MAKALAH INSTRUMENTASI NUKLIR

PESAWAT SINAR-X

Disusun Oleh Kelompok IV: a. b. c. d. e.

Fetty Dwi Irnawati Ika Satriasa

(020700184) (020700192)

Nur Rahmah Izzah D. (020700200) Praba Andika Darsana (020700201) Zaenab Fitria P. (020700213)

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2009

Pesawat Sinar-X

1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Sinar-X ditemukan pertama kali oleh fisikawan berkebangsaan Jerman Wilhelm C. Roentgen pada tanggal 8 November 1895. Saat itu Roentgen bekerja menggunakan tabung Crookes di laboratoriumnya di Universitas Wurzburg. Dia mengamati nyala hijau pada tabung yang sebelumnya menarik perhatian Crookes. Roentgen selanjutnya mencoba menutup tabung itu dengan kertas hitam dengan harapan agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat. Namun setelah ditutup ternyata masih ada sesuatu yang dapat lewat. Roentgen menyimpulkan bahwa ada sinar-sinar tidak tampak yang mampu menerobos kertas hitam tersebut. Pada saat Roentgen menyalakan sumber listrik tabung untuk penelitian sinar katoda, beliau mendapatkan bahwa ada sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platino cyanida yang kebetulan berada di dekatnya. Jika sumber listrik dipadamkan, maka cahaya pendar pun hilang. Roentgen segera menyadari bahwa sejenis sinar yang tidak kelihatan telah muncul dari dalam tabung sinar katoda. Karena sebelumnya tidak pernah dikenal, maka sinar ini diberi nama sinar-X. Namun untuk menghargai jasa beliau dalam penemuan ini maka seringkali sinar-X itu dinamai juga sinar Roentgen. Nyala hijau yang terlihat oleh Crookes dan Roentgen akhirnya diketahui bahwa sinar tersebut tak lain adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding kaca pada tabung sewaktu elektron menabrak dinding itu, sebagai akibat terjadinya pelucutan listrik melalui gas yang masih tersisa di dalam tabung. Pada saat yang bersamaan elektron itu merangsang atom pada kaca untuk mengeluarkan gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya sangat pendek dalam bentuk sinar-X. Sejak saat itu para ahli fisika telah mengetahui bahwa sinar-X dapat dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom. Pesawat Sinar-X 2

Tergiur oleh penemuannya yang tidak sengaja itu, Roentgen memusatkan perhatiannya pada penyelidikan sinar-X. Dari penyelidikan itu beliau mendapatkan bahwa sinar-X dapat memendarkan berbagai jenis bahan kimia. Sinar-X juga dapat menembus berbagai materi yang tidak dapat ditembus oleh sinar tampak biasa yang sudah dikenal pada saat itu. Di samping itu, Roentgen juga bisa melihat bayangan tulang tangannya pada layar yang berpendar dengan cara menempatkan tangannya di antara tabung sinar katoda dan layar. Dari hasil penyelidikan berikutnya diketahui bahwa sinar-X ini merambat menempuh perjalanan lurus dan tidak dibelokkan baik oleh medan listrik maupun medan magnet. Atas jasa-jasa Roentgen dalam menemukan dan mempelajari sinar-X ini, maka pada tahun 1901 beliau dianugerahi Hadiah Nobel Bidang Fisika yang untuk pertama kalinya diberikan dalam bidang ini. Penemuan Sinar-X ternyata mampu mengantarkan ke arah terjadinya perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Dalam kegiatan medik, Sinar-X dapat dimanfaatkan untuk diagnosa maupun terapi. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Di dalam makalah ini, akan dibahas mengenai beberapa hal tentang Pesawat sinar-X, diantaranya proses terbentuknya Sinar-X, perangkat pesawat sinar-X dan aplikasi penerapan Sinar-X dalam berbagai bidang, baik dalam bidang medis dan non-medis.

A. Tujuan Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah : 1. Untuk mengetahui proses terbentuknya Sinar-X. 2. Mengetahui perangkat pesawat sinar-X. 3. Mengetahui kegunaan Sinar-X dalam berbagai bidang.

Pesawat Sinar-X

3

BAB II LANDASAN TEORI Sinar-X ditemukan pertama kali oleh fisikawan berkebangsaan Jerman Wilhelm C. Roentgen pada tanggal 8 November 1895. Saat itu Roentgen bekerja menggunakan tabung Crookes di laboratoriumnya di Universitas Wurzburg. Dia mengamati nyala hijau pada tabung yang sebelumnya menarik perhatian Crookes. Roentgen selanjutnya mencoba menutup tabung itu dengan kertas hitam dengan harapan agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat. Namun setelah ditutup ternyata masih ada sesuatu yang dapat lewat. Roentgen menyimpulkan bahwa ada sinar-sinar tidak tampak yang mampu menerobos kertas hitam tersebut. Pada saat Roentgen menyalakan sumber listrik tabung untuk penelitian sinar katoda, beliau mendapatkan bahwa ada sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platino cyanida yang kebetulan berada di dekatnya. Jika sumber listrik dipadamkan, maka cahaya pendar pun hilang. Roentgen segera menyadari bahwa sejenis sinar yang tidak kelihatan telah muncul dari dalam tabung sinar katoda. Karena sebelumnya tidak pernah dikenal, maka sinar ini diberi nama sinar-X. Dalam perkembangan berikutnya, sinar-X dibangkitkan dengan jalan menembaki target logam dengan lektron cepat dalam suatu tabung vakum sinar katoda. Elektron sebagai proyektil dihasilkan dari pemanasan filamen yang juga berfungsi sebagai katoda. Elektron dari filamen dipercepat gerakannya menggunakan tegangan listrik berorde 102 - 106 Volt. Elektron yang bergerak sangat cepat itu akhirnya ditumbukkan ke target logam bernomor atom tinggi dan suhu lelehnya juga tinggi. Target logam ini sekaligus juga berfungsi sebagai anoda. Ketika elektron berenergi tinggi itu menabrak target logam, maka sinar-X akan terpancar dari permukaan logam tersebut.

Pesawat Sinar-X

4

Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X, sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur.

Pesawat Sinar-X

5

BAB III PEMBAHASAN MASALAH

A. Proses Terbentuknya Sinar-X Salah satu jenis radiasi yang banyak dimanfaatkan yaitu radiasi sinar-X. Sinar-X yaitu sinar yang memiliki spektrum diantara Sinar UV dan Sinar Gamma.

Gb 1. Spektrum Cahaya Sinar-X dapat terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya elektron oleh pengaruh gaya inti atom bahan mengalami perlambatan. Sinar-X yang tidak lain adalah gelombang elektromagnetik yang terbentuk melalui proses ini disebut sinar-X bremsstrahlung. Sinar-X yang terbentuk dengan cara demikian mempunyai energi paling tinggi sama dengan energi kinetik partikel bermuatan pada waktu terjadinya perlambatan. Andaikata mula-mula ada seberkas elektron bergerak masuk kedalam bahan dengan energi kinetik sama, elektron mungkin saja berinteraksi dengan atom bahan itu pada saat dan tempat yang berbeda-beda. Karena itu berkas elektron selanjutnya biasanya terdiri dari elektron yang memiliki energi kinetik berbeda-beda. Ketika pada suatu saat terjadi perlambatan dan menimbulkan sinar-X, sinar-X yang terjadi umumnya memiliki energi yang berbeda-beda sesuai dengan energi kinetik elektron pada saat terbentuknya sinar-X dan juga bergantung pada arah pancarannya. Berkas sinar-X yang terbentuk ada yang berenergi rendah sekali sesuai dengan energi elektron pada saat menimbulkan sinar-X itu, tetapi ada yang berenergi hampir sama dengan Pesawat Sinar-X 6

energi kinetik elektron pada saat elektron masuk kedalam bahan. Dikatakan berkas sinar-X yang terbentuk melalui proses ini mempunyai spektrum energi nirfarik. Sinar-X dapat juga terbentuk dalam proses perpindahan elektron-elektron atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah, misalnya dalam proses lanjutan efek fotolistrik. Sinar-X yang terbentuk dengan cara seperti ini mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi yang berkaitan. Karena energi ini khas untuk setiap jenis atom, sinar yang terbentuk dalam proses ini disebut sinar-X karakteristik, kelompok sinar-X demikian mempunyai energi farik. Sinar-X karakteristik yang timbul oleh berpindahnya elektron dari suatu tingkat energi menuju ke lintasan k, disebut sinar-X garis K, sedangkan yang menuju ke lintasan l, dan seterusnya. Sinar-X bremsstrahlung dapat dihasilkan melalui pesawat sinar-X atau pemercepat partikel. Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X, sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur. Bagian pesawat sinar-X yang menjadi sumber radiasi adalah tabung sinar-X. Didalam tabung pesawat sinar-X yang biasanya terbuat dari bahan gelas terdapat filamen yang bertindak sebagai katode dan target yang bertindak sebagai anode. Tabung pesawat sinar-X dibuat hampa udara agar elektron yang berasal dari filamen tidak terhalang oleh molekul udara dalam perjalanannya menuju ke anode. Filamen yang di panasi oleh arus listrik bertegangan rendah (If) menjadi sumber elektron. Makin besar arus filamen If, akan makin tinggi suhu filamen dan berakibat makin banyak elektron dibebaskan persatuan waktu. Elektron yang dibebaskan oleh filamen tertarik ke anode oleh adanya beda potensial yang besar atau tegangan tinggi antara katode dan anode yang dicatu oleh unit sumber tegangan tinggi (potensial katode beberapa puluh hingga beberapa ratus kV atau MV lebih rendah dibandingkan potensial anode), elektron ini menabrak bahan target yang umumnya bernomor atom dan bertitik cair tinggi (misalnya tungsten) dan terjadilah proses bremsstrahlung. Khusus pada pemercepat partikel energi tinggi beberapa elektron atau partikel yang dipercepat dapat agak menyimpang dan menabrak dinding sehingga Pesawat Sinar-X 7

menimbulkan bremsstrahlung pada dinding. Beda potensial atau tegangan antara kedua elektrode menentukan energi maksimum sinar-X yang terbentuk, sedangkan fluks sinar-X bergantung pada jumlah elektron persatuan waktu yang sampai ke bidang anode yang terakhir ini disebut arus tabung It yang sudah barang tentu bergantung pada arus filamen It. Namun demikian dalam batas tertentu, tegangan tabung juga dapat mempengaruhi arus tabung. Arus tabung dalam sistem pesawat sinar-X biasanya hanya mempunyai tingkat besaran dalam milliampere (mA), berbeda dengan arus filamen yang besarnya dalam tingkat ampere. Spektrum energi sinar-X pada pesawat sinar-X jenis ortho menunjukkan adanya sinarX karakteristik. Pesawat sinar-X yang tidak dinyalakan atau tidak diberikan tegangan tinggi tidak memancarkan sinar-X. Dari uraian diatas kita ketahui bahwa bidang target dalam tabung sinar-X itulah sumber radiasi yang sebenarnya. Bidang ini disebut bidang fokus. Pada proses bremsstrahlung sinar-X mempunyai kemungkinan dipancarkan kesegala arah. Namun demikian bagian dalam tabung atau di sekitar tabung, misalnya logam penghantar anode gelas tabung dan juga rumah tabung yang biasanya terbuat dari logam berat menyerap sebagian besar sinar-X yang dipancarkan sehingga sinar-X yang keluar dari rumah tabung, kecuali yang mengarah ke jendela tabung sudah sangat sedikit. Sinar-X yang dimanfaatkan adalah berkas yang mengarah ke jendela bagian yang tipis dari tabung. Pesawat sinar-X energi tinggi (s/d tingkat MV) biasanya lebih dikenal dengan nama pemercepat partikel. Dalam pesawat ini percepatan elektron dilaksanakan bertingkat-tingkat sehingga pada waktu mencapai target mempunyai energi sangat tinggi, misalnya ada yang sampai setinggi 20 MV atau lebih. Energi sinar-X yang dipancarkan sudah tentu juga sangat tinggi. Sinar-X yang dipancarkan dari pesawat pemercepat partikel memiliki energi yang lebih seragam dibandingkan dengan yang dipancarkan melalui pesawat sinar-X energi rendah. Sasaran pada pesawat pemercepat partikel biasanya sangat tipis, karena ketika mencapai target elektron mempunyai energi yang sama, energi sinar-X yang dipancarkan juga hampir sama. Selain itu arah berkas sinar-X hampir seluruhnya kedepan.

Pesawat Sinar-X

8

Sinar-X bisa dihasilkan oleh seperangkat alat yang desebut pesawat sinar X. Pesawat sinar X banyak digunakan di bidang kesehatan untuk keperluan diagnostik dan terapi dan di bidang industri, antara lain untuk radiografi. Sinar-X ditemukan pertama kali oleh fisikawan berkebangsaan Jerman Wilhelm Conrad Roentgen pada tanggal 8 November 1895. Saat itu Roentgen bekerja menggunakan tabung Crookes di laboratoriumnya di Universitas Wurzburg. Dia mengamati nyala hijau pada tabung yang sebelumnya menarik perhatian Crookes. Roentgen selanjutnya mencoba menutup tabung itu dengan kertas hitam dengan harapan agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat. Namun setelah ditutup ternyata masih ada sesuatu yang dapat lewat. Roentgen menyimpulkan bahwa ada sinar-sinar tidak tampak yang mampu menerobos kertas hitam tersebut.

Gb 2. Wilhem Conrad Roentgen Pada saat Roentgen menyalakan sumber listrik tabung untuk penelitian sinar katoda, beliau mendapatkan bahwa ada sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platino cyanida yang kebetulan berada di dekatnya. Jika sumber listrik dipadamkan, maka cahaya pendar pun hilang. Roentgen segera menyadari bahwa sejenis sinar yang tidak kelihatan telah muncul dari dalam tabung sinar katoda. Karena sebelumnya tidak pernah dikenal, maka sinar ini diberi nama sinar-X. Namun untuk menghargai jasa beliau dalam penemuan ini maka seringkali sinar-X itu dinamai juga sinar Roentgen. Nyala hijau yang terlihat oleh Crookes dan Roentgen akhirnya diketahui bahwa sinar tersebut tak lain adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding kaca pada tabung sewaktu elektron menabrak dinding itu, sebagai akibat terjadinya pelucutan listrik melalui gas yang masih tersisa di dalam tabung. Pada saat yang bersamaan Pesawat Sinar-X 9

elektron itu merangsang atom pada kaca untuk mengeluarkan gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya sangat pendek dalam bentuk sinar-X. Sejak saat itu para ahli fisika telah mengetahui bahwa sinar-X dapat dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom.

Gb 3. Tabung Sinar X Tergiur oleh penemuannya yang tidak sengaja itu, Roentgen memusatkan perhatiannya pada penyelidikan sinar-X. Dari penyelidikan itu beliau mendapatkan bahwa sinar-X dapat memendarkan berbagai jenis bahan kimia. Sinar-X juga dapat menembus berbagai materi yang tidak dapat ditembus oleh sinar tampak biasa yang sudah dikenal pada saat itu. Di samping itu, Roentgen juga bisa melihat bayangan tulang tangannya pada layar yang berpendar dengan cara menempatkan tangannya di antara tabung sinar katoda dan layar. Dari hasil penyelidikan berikutnya diketahui bahwa sinar-X ini merambat menempuh perjalanan lurus dan tidak dibelokkan baik oleh medan listrik maupun medan magnet. Atas jasa-jasa Roentgen dalam menemukan dan mempelajari sinar-X ini, maka pada tahun 1901 beliau dianugerahi Hadiah Nobel Bidang Fisika yang untuk pertama kalinya diberikan dalam bidang ini. Penemuan Sinar-X ternyata mampu mengantarkan ke arah terjadinya perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Dalam kegiatan medik, Sinar-X dapat dimanfaatkan untuk diagnosa maupun terapi. Untuk tujuan medik, tubuh manusia yang pada prinsipnya dapat dibedakan baik secara anatomi maupun fisiologi, pada mulanya merupakan obyek yang Pesawat Sinar-X 10

tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Namun dengan ditemukannya sinar-X, tubuh manusia ternyata dapat diubah menjadi obyek yang transparan. Sinar-X mampu membedakan kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yang dilewatinya. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Masyarakat mulai percaya pada kemampuan sinar-X ketika Roentgen mempertontonkan gambar foto telapak tangan dan jari-jari istrinya yang memakai cincin yang dibuat menggunakan sinar-X. Proses pembuatan gambar anatomi tubuh manusia dengan sinar-X dapat dilakukan pada permukaan film fotografi. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan intensitas sinar- X yang mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X oleh bagain tubuh manusia. Daya serap tubuh terhadap sinar-X sangat bergantung pada kandungan unsur-unsur yang ada di dalam organ. Tulang manusia yang didominasi oleh unsur Ca mempunyai kemampuan menyerap yang tinggi terhadap sinar-X. Karena penyerapan itu maka sinar-X yang melewati tulang akan memberikan bayangan gambar pada film yang berbeda dibandingkan bayangan gambar dari organ tubuh yang hanya berisi udara seperti paru-paru, atau air seperti jaringan lunak pada umumnya.

B. Perangkat Pesawat Sinar-X Tegangan Line Tegangan line adalah tegangan atau catu daya yang mensupply suatu alat/pesawat agar alat tsb dapat berfungsi. Tegangan Line dapat berupa tegangan AC maupun DC. Tegangan Line AC pada umunya diperoleh dari tegangan PLN.

Line Voltage Compensator

Pesawat Sinar-X

11

Line Voltage Compensator (LVC) sering disebut juga Line Selector. LVC ini berada pada rangkaian awal dari power supply sebuah pesawat rontgen. Tujuan LVC ini adalah mengatur agar tegangan yang masuk ke pesawat Rontgen sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan oleh pesawat itu sendiri. Kadang tegangan supply yang dari PLN nilainya dapat kurang atau lebih dari standar, maka LVC ini mengaturnya agar sesuai yang akan dikomsumsi pesawat tsb. Line Selector pada umumnya diatur secara manual oleh operatornya.

Auto Trafo (Automatic Transformer) Auto trafo bentuknya hampir sama dengan biasa, namun pada trafo ini jarang dijumpai adanya lilitan primer maupun sekundernya yang terpisah, lilitannya hanya lilitan tunggal yang terlilit pada inti besi, namun terdapat beberapa terminal pengaturan tegangan output.

Transformator Transformtor biasanya orang menyingkatnya dengan kata trafo, gunannya adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Pada hakekatnya trafo terdiri dari teras atau lempengan besi lunak yang disusun rapat, lilitan primer dan lilitan sekunder. Lilitan primer adalah gulungan /lilitan kawat tembaga yang dialiri arus / tegangan yang masuk (input), sedangkan lilitan sekunder adalah gulungan kawat tembaga yang mempunyai tegangan output setelah inputnya diberi tegangan. Kenaikkan/penurunan tegangan output sebanding dengan perbandingan jumlah lilitan pada primer maupn sekunder.

Tabung sinar x Jenis tabung sinar x dibedakan 2 jenis yaitu : Tabung rontgen dengan anoda putar (Rotating anode) dan tabung rontgen dengan anoda diam (Stationary anode). Beberapa bagian yang terdapat pada tabung rontgen antara lain : Katoda, Anoda, Rotor (berada diluar insert tube), Stator, Target (piring anoda terbuat dari wolfram), Tangkai Molybdenum, rumah tabung (tube housing), expansion diaphragma, tombol pengaman (safety switch), tube windows Pesawat Sinar-X 12

(jendela tanung), Minyak pendingin (olie trafo). Berikut merupakan penjelasan untuk masing-masing bagian pada tabung rontgen:

a. Katoda Merupakan tempat filamen yang terbuat dari kawat tungsten yang mempunyai titik lebur tinggi. Pada filamen terjadi emisi elektron akibat pemanasan filamen. Emisi elektron artinya terlepasnya elektron dari atom-atom bahan filamen tersebut (atom Wolfram) oleh karena panas yang terjadi pada filamen. Banyaknya elektron bebas dapat terjadi pada permukaan filamen tergantung pada pengaturan tegangan yang masuk ke filamen diatur melalui pengaturan tahanan (Rheostat). Disamping mempunyai kutub negatif, filamen juga dilengkapi alat pemusat elektron (focusing cup) pada ujung filamen.

b.Anoda Merupakan sasaran (target) yang akan ditembaki oleh elektron, dilengkapi dengan bidang focus (focal spot). Permukaan anoda membentuk sudut dengan kemiringan 45 derajat. Kemiringan ini untuk mendapatkan focus efektif agar sinar x yang keluar dari tabung dapat terarah. Bahan anoda terbuat dari wolfram/tungsten, dg nomor atom 74 dan mempunyai titik lebur 3360 derajat Celcius, mempunyai keuntungan sebagai penghantar panas yang baik. Anoda ini juga berfungsi/merangkap sebagi kutub positif.

c.Tube Housing Dinding bagian luar tabungdisebut rumah tabung ,terbuat dari metal, bagian dalamnya terbuat dari lapisan timbal (Pb), Fungsi dinding ini agar dapat menekan radiasi yang tidak dibutuhkan. Rumah tabung juga dilengkapi sambungan kabel tegangan tinggi yaitu kabel dari

Pesawat Sinar-X

13

HTT. d.Tombol (safety switch dan Expansion diaphragma) Pada beberapa tabung dilengkapi juga dengan alat pengaman terhadap panas yang berlebihan yang mungkin terjadi didalam tabung akibat proses pembangkitan sinar x tersebut. Alat pangaman ini disebut safety switch dengan memanfaatkan alat membran yang terdapat pada expansion chamber).

e.Windows (jendela tabung) Pada bagian dimana sinar dapat keluar disebut poet (window) ditutup dengan bahan yang terbuat dari kaca atau mika/plastik/acrylic yang fungsinya disamping dapat melewatkan sinar-X, juga dapat menahan minyak trafo yang ada didalam tabung agar tidak dapat keluar.

f.Dinding tabung Dinding tabung insert ini terbuat dari gelas pyrex yang berfungsi untuk menempatkan filamen dan target berada didalam ruangan hampa udara. Keadaan hampa udara ini berfungsi agar elektron didalam tabung dapat dikendalikan, Tabung kaca yang tinggi kevakumannya ini terendam dalam minyak trfao. Minyak ini berfungsi sebagai bahan isolasi tegangan tinggi dan juga sebagai pendingin tabung rontgen.

g.Rotor Berfungsi agar anoda dapat berputar sampai 8000-9000 rpm. Keuntungan dengan anoda putar antara lain pendinginan dapat lebih sempurna, target elektron dapat berganti-ganti sehingga bisa awet.

Pesawat Sinar-X

14

h.Filter tabung sinar-X Pada jendela tabung Rontgen ditempatkan / dipasang filter sinar-X. Ada 2 macam filter, yaitu: Inherent filter Merupakan bahan-bahan yang dilalui sinar-X setelah keluar dari target. Inherent filter terdiri dari gelas/kaca (tabung sinar-X, minyak trafo, acrylic jendela tabung, seluruhnya setara dengan ketebalan dari 0,5 1,0 mm aluminium). Additional filter. Untuk setiap pesawat perlu mendapat tambahan filter yakni 1,5 mm 2,0 mm ketebalan aluminium yang gunanya untuk dapat menahan sinar-x yang mempunyai panjang gelombang tertentu. Untuk itu ada ketentuan-ketentuan (tabel tertentu) didalam penggunaan filter tambahan ini sesuai dengan besarnya KV yang digunakan. Tabung Rontgen bila digunakan harus mempergunakan alat yang dapat mengarahkan dan membatasi lapangan penyinaran berupa collinmator yang dapat diatur besar/kecilnya luas bidang pemaparan. Persyaratan tabung sinar-X. a. Terbuat dari Metalic dan pada bagian dalamnya dilapisi dengan timah hitam/timbal sehingga tahan panas terhadap sinar-x (x-ray proof) b. Dinding tabung tahan akan goncangan (shock proof) c. Harus mempunyai bahan isolasi (minyak trafo) dan tahan terhadap tegangan tinggi. d. Pada tabung terdapat socket yang berhubungan dengan ujung kabel tegangan tinggi untuk anoda dan katoda. e. Mampu menerima panas (Anoda heat storage capacity). f.

Kerusakan pada tabung gelas (glass envelope), dapat terjadi bila: 1). Tabung gelas berubah warna, hal ini disebabkan pemakaian yang lama, permukaan anoda (anoda) menipis akibat pemanasan filamen dan penumpukan elektron.

Pesawat Sinar-X

15

2). Tabung gelas pecah, karena tabung terbentur waktu digunakan terutama pada pesawat yang dapat dipindahkan (mobile). 3). Tabung gelas retak sehingga tabung tidak hampa udara lagi/kevakuman udara berkurang karena kemasukan udara (gassy). g. Kerusakan pada Filamen dapat terjadi bila:

1). Kawat pijar filamen putus, disebabkan terjadinya pemanasan yang berlebihan akibat terlalu lama menekan saklar ready atau pemanasan pendahuluan arus pada filamen terlalu besar. 2). Kemungkina putus juga dapat diakibatkan karena lamanya waktu expose terlalu berlebihan dari waktu yang diperkenankan. h. Kerusakan pada anoda 1). Permukaan anoda (target/ pada type stationary anode) sudah tidak rata lagi, sehingga sinar-x yang dihasilkan tidak dapat focus lagi. 2). Anoda tidak dapat berputar (pada type otating anode) kerna gulungan stator dan atau elektromotornya rusak.

mA Selector ( pemilih mA) Pada awal pengoperasian pesawat Rontgen hendaknya nilai dari satuan mA, KV diatur pada posisi minimum, terutama pada mA selektor sebaiknya pada posisi minimum dulu, hal ini dimaksudkan agar filamen tidak mendapat arus secara tiba-tiba dengan nilai tinggi, sehingga filamen tidak cepat putus.

KV Selector Output pada Autotrafo menentukan besarnya tegangan tinggi yang dihasilkan (karena output autotrafo diberikan pada input HTT).

Space Charge Convensator Pesawat Sinar-X 16

Apabila tegangan anoda naik, intensitas dari medan listrik antara anoda dan katoda akan naik pula dan banyak elektron-elektron lewat dalam muatan ruang, hal ini mengakibatkan muatan ruang akan berkurang. Agar muatan ruang tadi sesuai dengan besarnya arus filamen atau dengan kata lain sesuai dengan harga arus tabung yang dikehendaki, maka dibuat rangkaian space charge compensation. Tujuannya agar walaupun tegangan antara anoda kita naikan atau turunkan, arus tabung tidak ikut naik atau turun. Jadi arus tabung sesuai dengan harga mA selector.

Timer Timer berfungsi sebagai pewaktu (pengatur lamanya waktu) dalam melakukan expose (pemaparan) sinar-x. Timer dapat digunakan untuk pemeriksaan radiografy maupun fluoroscopy.

Timer Mekanik Lamanya pemaparan dapat dicapai dengan waktu terpendek 0,25 detik. Timer ini bekerja secara mekanik dan biasanya dipakai pada pesawat Rontgen diagnostik yang berkapasitas rendah antara 10 mA 50 mA.

Timer Elektromotor Mengunakan motor shyncron sebagai penggerak untuk menghubungkan dan memutuskan arus. Waktu terpendek biasanya dicapai 0,02 detik. Timer jenis ini digunakan pada pesawat dengan kapasitas 100 mA 500 mA.

Timer Elektronik Pada perkembangannya timer elektronik sudah memakai kemasan chips dalam integrasi (IC), waktu terpendek 0,003 detik. Timer jenis ini digunakan pada pesawat rontgen radiodiagnostik dan radiotherapy karena pengaturannya fleksibel.

Pesawat Sinar-X

17

Spot Film Device Spot film merupakan suatu wadah/tempat untuk meletakkan kaset film rontgen yang digunakan pada pemeriksaan fluoroscopy (pada saat dibutuhkan pendokumentasian pada saat pemeriksaan tsb).

Grid Grid adalah alat untuk mengurangi atau mengeleminasi radiasi hambur agar tidak sampai ke film rontgen. Grid terdiri atas lajur-lajur lapisan tipis timbal yang disusun tegak diantara bahan-bahan yang tembus radiasi (plastik, bakelit).

Collimator Kolimator dipasang pada unit tabung sinar x. Kolimator digunakan untuk mengatur luas bidang penyinaran yang dukehendaki. Sebelum dilakukan penyinaran luas bidang yang dikenai sinar x dapat diketahui, yaitu dengan melihat luas bidang yang dapat dikenai oleh cahaya lampu yang keluar dari kolimator. Kolimator juga dilengkapi dengan lubang tempat dipasang dan dibukanya filter tambahan sesuai dengan kebutuhan untuk mengatur kualitas sinar x.

Meja Pemeriksaan pasien Rontgen Meja pemeriksaan dibuat sedemikian rupa, sehingga dapat digunakan dengan mudah, aman serta nyaman. Permukaan atas meja (top table) dapat digerakkan dengan elektromotor kearah atas atau tegak lurus (vertikal) maupun dalam posis datar (horizontal) dan posisi, miring ke belakang. Perlengkapan meja antara lain : a. Bucky (moving grid), yaitu alat untuk menyaring sinar X, dalam bucky terdapat juga kaset x ray, serta ada grid yang berfungsi untuk mengurangi radiasi sekunder. b. Bucky dapat pula dengan foto timer untuk pengontrol waktu expose secara otomatis. Pesawat Sinar-X 18

c. Pada Meja pemeriksaan dilengkapi dengan alat-alat fiksasi agar objek yang difoto

tidak bergerak, alatnya antara lain : bantal pasir (sand bags), bantal spons, ikat pinggang penekan dan klem kepala.

Cassette Film X-ray Kaset film sinar x adalah suatu wadah (container) berbentuk segi empat yang kedap cahaya yang berisi dua buah Intensifyng screen yang memungkinkan untuk dimasukkannya film rontgen diantara keduanya dengan mudah. Bagian-bagian film rontgen terdiri dari : Bakelit IS (Intensifyng Screen) Tempat meletakkan film rontgen Lapisan timah hitam. Per terbuat dari baja.

Intensifyng Screen Lembaran penguat atau IS (Intensifyng Screen) digunakan untuk meningkatkan ketajaman pada gambar pencitraan pada film rontgen. IS adalah alat yang terbuat dari kardus (cardboard) khusus yang mengandung lapisan tipis emsifosfor dengan bahan pengikat yang sesuai. Yang banyak dipergunakan adalah kalsium tungstat. Bagian-bagian IS antara lain : Transparent Supercoat. Fluorescent Layer Reflecting Layer Plastic Support Pesawat Sinar-X 19

Jenis IS ada bermacam-macam antara lain : f. Fast Screen g. Medium Screen (Par speed) h. Slow Screen. Sekarang ada jenis rare earth screen yang mampu menghasilkan gambaran yang baik dengan dosis radiasi yang sangat sedikit. Cara kerja IS : Bila kristal Kalsium Tungstat terkena sinar x, maka terbentuklah sinar ultra violet yang dapat dilihat mata. Efek ini dinamakan pendar fluor (fluorescent). Pada umunya memendarkan warna biru violet dan ada juga yang green emitting (hijau). Intensifyng screen menambah efek sinar x pada film sehingga memperpendek masa penyinaran. Keburukan IS adalah partikel-partikel debu, bercak-bercak, goresan-goresan atau gangguan lainnya dapat menimbulkan artefak pada hasil film.

C. Aplikasi Pesawat Sinar-X dalam Berbagai Bidang Kedokteran nuklir merupakan cabang ilmu kedokteran yang menggunakan sumber radiasi terbuka berasal dari disintegrasi inti radionuklida buatan, untuk mempelajari perubahan fisiologi, anatomi dan biokimia, sehingga dapat digunakan untuk tujuan diagnostik, terapi dan penelitian kedokteran. Radioisotop dapat dimasukkan ke tubuh pasien (studi in-vivo) maupun hanya direaksikan saja dengan bahan biologis antara lain darah, cairan lambung, urine, dan sebagainya, yang diambil dari tubuh pasien, yang lebih dikenal sebagai studi in-vitro (dalam gelas percobaan).Pada studi in-vivo, setelah radioisotop dapat dimasukkan ke tubuh pasien melalui mulut, suntikan, atau dihirup lewat hidung, maka informasi yang dapat diperoleh dari pasien dapat berupa: - Citra atau gambar dari organ/bagian tubuh pasien yang diperoleh dengan bantuan peralatan kamera gamma ataupun kamera positron (teknik imaging). - Kurva-kurva kinetika radioisotop dalam organ/bagian tubuh tertentu dan angka-angka yang menggambarkan akumulasi radioisotop dalam organ/bagian tubuh tertentu Pesawat Sinar-X 20

disamping citra atau gambar yang diperoleh dengan kamera gamma ataupun kamera positron Radioaktivitas yang terdapat dalam contoh bahan biologis )darah, urine, dll) yang diambil dari tubuh pasien, dicacah dengan instrumen yang dirangkaikan pada detektor radiasi (teknik non-imaging). Data yang diperoleh baik dengan teknik imaging maupun teknik non-imaging memberikan informasi mengenai fungsi organ yang diperiksa. Pencitraan (imaging) pada kedokteran nuklir dalam beberapa hal berbeda dengan pencitraan dalam radiologi.

Pesawat Sinar-X

21

1. Aplikasi Pesawat Sinar-X dalam Bidang Pengobatan Analisis kondisi tulang

Gb 4. Pemotretan tulang tengkorak dengan pesawat sinar X Penentuan Kerapatan Tulang Dengan Bone Densitometer

Pengukuran kerapatan tulang dilakukan dengan cara menyinari tulang dengan radiasi gamma atau sinar-X. Berdasarkan banyaknya radiasi gamma atau sinar-X yang diserap tulang yang diperiksa maka dapat ditentukan konsentrasi mineral kalsium dalam tulang. Perhitungan dilakukan oleh komputer yang dipasang pada alat bone densitometer tersebut. Teknik ini bermanfaat sebagai alat bantu diagnosis kekeroposan tulang (osteoporosis) yang sering menyerang wanita pada usia menupause (mati haid) sehingga menyebabkan tulang mudah patah. Radioterapi

Pesawat Sinar-X

22

Gb 5. Foto Terapi Rongga Dada

Gb 6. Foto rongga mulut

2. Fungsi Sinar-X sebagai Pengambil Gambar Struktur Molekuler seperti DNA

Pesawat Sinar-X

23

Gb 7. Struktur DNA melalui belauan sinar-x

3. Pengkajian Bintang dalam Astronomi

Gb 8. Imej matahari diambil oleh teleskop sinar-X

4. Pemeriksaan Material dan Analisis Permukaan Teknik pemeriksaan material yang digunakan pada studi advance lab work adalah X Ray Fluoresence (XRF), X Ray Diffraction (XRD) dan Scanning Electron Microscopy Pesawat Sinar-X 24

(SEM) yang dipadukan dengan Energy Dispersive X Ray Analyzer (EDX) pada sampel yang tidak diketahui jenis serta komposisi material tersebut.

BAB IV PENUTUP Kesimpulan 1. Sinar-X dapat terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya elektron oleh pengaruh

gaya inti atom bahan mengalami perlambatan, selain itu sinar-X dapat dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom.

Pesawat Sinar-X

25

2. Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X,

sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur. 3. Perangkat pesawat sinar-X terdiri dari: - Tegangan line - Line Voltage Compensator - Auto Trafo (Automatic Transformer) - Transformator - Tabung sinar-X - Katoda - Anoda - Tube Housing - Windows (jendela tabung) Pasien - Dinding tabung - Rotor - Filter tabung sinar-X - Additional Filter (filter tambahan) - Cassette film X-ray - Intensifying Screen - KV Selector - mA Selector - Space Charge Convensator - Timer - Timer Mekanik - Timer Elektromotor - Timer Elektronik - Spot Film Device - Grid - Collinmator - Meja Pemeriksaan

- Tombol (safety switch dan Expansion diaphragma) 4. Pesawat sinar X banyak digunakan di bidang kesehatan untuk keperluan diagnostik

dan terapi dan di bidang industri, antara lain untuk radiografi. 5. Beberapa contoh penggunaan pesawat sinar-X antara lain:

a.Dibidang pengobatan, pesawat sinar-X dapat digunakan untuk analisis kondisi tulang, penentuan kerapatan tulang dengan Bone Densitometer, dan radioterapi. b. Sebagai pengambil gambar struktur molekuler seperti DNA. c. Pengkajian bintang dalam astronomi. d. Pemeriksaan material dan analisis permukaan

Pesawat Sinar-X

26

DAFTAR PUSTAKA

http://www.batan.go.id/ptkmr/Alara/Alara/01%20Buletin%20Alara%20P3KRBiN/BulAlara %20Vol%202_2%20Des%2098/BAlara1998_02212_007.pdf http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-content/uploads/2008/06/26-toto-edit-269-279.pdf http://electromedicalengineering.blogspot.com/2008/12/dasar-dasar-pesawat-rontgen.html http://labinfo.files.wordpress.com/2008/05/sinar.jpg http://www.fortunecity.com/tattooine/swampthing/221.html http://www.sman2mks.com/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=464 http://soil.faperta.ugm.ac.id/jitl/3.2%202002%2001-06%20sastiono.pdf http://upload.wikimedia.org/wikipedia/id/e/eb/Dental_x-ray.jpg http://radiografer.wordpress.com/2008/06/30/terjadinya-sinar-x/ http://labinfo.wordpress.com/2008/05/14/teknik-pemeriksaan-material-mengguna kan-xrfxrd-dan-sem-eds/

Pesawat Sinar-X

27