BAGAIMANA TERJADINYA SINAR X PADA ALAT RONTGEN?

Sering kita mendengar pemeriksaan dengan foto rontgen. Biasanya foto rontgen dilakukan untuk diagnosa sakit paru-paru, patah tulang bahkan dengan teknologi semakin canggih yaitu computerize di ciptakan alat rontgen untuk scanning tubuh yaitu CT Scan (Computer Tomography Scan). Kemudian pertanyaannya adalah bagaimana foto rontgen ini terjadi?. Foto rontgen ini terbentuk berawal karena adanya sinar-x.

Sinar-x

Gambar Foto Rontgen Torax

Rontgenatau x-ray adalah termasuk salah satu gelombang elektromagnetik. Cahaya tampak juga termasuk gelombang elektromagnetik, sedangkan rontgentidak tampak oleh mata. Namun panjang gelombang dari x-ray sangat kecil sehingga frekuensi yang dimiliki x-ray sangat tinggi sehingga menyebakan energi yang dimilikinya pun cukup besar. Rontgenmempunyai ukuran panjang mulai dari 0,01 sampai 10 nanometer dengan frekuensi mulai dari 30 petaHertz sampai 30 exaHertz dan mempunyai energi mulai dari 120 elektroVolt hingga 120 kilo elektroVolt.

Gambar skala frekuensi rontgendan cahaya tampak

Proses Terjadinya Sinar-x

Proses terjadinya rontgenpada rontgen memerlukan beberapa komponen, yaitu:

1.    Tabung sinar-x

Tabung rontgenadalah tabung hampa udara yang terbuat kaca tahan panas. Didalamnya terdapat anoda dan katoda. Biasanya katoda berupa kawat filament  (kutub negatif) dan anodanya sebagai kutub positif berupa target. Ada dua jenis anoda yaitu stationary anoda (anoda yang tidak bergerak) dan rotating anoda (anoda yang berputar)

2.    Filament

Filamen terdapat pada katoda yang merupakan sumber elektron

3.    Listrik tegangan tinggi

Antara anoda dan katoda dalam tabung rontgendiberi tegangan yang cukup tinggi (Kilo Volt) sehingga elektron-elektron bebas pada filament ketarik ke anoda.

Elektron dengan kecepatan tinggi (karena ada beda potensial  KVolt) yang mengenai target anoda, elektron  tiba-tiba akan mengalami pelemahan yg sangat darastis oleh target sehingga menimbulkan sinar-x. Rontgenyang terjadi ini dinamakan “rontgenbrehmsstrahlung”. Sedang kan muatan (elektron) yang bergerak dengan kecepatan tinggi (mengalami percepatan) karena adanya beda potensial akan memancarkan radiasi elektromagnetik dan energi elektron cukup tinggi ini masuk radiasi elektromagnetik dalam range sinar-x.Tetapi rontgenjenis ini tidak dipergunakan untuk XRD (X-Ray Difraction)

Gambar tabung x-ray

Blok Diagram Alat Rontgen

Gambar blok diagram alat x-ray

Dari gambar blok diagram dapat dilihat bahwa alat rontgen penghasil sinar-x terdiri atas:

1.  Tabung sinar-x

Tabung rontgen berisi filament yang juga sebagai katoda dan berisi anoda. Filamen terbuat dari tungsten, sedangkan anoda terbuat dari logam anoda (Cu, Fe atau Ni).

2.  Trafo Tegangan Tinggi

Trafo tegangan tinggi berfungsi pelipat tegangan rendah dari sumber menjadi tegangan tinggi antara 30 kV sampai 100 kV. Pada trafo tegangan tinggi terdapat minyak sebagai media pendingin. Trafo tegangan tinggi berfungsi menghasilkan tegangan tinggauntuk mempercepat elektron di dalam tabung.

3.  Sistem Kontrol

Sistem kontrol berfungsi sebagai pengatur  parameter  pada pengoperasian alat sinar-x. Sistem kontrol terbagi menjadi 5 bagian yaitu :

a. Power supplay (Catu daya DC )

b. Pengatur tegangan (kV) pada primer High Tension Trafo (HTT)

c. Pengatur arus (mA) pada bagian trafo filament

d. Pengatur waktu pencitraan/timer(S)

e. Kendali sistem

f. Catu daya AC dari sumber PLN yang masuk ke autotrafo.

Citra foto rontgen

Bagaimana terbentuknya citra pada foto rontgen?. Penyerapan sinar-x oleh tubuh manusia pada proses foto rontgen dapat dijelaskan sebagai berikut: tubuh manusia dibentuk oleh unsur-unsur  yang komplek. Oleh karena itu, penyerapan sinar-x oleh tubuh pada proses foto rontgen tidaklah sama, misalnya tulang akan lebih banyak menyerap sinar-x dibanding dengan otot atau daging. Citra pada film rontgen terbentuk karena terjadi perbedaan intensitas sinar-x yang datang ke film setelah menembus bagian tubuh yang difoto. Bagian tubuh yang lebih rapat dan mengandung unsur kimia tertentu dapat bereaksi dengan sinar-x dan menyebabkan kuantitas sinar-x yang sampai ke film menjadi berkurang. Contoh kasusnya adalah pada pemotretan organ tulang. Tulang mengadung banyak unsur kimia kalsium (Ca) dan unsur kalsium menyerap banyak partikel sinar-x sehingga menyebabkan berkurangnya sinar-X yang sampai di film pada daerah yg terhalangi tulang tersebut. Hasilnya adalah citra berwarna putih sebagai gambaran tulang pada film, sedangkan organ lainnya akan dilewatkan begitu saja dan menghitamkan film.

Kegunaan x-ray dibidang Kesehatan

Sinar-x atau x-ray banyak digunakan dibidang kesehatan yaitu antara lain:

1.    Foto Rontgen

Yaitu digunakan untuk keperluan diagnostik pemeriksaan kondisi organ tubuh seperti paru-paru pada foto torax, diagnosa tulang retak atau patah dll.

2.    Radioterapi

Sinar-x ini digunakan untuk terapi kanker. Karena memiliki energy yang besar sehingga sinar-x mampu menembus sel-sel tubuh termasuk sel-sel kanker. Sehingga dengan dosis tertentu dapat membunuh sel-sel kanker

3.    CT Scan

Dengan menggunakan teknik tomography sinar-x ini dapat digunakan untuk mengambil citra potongan (slice) bagian organ tubuh. Dengan teknik ini dapat mengetahui lokasi, dimensi kelainan pada organ tubuh seperti kanker atau mungkin pendarahan dalam otak.

Daftar Pustaka:

Webster, J. G. (2010). Medical Instrumentation Application and Design. Danvers, USA: John Wiley & Son, INC.

http://manggala31.blogspot.com

http://futurummechanicis.blogspot.com

Mohamad Sofie, ST, MT. 
Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang
Organisasi:
DPD Ikatemi Jawa Tengah
Gakeslab Jawa Tengah
Alfakes Pusat