MANFAAT DAN BAHAYA SINAR X DAN SINAR LASER DALAM KEHIDUPAN SEHARI - HARI”

MANFAAT DAN BAHAYA SINAR X DAN SINAR LASER DALAM KEHIDUPAN SEHARI - HARI”

Sinar-X

Ditemukan oleh Wilhelm K. Rontgen (1845 – 1923) bulan November tahun 1895 dengan menggunakan elektron-elektron dikeluarkan dari katode dengan cara memanaskan katode (emisi termionik). Sinar ini oleh Rontgen disebut Sinar-X karena pada saat itu Rontgen belum mengetahui sifat sinar tersebut.

Tabung Sinar-X Digunakan Rontgen untuk menemukan Sinar-X yang digunakan untuk memproduksi Sinar-X diciptakan oleh W.D. Coolige dari Lab General Electric tahun 1913.

Sifat-sifatSinar-X           

Banyak bahan dapat beredar ketika ditumbuk oleh Sinar-X Sinar-X dapat menghitamkan pelat potret seperti halnya cahaya tampak Daya tembus Sinar-X bergantung pada jenis bahan yang ditembusnya Sinar-X merambat menurut garis lurus Sinar-X tidak menyimpang dalam medan magnetik / medan listrik Sinar-X dipancarkan ketika sinar katode menumbuk zat padat Karena Sinar-X tidak menyimpang dalam medan magnetik maupun medan listrik, maka Sinar-X jelas tidak mengandung partikel yang bermuatan / Sinar-X lebih mirip dengan cahaya yang tampak. Ternyata Sinar-X termasuk gelombang elektromagnetik punya gelombang (10-12 m – 10-8 m) frekwensi sangat tinggi

Kegunaan Sinar-X

Bidang kedokteran

         Melihat bagian dalam tubuh pasien. Ketika Sinar-X diarahkan langsung ke pasien, sebagian diserap dan sebagian lagi diteruskan. sinar-sinar yang telah melalui pasien  kemudian menumbuk pelat foto yang disimpan didalam sebuah kotak cahaya yang rapat. Perubahan kimia terjadi pada film dan ketika dicuci, derajat kegelapan berbeda dapat dilihat; makin besar radiasi yang diserap, film makin hitam.

1

Kualitas Sinar-X bergantung pada jumlah tulang dan daging yang dilintasi sinar. Tulang menyerap lebih banyak Sinar-X daripada daging dengan ketebalan yang sama. Oleh karena itu, pada film yang telah dicuci, struktur tulang dapat terlihat  sangat jelas. Dengan demikian dokter dapat menentukan dengan tepat letak tulang Yangpatah.

Tahun 1970 teknik baru yang revolusioner yang disebut Computerized Tomography (CT) dikembangkan. Sinar-X yang digunakan memproyeksi seluruh bidang badan pada film Sinar-X digunakan untuk memotret suatu bidang (irisan) tertentu dari badan manusia, bidang-bidang lain untuk dieliminasi (dihilangkan). Dengan  demikian struktur tulang-tulang dan luka-luka yang sebelumnya tidak mungkin divisualkan menjadi dapat dilihat dengan jelas. Prinsip kerja CT, Sinar-X tipis yang diluruskan oleh kalimator (collimator) menembus badan menuju ke sebuah detector yang mengukur intensitas yang diteruskan. Pengukuran dibuat pada sejumlah besar titik-titik sehingga sumber dan detektor dapat digerakkan melalui badan secara bersamaan. Kemudian diputar sedikit terhadap poros badan dan sekali lagi discan (proses mengulangi melintasi suatu permukaan / ruang dengan menggunakan berkas sinar / menggerakkan detektor dengan tujuan menimbulkan beberapa perubahan pada permukaan / ruang untuk mengukur beberapa aktivitas / mendeteksi beberapa benda).

Proses ini diulangi dengan interval 10 – 1800. Intensitas berkas sinar diteruskan untuk sejumlah titik dari tiap scan untuk setiap sudut, dikirim sebuah komputer yang membentuk bayangan dari irisan tertentu pada manusia CT scanning telah menimbulkan perubahan besar pada bidang pengobatan karena memberi sedikit dosis Sinar-X sehingga menghasilkan diagnosa yang lebih tepat. Pasien yang di CT hanya dikenai Sinar-X dengan dosis 20 % daripada yang digunakan pada diagnosa Sinar-X konvensional.

Di bidang lainnya Sinar-X dapat menembus logam dan digunakan industri untuk menemukan cacat pada las dan bungkus logam. Dapat menunjukkan gejala interferensi jika dikenakan pada kristal zat padat dapat mengungkapkan letak atom-atom dalam kristal, sehingga sangat berguna untuk analisa struktur bahan.

Bahaya Sinar-X

Sinar-X memiliki energi yang tinggi, punya efek yang besar pada jaringan hidup. Dapat mengionisasi molekul-molekul, dapat mengganggu fungsi sel yang normal. Sinar-X dengan dosis tinggi dapat mengakibatkan kanker dan lahir cacat (karena terlalu lama)

.

	2

 

L A S E R

Atom cenderung berada pada tingkat energi yang rendah. Pada suhu 0 (nol) k semua atom berada pada tingkat energi yang paling rendah, yang disebut tingkat dasar Jika cahaya sebesar hf = E2 – E1, maka atom dapat berpindah dari tingkat energi E1 ke E2, perpindahan ini disebut absorpsi.

Karena atom cenderung berada pada tingkat energi yang lebih rendah, maka atom tersebut berada di E2 selama beberapa saat (selama “waktu tunggal”), atom akan turun ke E, turunnya atom ini dapat dengan melepaskan energi melalui tumbukan, panas / cahaya. Jika penurunan tingkat energi terjadi dengan sendirinya melalui pemancaran cahaya, maka gejala ini disebut emisi spontan.

Misalkan banyak atom telah naik ke tingkat E2 dan belum sempat turun kembali ke tingkat E1 . semua atom ini sangat ingin untuk turun ke bawah. Pada keadaan ini datang cahaya dengan energi E2 – E1 maka cahaya ini bertindak sebagai pemicu yang meruntuhkan atom tadi ke E1 sambil mengeluarkan sejumlah besar cahaya. Gejala ini disebut emisi terangsang Pada emisi terangsang terjadi penguatan cahaya karena sedikit cahaya yang datang menyebabkan keluarnya cahaya dalam jumlah jauh lebih besar. Hal ini prinsip pembangkitan sinar laser. LASER berasal dari singkatan dari (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) atau penguatan cahaya dengan pancaran radiasi karena rangsangan

.PEMBUATAN LASER DAN SIFAT * LASER

Laser dibuat dalam tabung pelucutan listrik sama dengan tabung lucutan lampu neon (TL) yang mengandung 2 jenis gas (15 % helium dan 85 % neon). Sistem otomer dibuat dari atom * helium dan neon. Dengan 3 tingkat energi yakni E1 , E2 dan E3 .

3

Sebelum muatan diaktifkan, atom * tidak tereksitasi. Tingkat energi E1 terisi elektron. Ketika suatu tegangan tinggi diberikan antara ujung * tabung, terjadilah pelepasan muatan didalamnya. Elektron * dieksitasi ke tingkat * energi E3 dan E2 . Dalam waktu singkat (10-8 dt) elektron * pada tingkat E3 jatuh ke tingkat E2 . Tingkat energi E2 ini dinamakan metastabil (metastable state) adalah keadaan saat elektron * dapat tinggal dalam waktu relatif lama (10-3 dt) dibanding dengan (10-8 dt).

Karena E2 punya kemampuan untuk menahan elektron tinggal lebih lama, maka tingkat E2 terisi elektron * dalam jumlah besar. Akhirnya tingkat E2 memiliki lebih banyak elektron daripada tingkat E1 . Keadaan ini disebut infersi populasi (population inversion) adalah keadaan yang menunjukkan tingkat E1 yang seharusnya memiliki lebih banyak elektron daripada E2 , dan sebaliknya.
Laser adalah gelombang-gelombang cahaya yang koheren yang memiliki 4 sifat, yaitu

Koheren.
Monokromatik.
Intensitassangattinggi.
Mempunyaisatuarahtertentu.

PENGGUNAAN LASER

Terdapat berbagai jenis laser, dari orde beberapa mW (laser yang digunakan dalam sistem audio laser disk) hingga beberapa juta watt (laser yang dikembangkan untuk senjata).

BidangKedokteran

Sifat laser yang dapat menghasilkan sinar monokromatik (yang tipis) sangat berguna dalam pembedahan sebagai “pisau”. Kelebihan “pisau laser” dibandingkan dengan pisau bedah konvensional adalah bahwa sinar laser memotong sekaligus menggumpalkan darah pada saat yang bersamaan, sehingga mengurangi pendarahan.
Laser juga digunakan untuk memilik jaringan-jaringan yang rusak, misalkan dalam pemusnahan tumor dan kanker kulit Sifat atau fakta bahwa gelombang laser yang berbeda dapat diserap oleh jaringan-jaringan tertentu digunakan pada operasi (bedah) mata untuk mengatasi keadaan mata yang membesar, yang disebut glaucoma. Glaucoma disebabkan tekanan cairan (fluida) yang tinggi dalam mata, hal ini dapat mengarah pada kerusakan saraf optik, yang akhirnya menyebabkan kebutaan.

4

Suatu operasi laser sederhana (iredectomy) dapat “membakar” untuk membuka sebuah lubang tipis dalam selaput yang tersumbat, sehingga tekanan cairan yang merusak, dapat diperkecilSifat laser yang menghasilkan berkas sinar yang tipis tetapi intensitasnya cukup untuk menguapkan apa saja yang dilaluinya juga digunakan dalam pengobatan suatu retina yang lepas dari koroid. Suatu letusan radiasi laser yang singkat merusakkan permukaan kecil retina, dan bekas luka.

 Jaringan yang dihasilkan dapat “mematri” retina kembali pada koroid Pada bulan Juli 1995, rumah sakit mata di Jakarta telah tersedia alat yang disebut Excimer Laser.

Digunakan untuk mengoreksi cacat mata miopia (rabun jauh). Penderita miopia panjang sumbu bola mata tidak seimbang dengan lengkung korneanya, sehingga sinar yang masuk ke mata menghasilkan bayangan yang tidak dapat jatuh tepat di retina. Akibatnya pandangan matapun menjadi buram jika melihat benda-benda jauh, dan harus dikoreksi dengan kaca mata atau lensa kotak Dengan excimer laser, bentuk kornea mata dikoreksi sehingga akhirnya bayangan bisa tepat jatuh di retina. Artinya kalau kita berkacamata tebal, maka setelah dikoreksi dengan excimer laser, kita tidak perlu lagi memakai kacamata. Keberhasilan excimer laser sekitar 96 persen. Excimer laser juga dapat digunakan untuk mengoreksi astigmatisma dan kekeruhan kornea yang jika tidak ditangani bisa membawa kebutaan Laser juga membantu para dokter gigi merapikan gigi pasien yang berantakan, mengobati luka penderita kencing manis (diabetes), dan bahkan juga dapat terangsang produksi sperma pria yang mandul. 

sumber : http://smart-fisika.blogspot.com/2012/01/manfaat-dan-bahaya-sinar-x-dan-sinar.html

Diposkan oleh jumra jum di 02.41

PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL

PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL

Radiology Dasar

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 elektron-elektron 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, 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 . 

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 N_3.  N₂ di paralel dengan C diseri dengan N_3. Masukkan / input disebut Ek₁ dan keluaran / output disebut Ek_2.

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 90^o sedangkan pada C arus akan mendahului tegangannya rebasar 90^o. 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

a.       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   untuk mengfokuskan jalannya electron dari anoda ke katoda.

Katoda juga bisa berupa :

a. Single focus

b. Double focus

Maksud digunakannya double focus agar dapat melayani pengunaan mA(arus) yang berbeda-beda. 

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 elektron-elektron 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   à berada diluar patient table

-          x ray tube under table à 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.

Foto Rontgen dan Cara Kerja Sinar-X

---

Terbit: Selasa, Februari 17, 2015 | Momang Yusuf | No comments

---

Ads by Google

Alkisah, seorang fisikawan Jerman bernama Wilhelm Conrad Röntgen sedang melakukan eksperimen dengan berkas elektron dalam sebuah tabung pengosongan gas. Tiba-tiba dia mengamati peristiwa berpendarnya sebuah layar fluoresen miliknya yang kebetulan ada di dekat tabung pengosongan gas itu saat berkas elektron dinyalakan. Dalam keadaan normal, peristiwa pendaran layar fluoresen itu bukanlah sesuatu yang aneh, mengingat material fluoresens adalah material memang akan berpendar sebagai reaksi terhadap sebuah gelombang elektromagnetik. Tetapi, pada peristiwa yang dialami Röntgen tersebut, dia sebenarnya telah menutupi tabung pengosongan gasnya dengan sebuah karton yang cukup tebal dan diberi warna hitam. Asumsinya, dengan karton tebal hitam itu radiasi eletromagnet tidak dapat keluar karena diblok oleh karton tebal.

Röntgen mencoba menempatkan berbagai-bagai benda antara tabung dengan layar fluoresen. Hasilnya adalah layar masih tetap berpendar. Yang paling mengejutkan, Röntgen meminta istrinya menempatkan tangannya di antara tabung dan layar, dan hasilnya adalah sebuah siluet bayangan tulang tangannya, lengkap dengan cincin yang melingkar di jari manis Ny. Röntgen. Begitulah asal mula ditemukannya sebuah jenis sinar, yang oleh Röntgen disebutnya dengan sinar-X, yang memiliki arti penting dalam dunia kedokteran.

Sinar-X, yang ditemukan tanpa sengaja itu, digunakan untuk melakukan foto Röntgen di rumah sakit. Dengan foto itu, dokter dapat melihat menembus daging pasien untuk memeriksa bagian tulang yang patah atau retak, atau benda-benda yang mungkin menyangkut di tenggorokan pasien, dengan kemudahan yang luar biasa.

Apa itu sinar-X? Bagaimana bisa ia menembus bahan-bahan tertentu?

Sinar-X pada hakikatnya “bersaudara” dengan cahaya tampak. Yaitu cahaya yang menyebabkan kita dapat melihat sekeliling kita. Mereka adalah bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik dan kita tahu bahwa gelombang elektromagnetik ini terdiri atas paket-paket energi yang disebut foton. perbedaan antara sinar-X dengan cahaya tampak terletak pada energi foton yang menyusunnya, dan energi foton ini berkaitan dengan panjang gelombangnya. Energi foton sinar-X lebih besar dibandingkan energi foton cahaya tampak. Karena energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya, maka bisa dikatakan bahwa panjang gelombang foton sinar-X lebih pendek dibandingkan panjang gelombang foton cahaya tampak. Sayang sekali mata kita hanya mampu menangkap panjang gelombang tertentu yang kebetulan panjang gelombang tersebut hanya dimiliki oleh cahaya tampak sehingga kita tidak mampu melihat sinar-X itu.

Baik foton sinar-X maupun foton cahaya tampak, keduanya dihasilkan oleh perpindahan elektron dalam atom. Kita tahu bahwa elektron menempati tingkat-tingkat energi tertentu, yang kita sebut orbital, di sekeliling inti atomnya. Jika sebuah elektron jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, maka elektron ini harus mengeluarkan sejumlah energi tertentu, dan energi ini dilepaskan dalam bentuk foton. Besar energi foton yang terlepas bergantung pada seberapa dalam orbit yang dituju elektron tersebut.

Pada saat sebuah foton menumbuk atom lain, atom yang ditumbuk akan menyerap energi foton yang menumbuknya dan memicu sebuah elektron dalam atom tersebut untuk bergerak ke orbit yang lebih tinggi. Satu syarat yang harus dipenuhi untuk hal itu, yaitu energi foton yang menumbuk atom harus sama dengan selisih antara dua orbit elektron. Jika tidak demikian, foton tersebut tidak mampu menggeser elektron atom itu.

Atom-atom kulit tubuh kita menyerap foton cahaya tampak dengan sangat baik. Energi yang dimiliki oleh foton cahaya tampak tersebut klop dengan selisih tingkat energi antar atom-atom penyusun kulit kita. Untuk jenis gelombang elektromagnetik lain, misalnya gelombang radio energi yang dimiliki oleh foton-fotonnya tidak mencukupi untuk dapat membuat elektron atom tubuh berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Itulah sebabnya gelombang radio akan menembus hampir semua material. Sinar-X juga mampu menembus banyak material (bahan) tetapi bukan karena energi yang dimilikinya kurang, melainkan karena energi yang dimiliki oleh foton-fotonnya justru sangat besar. Energi foton sinar-X bahkan bisa menyebabkan elektron atom terlempar keluar dari atom. Beberapa energi dari foton sinar-X dapat memisahkan elektron dari atom, dan sisanya menyebabkan elektron melayang di udara. Atom yang lebih besar lebih mudah menyerap foton sinar-X, karena atom yang lebih besar tersebut memiliki selisih tingkat-tingkat energi yang lebih besar pula. Sedangkan atom-atom yang lebih kecil, dimana selisih antara tingkat-tingkat energi elektronnya (orbit) kecil, lebih sulit menyerap sinar-X; yang berarti lebih mudah ditembus sinar-X.

Lapisan kulit kita yang lunak tersusun atas atom-atom yang kecil, sehingga tidak dapat menyerap sinar-X atau meneruskan sinar-X dengan baik. Atom-atom kalsium yang merupakan atom penyusun tulang kita memiliki atom yang jauh lebih besar sehingga atom-atom tersebut menyerap sinar-X sehingga tulang sulit ditembus sinar-X. Untuk menggunakan sinar-X dalam melakukan foto Rontgen dalam bidang kedokteran, diperlukan alat pemancar sinar-X. Bagaimana pemancar sinar-X ini bekerja?

Cara Kerja Mesin Sinar-X

Bagian utama dari mesin sinar-X adalah sepasang elektrode, yaitu katode dan anode, yang ditempatkan dalam sebuah tabung kaca yang divakumkan. Katode terbuat dari sebuah filamen yang dipanaskan, seperti yang biasa ditemukan pada lampu pijar model lama. Arus listrik pada mesin pemancar sinar-X dilewatkan melalui filamen ini sehingga filamen tersebut menjadi panas. Akibatnya, elektron-elektron terpancar dari permukaan filamen tersebut. Anode yang bermuatan positif, dibuat dari bahan tungsten berbentuk lingkaran datar, menarik elektron-elektron tersebut membentuk berkas elektron dari katode ke anode dalam tabung.

Antara katode dan anode diberi beda potensial yang sangat besar, sehingga berkas elektron mengalir dalam tabung dengan energi yang sangat tinggi. Ketika elektron berenergi tinggi ini menumbuk atom tungsten di anode, sebuah elektron yang berada pada orbit yang relatif rendah dari atom tungsten tersebut akan terlempar meninggalkan tempatnya. Elektron lain yang berada di orbit yang lebih tinggi akan segera jatuh mengisi tempat kosong di orbital yang lebih rendah yang telah ditinggalkan elektron. Karena elektron jatuh dari orbital yang lebih tinggi ke orbital yang lebih rendah, maka dalam proses ini akan dilepaskan foton. pada peristiwa ini, elektron yang jatuh tersebut berasal dari tingkat energi yang jauh lebih tinggi, sehingga foton yang dihasilkan juga merupakan foton dengan energi yang cukup tinggi, yaitu foton-foton sinar-X.

Sumber gambar: HowStuffWorks

 Elektron yang bebas juga dapat menghasilkan foton tanpa menumbuk sebuah atom. Hal ini terjadi karena sebuah inti atom yang menarik elektron yang bergerak bebas akan menyebabkan elektron yang bergerak tersebut akan mengalami perlambatan. Perlambatan atau pengurangan kecepatan tersebut terjadi dengan cara yang cukup cepat. Perubahan kecepatan ini akan menyebabkan dilepaskannya energi dalam bentuk foton sinar-X.

Sumber gambar: HowStuffWorks

Peristiwa tumbukan yang sangat kuat dalam proses pembentukan sinar-X akan menimbulkan panas. Untuk menghindari terjadinya pelelehan pada anode akibat panas ini, pada mesin pemancar sinar-X terdapat sebuah motor yang memutar anode. Dengan demikian, berkas elektron tidak selalu menumbuk bagian anode yang sama. Selain itu dalam mesin juga terdapat minyak pendingin yang berfungsi menyerap panas.

Di sekeliling alat penghasil sinar-X ini, dipasangi sebuah penghalang tebal dari bahan timbal. Ini untuk menjaga agar sinar-X tidak keluar memancar ke segala arah. Untuk menyalurkan berkas sinar-X yang dihasilkan, dibuat sebuah lubang kecil di bagian lapisan penghalang tersebut. Sebelum sinar-X ini mengenai tubuh pasien yang akan difoto, sinar-X ini akan melewati sejumlah penyaring (filter) sesuai dengan kebutuhan.

Sebuah kamera di sisi lain pasien akan merekam pola sinar-X yang melewati tubuh pasien. Kamera sinar-X ini menggunakan teknologi film yang sama dengan kamera film biasa (bukan kamera digital). Bedanya adalah reaksi kimia pada film foto disebabkan oleh sinar-X bukan sinar cahaya tampak seperti pada kamera film biasa.

Umumnya dokter menggunakan secara langsung hasil foto Rontgen tersebut dalam bentuk film negatif. Anda pernah melihat film negatif dan cara kerjanya bukan? Kita biasa menyebut film negatif tersebut dengan istilah klise foto. Pada film negatif ini, bagian yang terkena banyak cahaya akan tampak lebih hitam dibandingkan dengan bagian yang lebih sedikit dikenai cahaya. Benda-benda yang keras, seperti tulang, akan tampak putih pada film sedangkan benda-benda yang lebih lunak, misalnya kulit, akan tampak hitam atau abu-abu.

Berbahayakah sinar-X bagi tubuh kita?

Sinar-X merupakan sebuah perangkat penting dalam dunia kedokteran karena memungkinkan seorang dokter seorang pasien tanpa harus membedahnya. Akan jauh lebih mudah dan aman untuk memeriksa sebuah tulang dengan menggunakan sinar-X ketimbang membedah kulit dan daging untuk memeriksa tulang tersebut.

Namun demikian, sinar-X yang berlebihan akan membahayakan tubuh kita. radiasi sinar-X merupakan salah satu jenis radiasi ionisasi, yaitu radiasi yang dapat menyebabkan atom mengalami ionisasi. Jika sebuah cahaya normal mengenai atom, cahaya tersebut tidak dapat mengubah atom yang dikenainya secara signifikan. Lain halnya jika sinar-X yang mengenai sebuah atom. Jika sinar-X menumbuk sebuah atom, elektron atom tersebut dapat terlempar keluar meninggalkan atom sehingga membentuk ion, yaitu atom yang bermuatan listrik. Elektron yang terlempar menjadi bebas dan dapat menumbuk atom lainnya sehingga menghasilkan lebih banyak ion lagi.

Ion bermuatan listrik ini dapat menghasilkan reaksi kimiawi yang tidak biasa dalam sel. Bahkan dapat merusak rantai DNA kita. sel yang mengalami kerusakan DNA akan mengalami kematian atau mengalami mutasi. Semakin banyak DNA yang mati, maka tubuh akan menimbulkan berbagai jenis penyakit. Jika DNA mengalami mutasi, sel-sel dapat mengalami kanker, dan kanker ini dapat menyebar. Jadi, meskipun sinar-X ini sangat berarti dalam dunia medis, Anda harus berhati-hati agar tidak terlalu sering melakukan foto Röntgen