jumlah electron – electron bebas
yang dihasilkan pada filament tabung rontgen bisa dicontrol.
Rangkaian ini terdiri dari :
Ø Rangkaian Stabilisator Tegangan.
Fungsinya untuk menstabilkan tegangan untuk rangkaian pemanas filament sehingga
pengaruh fluktuasi tegangan PLN tidak mengakibatkan kerusakan yang signifikan pada
filament tabung rontgen. Rangkaian ini terdiri lagi kumparan primer yang kita sebut N1,
kemudian kumparan sekunder yang terdiri dari N2 dan N3. N2 di paralel dengan C diseri
dengan N3. Masukkan / input disebut Ek1 dan keluaran / output disebut Ek2.
Ada 3 kemungkinan keadaan pada stabilizer tegangan :
1.
EK 1= EK 2 ( PLN Normal )
Tidak terjadi penaikan / penurunan tegangan PLN. Pada N2,tegangan mendahului
arus sebesar 90o sedangkan pada C arus akan mendahului tegangannya rebasar 90o.
Sehingga pada tegangan C dan tegangan N2 akan mempunyai besar tegangan yang
sama (karena diparallel) tetapi fasenya akan berlawanan. Perbedaan fasa ini
menyebabkan terjadinya peniadaan impedansi antara R dan C sehingga tegangan
pada stabilisator tegangan adalah tegangan yang keluar melewati R internal dan
bukan R impedansi.
2.
EK 1> EK 2 ( kenaikan tegangan PLN)
Karena terjadi kenaikan tegangan PLN, maka tegangan pada N2 juga akan mengalami
kenaikan. Pada saat tersebut adalah masa transisi (perubahan), dimana tegangan
pada C masih tetap (tidak mengalami perubahan), sehingga antara tegangan pada N
dan tegangan pada C terjadi beda fase sebesar IXN2 - IXC ( karena Xc lebih kecil ),
sehingga besar keluaran pada N dan C (parallel) = IXN2 - IXC + I.R
3. Pada saat Ek1
Jika tegangan diprimer Turín maka tegangan di sekunder juga akan ikut turun (N2
dan N3 tegangannya akan turun). Meskipun tegangan di N2 turun tapi tegangan di C
tidak akan langsung turun, hal ini karena belum terjadi stedy state sehingga antara
teganagn di C dan N2 terjadi selisih fase dimana tegangan di C akan lebih besar dari
tegangan di N2.
maka pada E = IXC + IXN2 sehingga Ek2 = E + IXN3
Ø Space Charge Compensator
Alat ini berfungsi untuk mengkompensasikan nilai arus tabung agar sesuai dengan yang
dipilih meskipun terjadi perubahan tegangan tinggi pada tabung roentgen. Rangkaian ini
berupa variable resistor (VR) yang terdiri dari tap-tap, yang tiap tap-tapnya mempunyai nilai
R yang berbeda-beda.
Karakteristik tabung roentgen:
- Semakin tinggi tegangan maka arus akan semakin besar.
- Tabung roentgen hanya bekerja pada daerah space charge.
Selector pada SCC ini digank dengan kvp selector moyar dengan maksud agar pada saat kita
memilih besar tegangan kita juga mengatur/memilih besarnya nilai R pada SCC. Jika posisi
kvp selector mayor pada pemilihan KV tertinggi maka pada SCC nilai R nya akan pada posisi
dengan nilai R tertinggi begitu juga sebaliknya.Hal ini dimaksudkan supaya pada saat KV naik
maka SCC yang terdiri dari VR dan digank dengan KV selector, maka nilai R pada SCC juga naik
sehingga terjadi voltage drop yang besar pada SCC dan mengakibatkan tegangan pada
pemanas filamen berkurang, jadi walaupun energi yang menarik elektron lebih kuat tetapi
jumlah electron yang ditarik sedikit maka nilai arus tabung yang terjadi sesuai dengan yang
telah ditentukan.. Kemudian pada saat KV turun maka nilai R space charge compensator yang
terdiri dari VR yang telah digank dengan KV selector akan turun juga, sehingga terjadi voltage
drop yang kecil pada SCC dan mengakibatkan tegangan pada pemanas filamen bertambah /
naik sehingga awan elektron naik (semakin banyak) sehingga walaupun energi yang menarik
electron kecil tapi electron yang ditarik banyak maka nilai arus tabung yang terjadi sesuai
dengan
Ø mA control
Berfungsi untuk mengatur arus pemanas filament yang kemudian akan digunakan
sebagai penentu besarnya arus tabung yang digunakan. Alat ini disambung seri
dengan trafo filament. Untuk memilih arus tabung kita sebenarnya memilih nilai R
nya untuk menentukan voltage drop pada VR. Semakin besar pilihan mA maka
pilihan tap tersebut berada pada posisi nilai R yang paling kecil,sehingga voltage
dropnya kecil. Dan semakin kecil mA maka pilihan tap tersebut berada pada posisi
nilai R paling besar. Arus tabung ditentukan oleh besarnya tegangan pada
trasformator filamen. Tegangan transformator ini (EF) akan menentukan besarnya
arus transformator filamen ini (IF), semakin besar tegangan trafo filamen semakin
besar pula arus yang mengalir pada trafo filament,besarnya arus trafo filamen ini
akan menentukan banyaknya elektron bebas yang dihasilkan. EF besar --> IF besar
--> elektron bebas banyak --> awan electron banyak. Jika R lebih tinggi, tegangan
trafo filamen kecil karena dengan tahanan lebih besar maka tegangan pada tegangan
trafo lebih kecil karena R tadi menyebabkan voltage drop yang lebih besar.
V = I x R . Tegangan pada filament = Tegangan awal – voltage drop.
Ø Stand by Resistance
Alat yang berfungsi untuk memberikan pemanasan awal pada filamen tabung rontgen agar
terjadi pre heating sebelum expose berlangsung sehingga filament tabung roentgen lebih
awet. Alat ini terdiri dari R yang dilengkapi yang dilengkapi dengan kontaktor yang
digerakkan oleh delay relay.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut, pada saat main swith ON, filament tabung rontgen
langsung mendapatkan tegangan dari transformator filament tapi melewati stand by
resistant sehingga tegangan yang mengalir bukan tegangan normal. Pada saat expose, timer
bekerja dan relay energice bekerja sehingga kontaktor exposure swith terhubung dan
kontaktor relay di stand by resistant terhubung (di by pass ), sehingga tegangan akan
melewati kontaktor (bukan R lagi) sehingga tidak ada voltage drop sehingga pemanasan
filament pada tegangan normal.
Ø Filament limiter (mA limiter)
Alat yang berfungsi untuk membatasi mengalirnya arus filamen, maksudnya agar tegangan
pemanas filamen di atas sesuai dengan kemampuan kapasitas filamen tabung rontgen
sehingga pemberian tegangan tersebut memberi pemanasan yang normal. Pengunaan
filament limiter ini akan lebih terasa terutama pada tabung rontgen yang mengunakan
double focus, yaitu focus besar dan focus kecil yang masing-masing dilengkapi filament
limiter sendiri. Untuk yang large focus nilai tahanan limiternya kecil, sedangkan untuk yang
small focus nilai tahanan limiternya besar yang diatur sekali pada waktu perakitan.
Ø Trafo filament
Berfungsi untuk step down filament, biasanya tegangan yang digunakan adalah tegangan 110
volt menjadi 12 v/18 v tergantung spesifikasi tabung.
Ø Filamen tabung rontgen
Berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda..
Terdiri dari bahan Tungsten yang mempunyai titik lebur yang tinggi 3600 oC dengan nomor
atom 74. Filamen ini berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda
Katoda / filament terbagi 2, yaitu :
a. Katoda Direct
Disebut juga katoda langsung yaitu filament yang sekaligus berfungsi sebagai katoda
b. Katoda Indirect
Disebut juga katoda tak langsung yaitu filament hanya berfungsi sebagai sumber elaktron
sedangkan katodanya dipisah (didepan filament), katodanya bias terhubung dengan
transformator filament atau dengan sumber lain.
Pada katoda juga dipasang Focussing Cup yaitu alat yang menyerupai mangkok
mengfokuskan jalannya electron dari anoda ke katoda.
Katoda juga bisa berupa :
a. Single focus
b. Double focus
untuk
Maksud digunakannya double focus agar dapat melayani pengunaan mA(arus) yang berbedabeda.
1.
Blok Rangkaian Tegangan Tinggi
Pada rangkaian ini terdapat trafo tegangan tinggi yang berfungsi untuk memberikan
beda potensial antara anoda dan katoda dimana anoda harus selalu mendapat
polaritas positif dan katoda harus selalu mendapat polaritas negatif agar elektronelektron bebas yang ada disekitar katoda dapat ditarik ke anoda.
Transformator adalah alat yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan
tegangan dari satu rangkaian kerangkaian lain. Bila transformator tersebut untuk
menaikkan tegangan disebut transformator step up ( pada HTT )dan apabila untuk
menurunkan tegangan disebut transformator step down ( pada trafo filamen ).
transformator step up mempunyai jumlah lilitan sekunder lebih banyak dari pada
jumlah lilitan primernya sedangkan transformator step down mempunyai jumlah
lilitan sekunder lebih sedikit dari pada jumlah lilitan primernya. Pada HTT jenis
transformator yang digunakan adalah step up dan perbandingan transformasinya
bisa mencapai 1 : 1000 atau tergantung dari desain pabrik pembuatan. Bila pada
kumparan primer dialiri arus bolak balik ( AC ) maka akan timbul garis-garis gaya
magnet yang berubah-ubah tergantung dari besarnya arus yang mengalir. Perubahan
garis-garis gaya magnet ini akan menyebabkan terjadinya gaya gerak listrik ( ggl )
pada lilitan sekundernya, yang besarnya bergantung dari perubahan fliks pada setiap
perubahan waktu.
4. Blok rangkaian tabung rontgen
Merupakan sebuah tabung diode yaitu tabung vakum yang terdiri dari dua
elektrode, yaitu anode dan katode. X ray tube adalah tempat berlangsungnya proses
terbentuknya sinar x.
~ Pesawat dengan 1 unit x ray tube over table untuk pemotretan tunggal disebut
“Pesawat Rontgen 1 examination”
~ Pesawat rontgen yang memiliki x ray tube over table dan under table disebut 2
Examination.
Ada 2 macam x ray tube :
-
x ray tube over table berada diluar patient table
-
x ray tube under table berada di bawah universal patient table
5.
Blok tangkaian timer
Timer berfungsi untuk menentukan lamanya proses penyinaran
Terdapat 4 jenis timer yaitu :
1)
Timer Mekanik
Cara kerja:
1. Menetukan lamanya penyinaran dengan menarik valve p kearah searah jarum jam,
dalam waktu yang bersamaan jarum penahan PA lepas hingga gigi gergaji W akan
ikut berputar kekanan (searah jarum ajm) kontaktor C dari normally open menjadi
close.
2. setelah sesuai waktu yangn ditetapkan, misalnya sampai 0,3 detik jarum PA
mengunci roda gigi W.
3. sementyara preparation selesai, yaitu kV, mA dan waktu telah ditetapkan maka PB
SWE ditekan, sehingga akan ada arus yang mengalir dari power supply menuju
kontaktor C ke PB SWE kemabli ke relay S, kembali ke power supply.
4. sehingga akan menyebabkan relay s energized dan menarik kontak SW3 hingga
rangkaian power supply dan rangkaian tegangan tinggi terhubung dan
menyebabkan expose (penyinaran) dimulai.
5. sementara PB ditekan, maka akan menekan jarum valve PA sehingga terlepas dari
penguncian, gigi gergaji mulai berputar kea rah kiri (berlawanan jarum jam).
Setelah waktu 0,3 detik tadi, valve sampai pada posisi nol. Maka valve akan
menyentuh kontaktor C hingga membuka kembali. Dengan membukanya kontaktor
C, relay S energized, kontaktor SW3 membuka kembali, sehingga akan memutuskan
hubungan antara rangakian Power Supply dengan rangakaian transformator
tegangan tinggi hingga proses expose terhenti.
2) Timer Elektrik
Cara kerja :
1. menetukan lamanya penyinaran dengan memutar knop K yang diikuti lengan A
kearah kiri (berlawanan jarum jam), misalnya 0,5 detik, dan plat bsi D2 kearah kiri.
2. pada saat itu motor M telah berputar hingga memutar plat D1 kearah kanan (searah
jarum jam).
3. saat preparation selesai, yaitu kV, mA, waktu telah ditetapkan maka PB SWE,
terminal 1 terhubung dengan terminal 2, terminal 3 terhubung dengan terminal 4.
4. dengan terhubungnya terminal 1 dan terminal 2, maka dari Power Supply akan
mengalir arus (menuju relay S) kembali ke power supply, sehingga relay S energized.
Dengan energizednya relay, maka plat D2 akan menempel dengan plat D1. sehingga
plat D2 bergerak kekanan, diikuti lengan A dan knop K.
5. pada waktu yang bersamaan, ada arus yang mengalir dari power supply menuju ke
kontaktor 3-4 lalu ke kontak lalu ke relay SW dan kemudian kembali ke power
supply.
3) Timer elektronik
Cara kerja:
1. kita menentukan lamanya penyinaran waktu yang ada, T= R.C
2. SWE ditekan ke posisi on, sehingga terjadi pengisian kondensator dengan arah arus
dari terminal(+)→SWR→kondensator C→terminal 1. sementara itu, kontak SWS
(bawah) akan close (karena digank dengan SWE), sehingga relay SA akan energized,
kontaktor SW3A menutup, sehingga rangkaian power supply dan rangkaian HTT
akan terhubung dan expose akan berlangsung.
3. berlangsungnya expose berbarengan dengan pengisian kondensator, sehingga saat
muatan kondensator penuh (time konstan 63%, karena merupakan fungsi linier
setiap perubahan waktu), yang merupakan tegangan “critical gride”, maka pada
posisi 63% itu maka relay SB akan bekerja.
4. dengan berubahnya thyratron, maka arus mengalir ke relay SB sehingga relay SB
akan bekerja, dengan bekerjanya relay SB maka kontaktor SW3 membuka.
5. membukannya SW3 menyebabkan terputusnya power supply dengan HTT.
4. Timer Automatic
Cara kerja :
1. menetukan lamanya waktu penyinaran = R.C
2. pada saat PB SWE ditekan maka akan ada arus yang mengalir dari power supply
menuju terminal 7,5,6,8 SW3 lalu menuju kumparan primer HTT dan kembali ke
supply.
3. maka akan ada arus yang mengalir pada sekunder trafo tegangann tinggi dengan
arah arus : Rectifier menuju kapasitor. Sehingga kapasitor akan terisi penuh sebesar
0,63 C.
4. setelah kapasitor terisi penuh, maka Thirytron akan mendapat tegangan sehingga
akan mengaktifkan relay S1.
5. dengan aktifnya Relay S1, maka kontaktor SW3 akan terbuka. Sehingga tidak ada
arus yang mengalir pada primer trafo tegangan tinggi.
6. prose penyinaran telah selesai.
Teori Dasar :
Pesawat radiology adalah alat / pesawat medik yang bekerja mengunakan radiasi pengion
baik itu sinar nuklir,gamma,sinar X dan lain-lain
Pesawat roentgen adalah alat / pesawat medik yang bekerjanya mengunakan radiasi sinar X,
baik untuk keperluan fluoroskopi maupun radiografie.
Sejarah singkat ditemukannya sinar X :
Sinar X pertama kali ditemukannya oleh Willhem Conrad Rontgen pada tahun 1895, beliau
mengunakan tabung Geslier yaitu tabung yang terbuat dari Glass Envelope yang didalamnya
terdapat gas Argon atau Xenon yang jika ada perbedaan potensial diantara anoda dan katoda
maka gas –gas ini akan terionisasi dan elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan
atomnya. Elektron yang terdekat dengan anoda akan langsung ditarik keanoda sehingga
terjadi hole. Hole ini akan diisi oleh elektron berikutnya, tempat yang ditinggalkan elektron
ini akan menjadi hole lagi dan terjadi pengisian lagi oleh elektron berikutnya, begitu
seterusnya sehingga akan terjadi estafet elektron dan terjadilah rangkaian tertutup dan
terjadilah arus elektron yang berkebalikan dengan arus listrik yang kemudian disebut arus
tabung . Pada saat yang bersamaan, elektron-elektron yang ditarik ke anoda tersebut akan
menabrak anoda dan ditahan. Jika tabrakan elektron tersebut tepat diinti atom disebut
peristiwa Breamstrahlung dan apabila menabraknya dielektron dikulit K, disebut
K
Karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi hole-hole karena elektron-elektron yang
ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi oleh elektron-elektron lain. Perpindahan
elektron ini akan menghasilkan seatu gelombang elektromagnetik yang panjang
gelombangnya berbeda-beda. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 –
1 A inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar Rontgen. Tabung X ray jenis pertama ini
disebut Cold Chatoda Tube
Namun pada perkembangan selanjutnya, pada tahun 1913, Collige menyempurnakan
penemuan Rontgen dengan memodifikasi tabung yang digunakan. Tabung yang digunakan
adalah tabung vakum yang didalamnya hanya terdapat 2 elektroda yaitu anoda dan katoda.
Tabung jenis ini kemudian disebut Hot Chatoda Tube dan merupakan tabung yang
dipergunakan untuk pesawat Rontgen konvensional yang sekarang.
Cara kerja Hot katoda Tube :
Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang didalamnya hanya terdapat 2 elektroda
yaitu anoda dan katoda. Katoda / filamen tabung rontgen dihubungkan ke transformator
filamen. Transformator filamen ini akan memberi supply sehingga mengakibatkan terjadinya
pemanasan pada filamen tabung rontgen, sehingga terjadi Thermionic Emission, dimana
elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan atomnya, sehingga akan banyak terjadi
elektron bebas dan terbentuklah awan elektron.
Anoda dan katoda di hubungkan dengan transformator tegangan tinggi 10 KV – 150 KV.
Primer HTT diberi tegangan AC ( bolak-balik ) maka akan terjadi garis-garis gaya magnet
( GGM ) yang akan berubah – ubah bergantung dari besarnya arus yang mengalir. Akibat dari
perubahan garig-garis gaya magnet ini akan menyebabkan timbulnya gaya gerak listrik ( GGL )
pada kumparan sekunder, yang besarnya tergantung dari setiap perubahan fluks pada setiap
perubahan waktu ( E = - d Φ / dt ). Dari proses ini didapatkanlah tegangan tinggi yang akan
disuplay ke elektroda tabung rontgen.
Pada saat anoda mendapatkan polaritas + dan katoda mendapat polaritas - maka elektronelektron bebas yang ada disekitar katoda akan ditarik menuju anoda, akibatnya
terjadilah suatu loop ( rangkaian tertutup) maka akan terjadi arus elektron yang berlawanan
dengan arus listrik yang kemudian disebut arus tabung. Pada saat yang bersamaan, elektronelektron yang ditarik ke anoda tersebut akan menabrak anoda dan ditahan. Jika tabrakan
elektron tersebut tepat diinti atom disebut peristiwa Breamstrahlung dan apabila
menabraknya dielektron dikulit K, disebut K Karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi
hole-hole karena elektron-elektron yang ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi
oleh elektron-elektron lain. Perpindahan elektron ini akan menghasilkan seatu gelombang
elektromagnetik yang panjang gelombangnya berbeda-beda. Gelombang elektromagnetik
dengan panjang gelombang 0,1 – 1 A inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar
Rontgen .
Blok diagram Pesawat roentgen konvensional
1.
Blok Rangkaian Power Supply
Ragkaian ini berfungsi untuk mendistribusikan tegangan pada seluruh rangkaian pesawat
sesuai yang dibutuhkan oleh masing-masing rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari :
1.
Saklar.
Berfungsi untuk menghubungkan supply listik PLN dengan pesawat
roentgen.
2.
Fuse / sekring
Berfungsi sebagai pengaman
3.
Voltage Compensator
Alat yang berfungsi untuk mengkompensasi nilai tegangan yang diperlukan pesawat
jika terjadi penurunan atu kenaikan pada supply PLN Jika tegangan naik kita harus
menambah jumlah lilitan primer dengan memutar selector voltage compensator dan
jika tegangan turun kita harus mengurangi jumlah lilitan primer dengan memutar
selector voltage compensator sehingga diperoleh perbandingan transformasi antara
tegangan dan jumlah lilitan primer dengan tegangan dan jumlah lilitan sekunder
adalah tetap dengan demikian diperoleh nilai tegangan pada setiap lilitan akan tetap.
Perbandingan transformasi dapat dirumuskan :
E1 : N1 = E2 : N2
Dimana
E1 = Tegangan di primer
N1 = Jumlah lilitan di primer
E2 = Tegangan di sekunder
N2 = Jumlah lilitan di sekunder
Contoh :
E1 : N1
= E2 : N2
220 : 220 = 1 : 1
Jika tegangan dari PLN stabil 220 v dan lilitan primer jumlahnya 220 maka
perbandingan output di sekunder = 1:1 maksudnya, pada setiap lilitan terdapat 1 volt
tegangan.
Jika tegangan dari PLN naik menjadi 230 v dan lilitan primer 220, maka perbandingan
output ¹ 1 : 1;
230 v : 220 ¹ 1 : 1
agar diperoleh nilai tegangan setiap lilitan (pada output / sekunder) akan tetap 1 : 1
maka kita harus menambah jumlah lilitan primer sebanyak 10 lilitan.
E1 : N1 = E2 : N2
230 v : 230 = 1 : 1
Maka perbandingan transformasi tetap.
Jika tegangan dari PLN turun menjadi 210 v dan jumlah lilitan primer tetap 220 maka
perbandingan pada sekunder (output) ¹ 1 : 1
210 v : 220 ¹ 1 : 1
Agar tetap diperoleh perbandingan transformasi 1 : 1 / tetap, maka kita harus
mengurangi jumlah lilitan primer sebanyak 10 lilitan.
210 v : 210 = 1 : 1
Maka diperoleh perbandingan transformasinya tetap.
1.
Auto Trafo :
Alat untuk memindahkan daya listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lain
dengan cara menaikkan atau menurunkan tegangan keseluruh pesawat.
Autotrafo adalah transformator yang kumparan primer dan kumparan
sekundernya menjadi satu dalam satu core
2.
Line Resistance ( R Mate)
Setiap pesawat mempunyai hambatan atau R yang diberikan oleh pabrik,
contohnya pada pesawat shimadzu R=0,04-0,08Ω, resistance ini disebut R
internal ( R pesawat ). Sehinnga R line adalah tahanan atur yang berfungsi
untuk mencocokkan tahanan pengkabelan dengan tahanan yang dibutuhkan
pesawat.
R internal = R. mate (line) + R. Eksternal (pengkabelan).
3.
Voltage Indicator :
Untuk mengetahui apa tegangan PLN mengalami kenaikan atau penurunan.
4.
KVP selector Mayor
Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara
anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminal x 10 KV
5.
KVP selector Minor
Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara
anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminalnya 1 KV
6.
Voltage regulator :
Untuk memilih tegangan PLN 110/220/380 Vac tergangtung dengan pesawat
yang digunakan dan dinegara mana
2.
Blok Rangkaian Pemanas Filamen.
Fungsinya untuk memberikan catu daya dan mengatur besar arus pemanas filament agar
terjadinya termionic emission bisa di kendalikan sehingga jumlah electron – electron bebas
yang dihasilkan pada filament tabung rontgen bisa dicontrol.
Rangkaian ini terdiri dari :
Ø Rangkaian Stabilisator Tegangan.
Fungsinya untuk menstabilkan tegangan untuk rangkaian pemanas filament sehingga
pengaruh fluktuasi tegangan PLN tidak mengakibatkan kerusakan yang signifikan pada
filament tabung rontgen. Rangkaian ini terdiri lagi kumparan primer yang kita sebut N1,
kemudian kumparan sekunder yang terdiri dari N2 dan N3. N2 di paralel dengan C diseri
dengan N3. Masukkan / input disebut Ek1 dan keluaran / output disebut Ek2.
Ada 3 kemungkinan keadaan pada stabilizer tegangan :
1.
EK 1= EK 2 ( PLN Normal )
Tidak terjadi penaikan / penurunan tegangan PLN. Pada N2,tegangan mendahului
arus sebesar 90o sedangkan pada C arus akan mendahului tegangannya rebasar 90o.
Sehingga pada tegangan C dan tegangan N2 akan mempunyai besar tegangan yang
sama (karena diparallel) tetapi fasenya akan berlawanan. Perbedaan fasa ini
menyebabkan terjadinya peniadaan impedansi antara R dan C sehingga tegangan
pada stabilisator tegangan adalah tegangan yang keluar melewati R internal dan
bukan R impedansi.
2.
EK 1> EK 2 ( kenaikan tegangan PLN)
Karena terjadi kenaikan tegangan PLN, maka tegangan pada N2 juga akan mengalami
kenaikan. Pada saat tersebut adalah masa transisi (perubahan), dimana tegangan
pada C masih tetap (tidak mengalami perubahan), sehingga antara tegangan pada N
dan tegangan pada C terjadi beda fase sebesar IXN2 - IXC ( karena Xc lebih kecil ),
sehingga besar keluaran pada N dan C (parallel) = IXN2 - IXC + I.R
3. Pada saat Ek1
Jika tegangan diprimer Turín maka tegangan di sekunder juga akan ikut turun (N2
dan N3 tegangannya akan turun). Meskipun tegangan di N2 turun tapi tegangan di C
tidak akan langsung turun, hal ini karena belum terjadi stedy state sehingga antara
teganagn di C dan N2 terjadi selisih fase dimana tegangan di C akan lebih besar dari
tegangan di N2.
maka pada E = IXC + IXN2 sehingga Ek2 = E + IXN3
Ø Space Charge Compensator
Alat ini berfungsi untuk mengkompensasikan nilai arus tabung agar sesuai dengan yang
dipilih meskipun terjadi perubahan tegangan tinggi pada tabung roentgen. Rangkaian ini
berupa variable resistor (VR) yang terdiri dari tap-tap, yang tiap tap-tapnya mempunyai nilai
R yang berbeda-beda.
Karakteristik tabung roentgen:
- Semakin tinggi tegangan maka arus akan semakin besar.
- Tabung roentgen hanya bekerja pada daerah space charge.
Selector pada SCC ini digank dengan kvp selector moyar dengan maksud agar pada saat kita
memilih besar tegangan kita juga mengatur/memilih besarnya nilai R pada SCC. Jika posisi
kvp selector mayor pada pemilihan KV tertinggi maka pada SCC nilai R nya akan pada posisi
dengan nilai R tertinggi begitu juga sebaliknya.Hal ini dimaksudkan supaya pada saat KV naik
maka SCC yang terdiri dari VR dan digank dengan KV selector, maka nilai R pada SCC juga naik
sehingga terjadi voltage drop yang besar pada SCC dan mengakibatkan tegangan pada
pemanas filamen berkurang, jadi walaupun energi yang menarik elektron lebih kuat tetapi
jumlah electron yang ditarik sedikit maka nilai arus tabung yang terjadi sesuai dengan yang
telah ditentukan.. Kemudian pada saat KV turun maka nilai R space charge compensator yang
terdiri dari VR yang telah digank dengan KV selector akan turun juga, sehingga terjadi voltage
drop yang kecil pada SCC dan mengakibatkan tegangan pada pemanas filamen bertambah /
naik sehingga awan elektron naik (semakin banyak) sehingga walaupun energi yang menarik
electron kecil tapi electron yang ditarik banyak maka nilai arus tabung yang terjadi sesuai
dengan
Ø mA control
Berfungsi untuk mengatur arus pemanas filament yang kemudian akan digunakan
sebagai penentu besarnya arus tabung yang digunakan. Alat ini disambung seri
dengan trafo filament. Untuk memilih arus tabung kita sebenarnya memilih nilai R
nya untuk menentukan voltage drop pada VR. Semakin besar pilihan mA maka
pilihan tap tersebut berada pada posisi nilai R yang paling kecil,sehingga voltage
dropnya kecil. Dan semakin kecil mA maka pilihan tap tersebut berada pada posisi
nilai R paling besar. Arus tabung ditentukan oleh besarnya tegangan pada
trasformator filamen. Tegangan transformator ini (EF) akan menentukan besarnya
arus transformator filamen ini (IF), semakin besar tegangan trafo filamen semakin
besar pula arus yang mengalir pada trafo filament,besarnya arus trafo filamen ini
akan menentukan banyaknya elektron bebas yang dihasilkan. EF besar --> IF besar
--> elektron bebas banyak --> awan electron banyak. Jika R lebih tinggi, tegangan
trafo filamen kecil karena dengan tahanan lebih besar maka tegangan pada tegangan
trafo lebih kecil karena R tadi menyebabkan voltage drop yang lebih besar.
V = I x R . Tegangan pada filament = Tegangan awal – voltage drop.
Ø Stand by Resistance
Alat yang berfungsi untuk memberikan pemanasan awal pada filamen tabung rontgen agar
terjadi pre heating sebelum expose berlangsung sehingga filament tabung roentgen lebih
awet. Alat ini terdiri dari R yang dilengkapi yang dilengkapi dengan kontaktor yang
digerakkan oleh delay relay.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut, pada saat main swith ON, filament tabung rontgen
langsung mendapatkan tegangan dari transformator filament tapi melewati stand by
resistant sehingga tegangan yang mengalir bukan tegangan normal. Pada saat expose, timer
bekerja dan relay energice bekerja sehingga kontaktor exposure swith terhubung dan
kontaktor relay di stand by resistant terhubung (di by pass ), sehingga tegangan akan
melewati kontaktor (bukan R lagi) sehingga tidak ada voltage drop sehingga pemanasan
filament pada tegangan normal.
Ø Filament limiter (mA limiter)
Alat yang berfungsi untuk membatasi mengalirnya arus filamen, maksudnya agar tegangan
pemanas filamen di atas sesuai dengan kemampuan kapasitas filamen tabung rontgen
sehingga pemberian tegangan tersebut memberi pemanasan yang normal. Pengunaan
filament limiter ini akan lebih terasa terutama pada tabung rontgen yang mengunakan
double focus, yaitu focus besar dan focus kecil yang masing-masing dilengkapi filament
limiter sendiri. Untuk yang large focus nilai tahanan limiternya kecil, sedangkan untuk yang
small focus nilai tahanan limiternya besar yang diatur sekali pada waktu perakitan.
Ø Trafo filament
Berfungsi untuk step down filament, biasanya tegangan yang digunakan adalah tegangan 110
volt menjadi 12 v/18 v tergantung spesifikasi tabung.
Ø Filamen tabung rontgen
Berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda..
Terdiri dari bahan Tungsten yang mempunyai titik lebur yang tinggi 3600 oC dengan nomor
atom 74. Filamen ini berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda
Katoda / filament terbagi 2, yaitu :
a. Katoda Direct
Disebut juga katoda langsung yaitu filament yang sekaligus berfungsi sebagai katoda
b. Katoda Indirect
Disebut juga katoda tak langsung yaitu filament hanya berfungsi sebagai sumber elaktron
sedangkan katodanya dipisah (didepan filament), katodanya bias terhubung dengan
transformator filament atau dengan sumber lain.
Pada katoda juga dipasang Focussing Cup yaitu alat yang menyerupai mangkok
mengfokuskan jalannya electron dari anoda ke katoda.
Katoda juga bisa berupa :
a. Single focus
b. Double focus
untuk
Maksud digunakannya double focus agar dapat melayani pengunaan mA(arus) yang berbedabeda.
1.
Blok Rangkaian Tegangan Tinggi
Pada rangkaian ini terdapat trafo tegangan tinggi yang berfungsi untuk memberikan
beda potensial antara anoda dan katoda dimana anoda harus selalu mendapat
polaritas positif dan katoda harus selalu mendapat polaritas negatif agar elektronelektron bebas yang ada disekitar katoda dapat ditarik ke anoda.
Transformator adalah alat yang berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan
tegangan dari satu rangkaian kerangkaian lain. Bila transformator tersebut untuk
menaikkan tegangan disebut transformator step up ( pada HTT )dan apabila untuk
menurunkan tegangan disebut transformator step down ( pada trafo filamen ).
transformator step up mempunyai jumlah lilitan sekunder lebih banyak dari pada
jumlah lilitan primernya sedangkan transformator step down mempunyai jumlah
lilitan sekunder lebih sedikit dari pada jumlah lilitan primernya. Pada HTT jenis
transformator yang digunakan adalah step up dan perbandingan transformasinya
bisa mencapai 1 : 1000 atau tergantung dari desain pabrik pembuatan. Bila pada
kumparan primer dialiri arus bolak balik ( AC ) maka akan timbul garis-garis gaya
magnet yang berubah-ubah tergantung dari besarnya arus yang mengalir. Perubahan
garis-garis gaya magnet ini akan menyebabkan terjadinya gaya gerak listrik ( ggl )
pada lilitan sekundernya, yang besarnya bergantung dari perubahan fliks pada setiap
perubahan waktu.
4. Blok rangkaian tabung rontgen
Merupakan sebuah tabung diode yaitu tabung vakum yang terdiri dari dua
elektrode, yaitu anode dan katode. X ray tube adalah tempat berlangsungnya proses
terbentuknya sinar x.
~ Pesawat dengan 1 unit x ray tube over table untuk pemotretan tunggal disebut
“Pesawat Rontgen 1 examination”
~ Pesawat rontgen yang memiliki x ray tube over table dan under table disebut 2
Examination.
Ada 2 macam x ray tube :
-
x ray tube over table berada diluar patient table
-
x ray tube under table berada di bawah universal patient table
5.
Blok tangkaian timer
Timer berfungsi untuk menentukan lamanya proses penyinaran
Terdapat 4 jenis timer yaitu :
1)
Timer Mekanik
Cara kerja:
1. Menetukan lamanya penyinaran dengan menarik valve p kearah searah jarum jam,
dalam waktu yang bersamaan jarum penahan PA lepas hingga gigi gergaji W akan
ikut berputar kekanan (searah jarum ajm) kontaktor C dari normally open menjadi
close.
2. setelah sesuai waktu yangn ditetapkan, misalnya sampai 0,3 detik jarum PA
mengunci roda gigi W.
3. sementyara preparation selesai, yaitu kV, mA dan waktu telah ditetapkan maka PB
SWE ditekan, sehingga akan ada arus yang mengalir dari power supply menuju
kontaktor C ke PB SWE kemabli ke relay S, kembali ke power supply.
4. sehingga akan menyebabkan relay s energized dan menarik kontak SW3 hingga
rangkaian power supply dan rangkaian tegangan tinggi terhubung dan
menyebabkan expose (penyinaran) dimulai.
5. sementara PB ditekan, maka akan menekan jarum valve PA sehingga terlepas dari
penguncian, gigi gergaji mulai berputar kea rah kiri (berlawanan jarum jam).
Setelah waktu 0,3 detik tadi, valve sampai pada posisi nol. Maka valve akan
menyentuh kontaktor C hingga membuka kembali. Dengan membukanya kontaktor
C, relay S energized, kontaktor SW3 membuka kembali, sehingga akan memutuskan
hubungan antara rangakian Power Supply dengan rangakaian transformator
tegangan tinggi hingga proses expose terhenti.
2) Timer Elektrik
Cara kerja :
1. menetukan lamanya penyinaran dengan memutar knop K yang diikuti lengan A
kearah kiri (berlawanan jarum jam), misalnya 0,5 detik, dan plat bsi D2 kearah kiri.
2. pada saat itu motor M telah berputar hingga memutar plat D1 kearah kanan (searah
jarum jam).
3. saat preparation selesai, yaitu kV, mA, waktu telah ditetapkan maka PB SWE,
terminal 1 terhubung dengan terminal 2, terminal 3 terhubung dengan terminal 4.
4. dengan terhubungnya terminal 1 dan terminal 2, maka dari Power Supply akan
mengalir arus (menuju relay S) kembali ke power supply, sehingga relay S energized.
Dengan energizednya relay, maka plat D2 akan menempel dengan plat D1. sehingga
plat D2 bergerak kekanan, diikuti lengan A dan knop K.
5. pada waktu yang bersamaan, ada arus yang mengalir dari power supply menuju ke
kontaktor 3-4 lalu ke kontak lalu ke relay SW dan kemudian kembali ke power
supply.
3) Timer elektronik
Cara kerja:
1. kita menentukan lamanya penyinaran waktu yang ada, T= R.C
2. SWE ditekan ke posisi on, sehingga terjadi pengisian kondensator dengan arah arus
dari terminal(+)→SWR→kondensator C→terminal 1. sementara itu, kontak SWS
(bawah) akan close (karena digank dengan SWE), sehingga relay SA akan energized,
kontaktor SW3A menutup, sehingga rangkaian power supply dan rangkaian HTT
akan terhubung dan expose akan berlangsung.
3. berlangsungnya expose berbarengan dengan pengisian kondensator, sehingga saat
muatan kondensator penuh (time konstan 63%, karena merupakan fungsi linier
setiap perubahan waktu), yang merupakan tegangan “critical gride”, maka pada
posisi 63% itu maka relay SB akan bekerja.
4. dengan berubahnya thyratron, maka arus mengalir ke relay SB sehingga relay SB
akan bekerja, dengan bekerjanya relay SB maka kontaktor SW3 membuka.
5. membukannya SW3 menyebabkan terputusnya power supply dengan HTT.
4. Timer Automatic
Cara kerja :
1. menetukan lamanya waktu penyinaran = R.C
2. pada saat PB SWE ditekan maka akan ada arus yang mengalir dari power supply
menuju terminal 7,5,6,8 SW3 lalu menuju kumparan primer HTT dan kembali ke
supply.
3. maka akan ada arus yang mengalir pada sekunder trafo tegangann tinggi dengan
arah arus : Rectifier menuju kapasitor. Sehingga kapasitor akan terisi penuh sebesar
0,63 C.
4. setelah kapasitor terisi penuh, maka Thirytron akan mendapat tegangan sehingga
akan mengaktifkan relay S1.
5. dengan aktifnya Relay S1, maka kontaktor SW3 akan terbuka. Sehingga tidak ada
arus yang mengalir pada primer trafo tegangan tinggi.
6. prose penyinaran telah selesai.