MAKALAH
FISIKA
MODERN
SINAR –X
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang
Pada era globalisasi, banyak manusia
memanfaatkan teknologi khususnya dibidang kesehatan untuk membantu pengobatan.
Di sisi lain keamanan tehnologi harus lebih diperhatikan sepuya tidak merugikan atau memperburuk keadaan.
Salah satu
teknologi yang dikembangkan dikalangan kesehatan atau ahli medis untuk
mengobati pasienya adalah Sinar X. Ahli medis menggunakan Sinar X untuk
memotret kedudukan tulang atau organ dalam tubuh manusia.
Sinar-X mempunyai daya tembus yang
cukup tinggi terhadap bahan yang dilaluinya. Dengan demikian sinar X dapat
dimanfaatkan sebagai alat diagnosis dan terapi di bidang kedokteran . Perangkat
sinar X untuk diagnosis disebut dengan
photo Rontgen sedangkan yang untuk terapi disebut Linec (Linier Accelerator).
Dengan perkembangan teknologi maka photo Rontgen dapat di tingkatkan fungsinya
lebih luas yaitu melalui alat baru yang disebut dengan CT. Scan (Computed
Tomography Scan). Adanya peralatan yang menggunakan sinar X maka akan
membantu dalam mendiagnosis dan pengobatan (terapi) suatu penyakit, sehingga
dapat meningkatkan kesehatan manusia.
Tetapi apakah penggunaan Sinar X itu tidak
berbahaya bagi manusia. Padahal daya tembus Sinar X cukup besar, apakah jaringan
tubuh manusia aman ketika terkena paparan dari
sinar-x terlalu lama. Sinar X juga merupakan salah satu gelombang
elektromaknetik yang dimana radiasi dari gelombang elektromaknetik bisa membahayakan
kesehatan manusia.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut rumusan masalah
yang dapat diangkat antara lain sebagai berikut:
1. Apa pengertian Sinar X?
2. Bagaimana Sejarah sinar X ?
3. Bagaimana cara kerja Sinar X?
4. Bagaimana
sifat-sifat sinar X?
5. Apa mamfaat Sinar X?
6. Apa bahaya radiasi Sinar X?
C. Tujuan
Tujuan dari penuliasan makalah ini adalah, sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui apa pengertian Sinar X
2. Untuk mengetahui bagaimana sejarah Sinar X
3. Untuk mengetahui bagaimana cara kerja Sinar X
4. Untuk mengetahui sifat-sifat sinar X
5. Untuk mengetahui apa mamfaat Sinar X
6. Untuk mengetahui bahaya radiasi Sinar X
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Sinar X
Sinar X atau
sinar roentgen adalah gelombang
elektromagnetik yang dapat menembus benda- benda lunak seperti daging dan
kulit akan tetapi tidak dapat menembus tulang, gigi dan logam karena hanya
memilki panjang gelombang 10-8 sampai 10-12
dan frekuensi sekitar 1016 sampai 1021 Hz.
Sinar X adalah gelombang elektromagnetik dari elektron yang menabrak
atom dengan
kecepatan tinggi.
Sinar X merupakan pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan
gelombang radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang
gelombang yang sangat pendek sehingga dapat menembus benda-benda.
B. Sejarah Sinar X
Sinar X pertama kali oleh fisikawan berkembangsaan
jerman wilhelm C. roentgen pada tanggal 8 november 1895. Saat itu
roentgen bekerja mengunakan tabung. 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 tak 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 cyanide yang kebetulan
berada didekatnya. Jika sumber listrik dipadamkan, maka cahaya pendar pun
hilang. Roentgen segera mennyadari bahwa sejenis sinar yang tidak kelihatan
telah muncul dari dalm tabung sinar katoda. Karena sebelumnya tidak pernah
dikenal. Maka sinar ini diberi nama sinar X. namun untuk menghargai jasa beliau
dalam penemuan ini maka sering kali sinar X itu dinamai dengan sinar roentgen.
Nyala hijau yang terlihat oleh crookes dan roentgen akhirya diketahui bahwa
sinar tersebut tak lain adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding
kaca pada tabung sewaktu electron menabrak dinding itu. Sebagai akibat
terjadinya pelucutan listrik melalui
gas yang masih tersisa didalam tabung. Pada saat yang bersamaan electron 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 electron
dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom.
Rasa penasaran roentgen dengan penemuan
yang tidak disengaja, roentgen ingin memusatkan perhatiannya untuk meneliti sinar X lebih dalam lagi dan dari
penelitian itu beliau mendapatkan bahwa sinar X dapat menembus berbagai materi yang tidak
dapat ditembus oleh sinar tampak seperti sinar lampu. Disamping itu, roentgen juga bisa
melihat bayangan tulang tangannya pada layar yang terpendar dengan cara
menempatkan tangannya diantara tabung sinar katoda dan layar. Dari hasil
penyelidikan berikutnya roentgen mengetahui bahwa sinar X dapat merambat
lurus dan tidak
dibelokan baik oleh medan listrik maupun medan magnet. Atas jasa Roentgen dalam menemukan dan
mempelajari sinar X, dan pada tahun 1901 beliau dianugerahi hadiah nobel bidang
fisika yang untuk pertama kalinya diberikan dalam bidang ini.
Dari proses terjadinya sinar X dapat dibedakan menjadi dua
yaitu:
1. sinar X bremsstrahlung
sinar X bremsstrahlung adalah
gelombang elektromagnetik yang terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya elektron
oleh pengaruh gaya inti atom bahan mengalami perlambatan.
Sinar X bremsstrahlung mempunyai
energi paling tinggi sama energi kinetik partikel bermuatan pada waktu
terjadinya perlambatan.
Gambar. Eksitasi elektron sinar X
Ketika 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 tergantung pada arah pancarannya.
Gambar. Proses
pembetukan sinar X memakai tabung katoda-anoda
Sinar X bremsstrahlung dapat dihasilkan melalui pesawat
sinar X atau pemercepat partikel.
Pada dasarnya pesawat sinar X tersiri dari tiga bagian
utama, yaitu tabung sinar X, sumber tegangan tinggi yang menentu tegangan
listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar X, dan unit mengatur. Bagian
pesawat sinar X yang biasa 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 dipanasi oleh arus listrik bertengan 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 randah
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 sehungga 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 batas tertentu,
tegangan tabung juga dapat mempengaruhi arus tabung. Arus tabung dalam sistem
pesawar sinar X biasanya hanya memunyai tingkat besaran dalam milliampere (mA),
berbeda dengan arus filamen yang besarnya dalam tingkat ampere
2. sinar X
karekteristik
sinar X
karekteristik
adalah energy yang khas untuk setiap jenis
atom yang terbentuk dalam proses perpindahan elektron-eloktron atom dari tingkat
energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat yang lebih rendah, misalnya dalam
proses lanjutan efek foto listrik. Sinar X karekteristik yang terbentuk
dengan cara sepeti ini mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara
kedua tingkat energi yang berkaitan. sinar X karekteristik mempunyai
energi farik
dan Sinar x
karekteristik yang timbul oleh perpindahan elektron dari suatu tingkat energi
menuju ke lintasan k, disebut sinar x garis k, sedangkan yang menuju ke
lintasan l, dan Seterusnya.
C.
Cara kerja sinar X
Dalam kehidupan sekarang atau masa
modern, penciptaan sinar X tak lagi mengandalkan
mekanisme tabung crookes, melainkan dengan mengunakan pesawat sinar X modern.
Pesawat sinar X modern pada dasarnya membangkitkan sinar X dengan menghantam target logam
dengan elektron berkecepatan tinggi sehingga menghasilkan energi tinggi juga, dan
mampu menembus elektron-elektron orbital luar pada materi target hingga
menumbuk elektron orbital pada kulit k (terdekat dengan inti atom).
Elektron yang tertumbuk akan
terpental dari orbitnya, meninggalkan hole pada tempatnya semula. Hole yang
ditinggalkannya itu akan diisi oleh elektron dari kulit luar dan proses itu
melibatkan pelepasan foton (cahaya elektromagnetik) dari elektron pengisi
tersebut. Foton yang keluar itulah yang kemudian disebut sinar X karekteristik.
Adapun mekanisme lain yang
mungkin terjadi adalah emisi foton yang dialami oleh elektron cepat yang
dibelokkan oleh inti atom target atas konsekuensi dari intekraksi coulomb
antara inti atom target dengan elektron cepat. Proses pembelokkan ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan emisi
energi berupa foton. Mekanisme ini disebut bremsstrahlung (bahasa jerman dari
“radiasi pengereman”).
Gambar. Proses produksi dinar X
Seperti terlihat pada gambar ilustrasi, beda potensial
antara anoda dan katoda dibuat sedemikian rupa sehingga mencapai angka yang
cukup untuk membuat elektron melompat dengan kecepatan tinggi setelah katoda
diberi energi 1000 volt. Setelah elektron pada katoda melompat dan menghantam
filamen pada anoda, terjadilah sinar X yang terjadi dengan mekanisme sinar X
karekteristik ataupun bremsstrahlung. Karena filamen pada anoda dimiringkan ke
bawah, foton sinar X akan menuju ke bawah, keluar dari pesawat sinar X lalu
melewati jaringan yang dipotret. Bayangan akan terbentuk pada film yang
diletakkan di bawahnya
D. Sifat- sifat sebagai berikut:
1)
Mempunyai daya tembus yang
tinggi sampai mampu menembus bahan dengan daya tembus yang sangat besar, dan
digunakan dalam proses radiografi.
2)
Mempunyai panjang gelombang
yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang gelombang yang kelihatan.
3)
Mempunyai efek fotografi.
Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah diproses di kamar gelap.
4)
Mempunyai sifat
berionisasi. Efek primer sinar X apabila mengenai suatu bahan atau zat akan
menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut.
5)
Mempunyai efek biologi.
Sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan biologi pada jaringan. Efek
biologi ini digunakan dalam pengobatan radioterapi.
E. Manfaat Sinar X
Mamfaat Sinar X pada kehidupan manusia yaitu
sebagai berikut:
1. Bidang
Kesehatan
a. Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal
sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang
lebih tumpat seperti tulang.
Gambar. foto
sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengdeteksi tulang yang patah dan mempelihatkan keadaan organ-organ dalam
badan.
b.
Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan
sel-sel kanser. Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi.
a. mengetahui kecacatan dalam struktur binaan atau bahagian-bahagian dalam mesin dan
engin.
b. memperbaiki rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan tekanan tinggi.
c. memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.
3. Dalam bidang penyelidikan
a.
Penyelidikan Sinar-X
digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom
dalam suatu bahan hablur.
4. Kegunaan lainnya
a.
Sinar X digunakan untuk mengesahkan pada suatu lukisan atau objek seni
purba benar atau tiruan.
b.
Dilapangan kapal terbang, sinar X digunakan untuk memeriksa barang atau
beg penumpang.
F. Bahaya Radiasi Sinar X
Walaupun sinar-X sangat berguna kepada manusia, tetapi pemakaian secara berlebihan kepada
sinar X dapat
menyebabkan yaitu:
a. pemusnahan sel-sel dalam badan
b. perubahan
struktur genetik suatu sel
c. penyakit kanser barah
d. kesan-kesan
buruk seperti rambut gugur
e. kulit menjadi merah dan berbisul
f. radiasi sinar X dapat membunuh monosit (salah satu jenis sel darah
putih) yang terdapat pada dinding arteri sehingga dapat mengakibatkan meningkatnya kadar monocyte chemo-attractant protein
1 (MCP-1) yang dapat mengarah kepada penyakit kardiovaskular.
g. kanker.
Selain penyebab yang disebutkan diatas ada beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena terpapari
sinar-X segera teramati beberapa saat setelah penemuan kedua jenis radiasi
tersebut yaitu berupa kerontokan rambut
dan kerusakan kulit. Pada tahun 1897 di Amerika Serikat dilaporkan adanya 69
kasus kerusakan kulit yang disebabkan oleh sinar-X, sedang pada tahun 1902
angka yang dilaporkan meningkat menjadi 170 kasus. Pada tahun 1911 di Jerman
juga dilaporkan adanya 94 kasus tumor yang disebabkan oleh sinar X. Meskipun beberapa efek
merugikan dari sinar X telah teramati, namun upaya perlindungan terhadap bahaya penyinaran
sinar X belum terfikirkan.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Sinar X pertama kali oleh fisikawan berkembangsaan
jerman wilhelm C. roentgen pada tanggal 8 november 1895 yang
merupakan pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang
radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang gelombang yang
sangat pendek sehingga dapat menembus benda-benda. 10-8 sampai 10-12
dan frekuensi sekitar 1016 sampai 1021 Hz menembus benda-
benda lunak seprti kulit. Dan proses
terjadinya dibagi menjadi dua yaitu sinar X bremsstrahlung dan sinar X
karekteristik.
Sinar X memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia terutama dibidang
kesehatan, perindustrian dan penyelidikan. Dibalik manfaat sinar X yang banyak
juga terdapat dampak atau bahaya seperti, kanker, rambut rontok dan kerusakan
pada kulit.
B.
Saran
Agar terus belajar supaya nanti bisa menciptakan teknologi pengobatan
dengan menggunakan Sinar X yang semakin aman dan Agar berhati- hati menggunakan
Sinar X
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, Arthur, (1981). Konsep Fisika Modern, Jakarta : Penerbit
Erlangga.
Makasi
BalasHapus