SINAR –X
Sinar –x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10-8 -10-12 m dan frekuensi sekitar 1016 -1021 Hz.sinarini dpat menembus benda-benda lunak seperti daging dan kulit tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang,gigi,danlogam.Sinar x sering di gunakan di berbagai bidang seperti bidang kedokteran,fisika,kimia,mineralogy,metarulugi,dan biologi.
Sinar x di temukan secara tidak sengaja oleh Wilhelm Conrad Rontgen (1845-1923).Ilmuwan Jerman pada November 1895.Pada waktu itu,Rontgen sedang mempelajari pancaran electron dari tabung katode.Lempeng logam yang letaknya di dekat tbung katode memencarkan sinar flueresens selama electron di alirkan.Oleh sebab itu,Rontgen menyimpulkan bahwa sinar tersebut di sebabkan oleh radiasi dari suatu atom.karena tidak di kenal dalm ilmu,maka Rontgen memberikan nama dengan sebutan SINAR X.
ADAPUN MANFAAT SINAR X,yaitu :
*dalam ilmu kedokteran,sinar x dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang,gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan langsung pada tubuh pasien.
Biasanya,masyarakat awam menyebutnya dengan sebutan ‘’FOTO RONTGEN’’.Selain bermanfaat,sinar x mempunyai efek/dampak yang sangat berbahaya bagi tubuh kita yaitu apabila di gunakan secara berlebihan maka akan dapat menimbulkan penyakit yang berbahaya,misalnya kanker.Oleh sebab itu para dokter tidak menganjurkan terlalu sering memakai ‘’FOTO RONTGEN’’ secara berlebihan.
73 WILHELM CONRAD RONTGEN 1845-1923
Wilhelm Rontgen ca. 1895. Inset: Radiograph tangan Nyonya Rontgen’s.
Bisakah pembaca bayangkan andaikata dunia tak punya alat Rontgen? Nyaris mustahil! Wilhelm Conrad Rontgen si penemu sinar X dilahirkan tahun 1845 di kota Lennep, Jerman. Dia peroleh gelar doktor tahun 1869 dari Universitas Zurich. Selama sembilan belas tahun sesudah itu, Rontgen bekerja di pelbagai universitas, dan lambat laun peroleh reputasi seorang ilmuwan yang jempol. Tahun 1888 dia diangkat jadi mahaguru bidang fisika dan Direktur Lembaga Fisika Universitas Wurburg. Di situlah, tahun 1895, Rontgen membuat penemuan yang membuat namanya kesohor.
Tanggal 8 Nopember 1895 Rontgen lagi bikin percobaan dengan “sinar cathode.” Sinar cathode terdiri dari arus electron. Arus diprodusir dengan menggunakan voltase tinggi antara elektrode yang ditempatkan pada masing-masing ujung tabung gelas yang udaranya hampir dikosongkan seluruhnya. Sinar cathode sendiri tidak khusus merembes dan sudah distop oleh beberapa sentimeter udara. Pada peristiwa ini Rontgen sudah sepenuhnya menutup dia punya tabung sinar cathode dengan kertas hitam tebal, sehingga biarpun sinar listrik dinyalakan, tak ada cahaya yang bisa terlihat dari tabung. Tetapi, tatkala Rontgen menyalakan arus listrik di dalam tabung sinar cathode, dia terperanjat melihat bahwa cahaya mulai memijar pada layar yang terletak dekat bangku seperti distimulir oleh sinar lampu. Dia padamkan tabung dan layar (yang terbungkus oleh barium platino cyanide) cahaya berhenti memijar. Karena tabung sinar cathode sepenuhnya tertutup, Rontgen segera sadar bahwa sesuatu bentuk radiasi yang tak kelihatan mesti datang dari tabung ketika cahaya listrik dinyalakan. Karena ini merupakan hal yang misterius, dia sebut radiasi yang tampak itu “sinar X.” Adapun “X” merupakan lambang matematik biasa untuk sesuatu yang tidak diketahui.
Tergiur oleh penemuannya yang kebetulan itu, Rontgen menyisihkan penyelidikan-penyelidikan lain dan pusatkan perhatian terhadap penelaahan hal-ihwal yang terkandung dalam “sinar X.” Sesudah beberapa minggu kerja keras, dia menemukan bukti-bukti lain seperti ini: (1) sinar X bisa membikin sinar pelbagai benda kimia selain “barium platinocyanide.” (2) sinar X dapat menerobos melalui pelbagai benda yang tak tembus oleh cahaya biasa. Khusus Rontgen menemukan bahwa sinar X dapat menembus langsung dagingnya tetapi berhenti pada tulangnya. Dengan jalan meletakkan tangannya antara tabung sinar cathode dan layar yang bersinar, Rontgen dapat melihat di layar bayangan dari tulang tangannya. (3) sinar X berjalan menurut garis lurus; tidak seperti partikel bermuatan listrik, sinar X tidak terbelokkan oleh bidang magnit.
Sinar X memberi sumbangan besar dan kemajuan dunia kedokteran
Bulan Desember 1895 Rontgen menulis kertas kerja pertamanya mengenai sinar X. Laporannya dalam waktu singkat menggugah perhatian dan kegemparan. Dalam tempo beberapa bulan, beratus ilmuwan melakukan penyelidikan sinar X, dan dalam tempo setahun sekitar 1000 kertas kerja diterbitkan tentang masalah itu! Salah seorang ilmuwan yang penyelidikannya langsung bersandar dari hasil penemuan Rontgen adalah Antoine Henri Becquerel. Orang ini, meskipun maksud utamanya menyelidiki sinar X, justru menemukan fenomena penting tentang radioaktivitas.
Bulan Desember 1895 Rontgen menulis kertas kerja pertamanya mengenai sinar X. Laporannya dalam waktu singkat menggugah perhatian dan kegemparan. Dalam tempo beberapa bulan, beratus ilmuwan melakukan penyelidikan sinar X, dan dalam tempo setahun sekitar 1000 kertas kerja diterbitkan tentang masalah itu! Salah seorang ilmuwan yang penyelidikannya langsung bersandar dari hasil penemuan Rontgen adalah Antoine Henri Becquerel. Orang ini, meskipun maksud utamanya menyelidiki sinar X, justru menemukan fenomena penting tentang radioaktivitas.
Secara umum, sinar X bekerja bilamana enerji tinggi elektron mengenai sasaran. Sinar X itu sendiri tidak mengandung elektron, tetapi gelombang elektron magnetik. Oleh karena itu pada dasarnya dia serupa dengan radiasi yang dapat terlihat mata (yaitu gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang sinar X jauh lebih pendek.
Penggunaan sinar X yang paling dikenal –tentu saja– di bidang pengobatan dan diagnosa gigi. Penggunaan lain adalah di bidang radioterapi, di mana sinar X digunakan untuk menghancurkan tumor ganas atau mencegah pertumbuhannya.
Sinar X juga banyak digunakan di pelbagai keperluan industri. Misalnya, bisa digunakan buat ukur tebal sesuatu benda atau mencari kerusakan yang tersembunyi. Sinar X juga berfaedah di banyak bidang penyelidikan ilmiah, mulai dari biologi hingga astronomi. Khususnya, sinar X menyuguhkan para ilmuwan sejumlah besar informasi yang berkaitan dengan atom dan struktur molekul.
Kendati begitu, orang janganlah berlebih-lebihan menilai arti penting Rontgen. Memang benar, penggunaan sinar X membawa banyak manfaat, tetapi orang tidak bisa berkata dia telah merombak keseluruhan teknologi kita, seperti halnya penemuan Faraday atas pembuktian elektro magnetik. Begitu pula orang tidak bisa bilang penemuan sinar X benar-benar merupakan arti penting yang mendasar dalam teori ilmu pengetahuan. Sinar ultraviolet (yang panjang gelombangnya lebih pendek ketimbang cahaya yang tampak oleh mata) telah diketahui orang hampir seabad sebelumnya. Adanya sinar X –yang punya persamaan dengan gelombang ultraviolet, kecuali panjang gelombangnya masih lebih pendek– masih berada dalam kerangka fisika klasik. Di atas segala-galanya, saya pikir layak menempatkan arti penting Rontgen di bawah Becquerel yang penemuannya lebih punya makna penting yang mendasar.
Rontgen tak punya anak, karena itu dia dan istrinya mengangkat anak seorang gadis. Tahun 1901 Rontgen menerima Hadiah Nobel untuk bidang fisika, yang untuk pertama kalinya diberikan untuk bidang itu. Dia tutup usia di Munich, Jerman tahun 1923.
Penemuan sinar-x
By Trisno Pramujianto | Posted in August 2nd, 2008 | Umum
By Trisno Pramujianto | Posted in August 2nd, 2008 | Umum
Di akhir tahun 1895, Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman, 1845-1923), seorang profesor fisika dan rektor Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh melakukan penelitian tabung sinar katoda. Ia membungkus tabung dengan suatu kertas hitam agar tidak terjadi kebocoran fotoluminesensi dari dalam tabung ke luar.
Lalu ia membuat ruang penelitian menjadi gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuatu yang di luar dugaan. Pelat fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai berpendar di dalam kegelapan. Walaupun dijauhkan dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai lebih 1 m dari tabung, pelat masih tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang belum diketahui.
Lalu ia membuat ruang penelitian menjadi gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuatu yang di luar dugaan. Pelat fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai berpendar di dalam kegelapan. Walaupun dijauhkan dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai lebih 1 m dari tabung, pelat masih tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang belum diketahui.
Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar-X dan meneliti sifat-sifatnya. Pada tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:
1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
4. Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
5. Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.Skema peralatan ditampilkan pada Gambar 2. Foto tulang tangan yang diambil pada saat itu ditampilkan pada Gambar 3.
6. Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
4. Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
5. Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.Skema peralatan ditampilkan pada Gambar 2. Foto tulang tangan yang diambil pada saat itu ditampilkan pada Gambar 3.
6. Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
Laporan pertama Roentgen mengenai sinar-X dimuat pada halaman 132-141 laporan Asosiasi Fisika Medik Wuerzburg tahun 1895. Di awal tahun 1896 reprint laporan Roentgen dikirimkan kepada ilmuwan-ilmuwan terkenal. Karena tidak dibelokkan oleh medan magnet, maka orang tahu bahwa sinar-X berbeda dengan sinar katoda. Pada saat itu belum ditemukan fenomena interferensi dan difraksi. Karena itu muncullah persaingan antara teori partikel dengan teori gelombang untuk menjelaskan esensi/substansi sinar-X. Teori partikel dikemukakan antara lain oleh W.H. Bragg, teori gelombang dikemukakan antara lain oleh Stokes dan C.G. Barkla. Sejak saat itu teori gelombang didukung oleh lebih banyak orang. Pada tahun 1912, fenomena difraksi sinar-X oleh kristal ditemukan oleh Max von Laue dan kemudian dapat dipastikan bahwa sinar-X adalah gelombang elektromagnetik. Tahun 1922 Compton menemukan efek Compton berdasarkan penelitian hamburan Compton. Berdasarkan penelitian sinar-X ia dapat memastikan bahwa gelombang elektromagnetik memiliki sifat dualisme gelombang dan materi (partikel).
Napak Tilas 106 Tahun Perjalanan Sinar-X: 8 Nopember 1895 – 8 Nopember 2001
MUKHLIS AKHADI
Ahli Peneliti Madya di Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional
MUKHLIS AKHADI
Ahli Peneliti Madya di Puslitbang Keselamatan Radiasi dan Biomedika Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional
Pendahuluan
Sejarah penemuan sinar-X oleh Wilhelm Conrad Roentgen pada 8 Nopember 1895 tidak bisa terlepas dari penelitian sinar katoda. Sinar katoda timbul karena adanya lucutan listrik melalui gas di dalam tabung bertekanan rendah. Untuk menimbulkan bunga api listrik antara katoda dan anoda di udara pada tekanan 1 atmosfer (Atm) diperlukan beda tegangan listrik yang sangat besar, kira-kira 30.000 Volt/cm.
Peristiwa-peristiwa yang terjadi di dalam sinar katoda diselidiki oleh beberapa peneliti sekitar tahun 1870. Dengan menggunakan tabung khusus yang disebut tabung Crookes, William Crookes (1832-1919) memasang rintangan antara katoda dan dinding tabung yang dapat berpendar di depan katoda itu. Meskipun dari penelitian ini diketahui sinar katoda merambat lurus, Crookes belum berhasil mengidentifikasi apakah sinar katoda berupa partikel atau gelombang cahaya.
Penyelidikan yang lain berhasil mengungkapkan bahwa sinar katoda dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik. Dengan bantuan sebidang tabir yang dilapisi sulfida seng yang dapat mengeluarkan pendar berwarna biru, akan terlihat perjalanan berkas sinar katoda yang membelok saat didekatkan sebuah magnet batang. Pembelokan ini juga terlihat bila sinar katoda dilewatkan di antara dua bidang kondensator bermuatan listrik. Dari penyelidikan ini dapat disimpulkan bahwa sinar katoda terdiri atas partikel-partikel bermuatan negatif. Inilah penelitian-penelitian awal yang membekali Roentgen ke arah penemuan sinar-X.
Wilhelm Conrad Roentgen
Roentgen dilahirkan 27 Maret 1845 di Lennep (kini bagian dari Remscheid), di daerah sungai Ruhr yang merupakan daerah industri. Saat berusia tiga tahun, orang tuanya pindah ke Belanda dan menetap di kota Apeldoorn. Karena tidak memiliki latar belakang pendidikan menengah formal, Roentgen harus menempuh jalan berliku untuk dapat menempuh pendidikan tinggi. Ia sempat mengikuti beberapa kursus, menjadi pendengar di Universitas Utrecht, sampai akhirnya memperoleh ijazah ilmu mesin dari Sekolah Politeknik di Zurich, Swiss. Di Zurich inilah, kemampuan Roentgen diakui, dan ia dapat mengelola laboratorium fisika eksperimental yang sangat sederhana.
Roentgen mempublikasikan beberapa karya ilmiah yang dinilai baik sehingga pada 1879 ia diusulkan untuk menduduki kursi mata kuliah fisika di Universitas Hessian di kota Giessen oleh Helmholtz, Kirchhoff, dan Meyer. Pada 1888, di usia 43 tahun, Roentgen diangkat sebagai guru besar ilmu pasti dan ilmu alam di Universitas Wurzburg. Selama enam tahun pertama di universitas ini, Roentgen telah mempublikasikan 17 karya tulis ilmiahnya. Selanjutnya, pada 1894 Roentgen diangkat sebagai rektor Universitas Wurzburg. Di universitas inilah Roentgen pada usianya yang ke-50 menemukan sinar-X pada 8 Nopember 1985.
Atas permintaan pemerintah Bavaria, Roentgen akhirnya pindah ke Institut Fisika Lommel di Universitas Ludwig-Maximilian, Munich. Ia menjadi profesor emeritus (pensiun) pada 1920. Atas kemauannya, semua diploma, medali, dan sebagainya yang berkaitan dengan pekerjaan ilmiahnya diserahkan kepada Universitas Wurzburg untuk disimpan di Institut Fisika. Di samping itu, tabung-tabung sinar katoda dan kumparan induksi yang pernah dipergunakannya untuk penelitian diberikan kepada Museum Jerman di Munich. W.C. Roentgen meninggal dunia pada 10 Pebruari 1923 dalam usia 78 tahun.
Penemuan Sinar-X
Minat yang besar untuk mendalami penelitian sinar katoda mendorong Roentgen mempersiapkan fasilitas untuk penelitian tersebut. Dalam suatu laboratorium yang luas, Roentgen memasang sebuah kumparan Ruhmkorff yang dilengkapi interuptor sehingga dapat membangkitkan bunga api listrik sepanjang 10-15 cm. Roentgen juga melengkapi peralatannya dengan tabung Hittorf-Crookes (tabung pelucutan), beberapa tabung Lenard, dan sebuah tabung yang baru diterima dari Muller-Unkel. Peralatan lain berupa pompa vakum Rap untuk menghampakan tabung-tabung tersebut.
Sinar-X diamati pertama kali oleh Roentgen pada 8 Nopember 1895, pada saat ia sedang bekerja dengan 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 agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat. Namun, ternyata masih sinar tidak tampak yang lewat.
Saat Roentgen menyalakan sumber listrik tabung untuk penelitian sinar katoda, ia mendapatkan ada sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platinosianida. 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. Untuk menghargai jasanya, sinar itu dinamakan juga sinar Roentgen.
Nyala hijau yang terlihat oleh Crookes dan Roentgen ternyata merupakan gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding kaca tabung sewaktu elektron menabrak dinding itu. 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 mengetahui bahwa sinar-X dapat dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom.
Tergiur oleh penemuannya yang tidak sengaja itu, Roentgen menyisihkan penyelidikan-penyelidikan lain dan memusatkan perhatiannya pada penyelidikan sinar-X. Dalam mempelajari sinar yang baru ditemukannya itu, Roentgen mendapatkan bahwa jika bahan yang tidak tembus oleh cahaya ditempatkan di antara tabung dan layar pendar, maka intensitas perpendaran pada layar itu berkurang, namun tidak hilang sama sekali. Hal ini menunjukkan bahwa sinar itu dapat menerobos bahan yang tidak tembus oleh cahaya biasa (cahaya tampak). 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. Ia juga menemukan sinar-X dapat memendarkan berbagai senyawa kimia lain seperti senyawa calsium, kaca uranium, kalsit, serta batu garam. Hal lain yang dibuktikannya adalah sinar-X bukan partikel bermuatan karena berjalan melintasi garis lurus, tidak dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet.
Percobaan lainnya yang dilakukan oleh Roentgen adalah dengan meminta istrinya sendiri menjadi objek percobaan. Dengan memasang film fotografi di dalam kaset dan menempatkan tangan istrinya di antara kaset dan tabung sinar katoda, pada film akhirnya tercetak ruas-ruas tulang telapak tangan Ny. Roentgen yang memakai cincin. Setelah berbagai percobaan dilakukannya, pada 28 Oktober 1895, ia menyampaikan karya tulis ilmiahnya yang pertama tentang penemuan sinar-X itu pada perkumpulan fisika kedokteran di Wurzburg.
Karya tulis ilmiah yang kedua tentang penemuan sinar-X diserahkan kepada Komisi Redaksi Perkumpulan Fisika Kedokteran pada 9 Maret 1896. Sebelumnya, pada 3 Maret 1896, Universitas Wurzburg mengangkatnya menjadi doktor kehormatan dalam ilmu kedokteran, meskipun pada waktu itu belum banyak orang yang menaruh harapan terhadap aplikasi praktis sinar-X dalam bidang kedokteran. Pada Nopember 1896, Roentgen mempresentasikan hasil penemuannya itu di depan perkumpulan fisika kedokteran Universitas Wurzburg.
Tanggapan terhadap penemuan sinar-X datang dari berbagai penjuru dunia. Dalam peringatan hari ulang tahun Univeristas Berlin yang ke-50 dipamerkan hasil penemuan Roentgen. Berbagai penghargaan internasional juga diterima oleh Roentgen, seperti Rumford Medal dari Royal Society di London pada 1896, medali dari Franklin Institute di Philadelphia dan medali dari kerajaan Italia. Penghargaan juga datang dari Kaisar Wilhelm II yang pada saat itu memerintah Jerman. Undangan untuk memamerkan hasil penemuannya itu datang pada 13 Januari 1896. Pada kesempatan itu, Roentgen dianugerahi Bintang Orde Mahkota Prusia Kelas II. Pengakuan internasional ditandai dengan dianugerahkannya hadiah Nobel bidang fisika pada 1901 (enam tahun setelah penemuan) kepada W.C. Roentgen. Ini merupakan hadiah Nobel yang pertama kali diberikan dalam bidang fisika.
Pesawat Sinar-X
Pesawat sinar-X adalah pesawat yang dipakai untuk memproduksi sinar-X. Pesawat ini terdiri atas tabung sinar-X dan variasi rangkaian elektronik yang saling terpisah. Sinar-X dibangkitkan dengan jalan menembaki target logam dengan elektron cepat dalam suatu tabung vakum. Elektron sebagai proyektil dihasilkan dari pemanasan filamen yang juga berfungsi sebagai katoda. Filamen ini dipasang pada bidang cekung untuk memfokuskan elektron menuju daerah sempit pada target (anoda).
Pada saat arus listrik dari sumber tegangan tinggi dihidupkan, filamen katoda akan mengalami pemanasan sehingga kelihatan berwarna putih. Dalam kondisi ini, katoda akan memancarkan elektron (sinar katoda). Elektron selanjutnya ditarik dan dipercepat gerakannya hingga mencapai ribuan km/s melalui ruang hampa menggunakan tegangan listrik berorde 102 – 106 Volt. Elektron yang bergerak sangat cepat itu akhirnya ditumbukkan ke target logam bernomor atom tinggi dan bersuhu leleh juga tinggi. Ketika elektron berenergi tinggi itu menabrak target logam, maka sinar-X akan terpancar dari permukaan logam tersebut.
Roentgen telah merencanakan untuk melanjutkan penelitiannya mengenai sinar-X dengan tegangan tabung yang lebih tinggi. Banyak kendala dihadapi Roentgen, misalnya tabung sinar-X bocor setelah tegangannya mencapai nilai tertentu. Penyempurnaan tabung sinar-X mula-mula muncul dengan diperkenalkannya katoda jenis filamen yang dapat memfokuskan berkas elektron menuju target logam berat. Tabung jenis ini dapat membangkitkan sinar-X dengan gelombang lebih pendek atau energi yang lebih tinggi. Namun, operasi tabung jenis baru itu tidak menentu karena sinar-X yang dibangkitkannya sangat bergantung pada tekanan gas di dalam tabung.
Penyempurnaan berikutnya dilakukan pada 1913 oleh fisikawan Amerika William David Coolidge (1873-1975). Tabung Coolidge sangat vakum dan di dalamnya terdapat filamen yang dibuat dari kawat pijar dan target. Tabung Coolidge pada prinsipnya merupakan tabung vakum termionik dengan katodanya memancarkan elektron secara langsung karena mengalami pemanasan oleh aliran listrik yang teratur. Elektron yang dipancarkan dari filamen panas dipercepat menuju ke arah anoda dengan menggunakan tegangan tinggi yang dipasang di sepanjang tabung. Karena elektron menabrak anoda dengan kuatnya, maka dari anoda itu terpancar sinar-X. Jika tegangan anoda dinaikkan, semakin tinggi pula kecepatan gerak elektron menuju anoda, sehingga energi sinar-X yang dipancarkannya juga semakin tinggi.
Meskipun efisiensi diusahakan setinggi mungkin, pada umumnya kurang dari 1% energi elektron yang dapat diubah menjadi sinar-X, sedang sisanya muncul sebagai panas. Oleh karena itu, target harus dibuat dari bahan yang memiliki titik leleh sangat tinggi dan harus mampu mengalirkan panas yang timbul. Bagian anoda pesawat sinar-X biasanya memiliki radiator bersirip di bagian luar tabung untuk membantu proses pendinginan target. Pesawat sinar-X yang dioperasikan pada tegangan sangat tinggi, anodanya memiliki lubang pendinginan untuk mengalirkan minyak atau air ke dalamnya.
Sebagian besar tabung sinar-X yang beroperasi dewasa ini menggunakan model tabung Coolidge yang dimodifikasi. Tabung yang lebih besar dan lebih kuat memiliki sistem pendingin air pada anti katodanya untuk mencegah pelelehan akibat panas yang timbul dari penembakan elektron. Bersamaan dengan berkembangnya pengoperasian pesawat sinar-X, tumbuh pula industri pesawat pembangkit sinar-X beserta peralatan, perlengkapan, dan suku cadangnya.
Untuk mendapatkan sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, para ilmuwan telah membangun mesin pembangkit sinar-X yang sangat kuat. Salah satu di antaranya adalah mesin pembangkit yang diberi nama betatron. Sebagian besar betatron dapat menghasilkan elektron berenergi kira-kira 20 MeV sehingga dapat dipancarkan sinar-X berenergi sangat tinggi,. Mesin pembangkit sinar-X energi tinggi yang lainnya adalah jenis akselerator linier (LINAC). Alat ini dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV.
Aplikasi Sinar-X dalam Medis
Dalam dunia medis sinar-X terutama dimanfaatkan untuk diagnosis. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan pembedahan. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan intensitas sinar-X yang mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X oleh bagian tubuh manusia. Daya serap tubuh terhadap sinar-X sangat bergantung pada kandungan unsur-unsur yang ada di dalam organ.
Perkembangan dalam bidang teknologi, terutama setelah ditemukannya beberapa jenis pemantau radiasi dan metode proses pembentukan bayangan gambar dengan komputer, memungkinkan proses pembentukan bayangan gambar pada film diubah dengan cara merekonstruksi bayangan gambar dengan komputer. Dengan teknik ini, bayangan gambar dapat diperoleh dengan segera. Kemampuan untuk membedakan antara jaringan yang satu dengan lainnya juga mengalami peningkatan. CT-scan, misalnya, mampu membedakan antara dua jaringan yang sangat mirip dalam otak manusia, yaitu antara substansia grisea dengan substansia alba.
Untuk meningkatkan kualitas gambar dalam radiodiagnostik, seringkali digunakan media kontras dengan cara memasukkan substansi yang bisa menyerap sinar-X lebih banyak ke dalam tubuh yang sedang didiagnosis. Bahan yang sering dimanfaatkan sebagai media kontras adalah Barium (Ba) dan Iodium (I).
Penutup
Penemuan sinar-X oleh fisikawan Jerman W.C. Roentgen 106 tahun silam ternyata mampu mengantarkan perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Sinar-X dapat dimanfaatkan untuk diagnosis maupun terapi. Termasuk dalam radiodiagnosis ini adalah pemeriksaan dengan computed tomography scanner (CT-scan), fluoroskopi, foto toraks sinar-X konvensional, dan radiografi anak.
Selain untuk keperluan radiodiagnosis, radiasi pengion jenis foton (sinar-g dan sinar-X) dalam perkembangan berikutnya juga dimanfaatkan untuk terapi. Kedua jenis radiasi tersebut mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap organ tubuh. Perkembangan teknologi akselerator memungkinkan aplikasi sinar-X untuk radioterapi kanker dengan hasil yang cukup memuaskan.
Dalam perjalanan selama 106 tahun, sinar-X masih tetap mempunyai peran besar dalam dunia kesehatan, dan perannya pun masih akan terus meningkat di masa mendatang seiring dengan meningkatnya pengetahuan dan penguasaan teknologi oleh umat manusia. Kitapun harus berterimakasih kepada W.C. Roentgen atas jasanya yang sangat besar ini.
Daftar Pustaka
1. Merrick, H., Sinar-X, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 10, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 144-151.
2. Livingstone, M.S., Penghancur Atom, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 10, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 158-167.
3. Young, H.D. and Freedman , R.A., University Physics (9th edition), Addison-Wesley Publishing Company, New York (1998).
4. Hart, M.H., Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah (Cetakan ke-15, terjemahan oleh Mahbub Djunaedi), Pustaka Jaya, Jakarta (1995).
5. Aminjoyo, S., Peningkatan Kesejahteraan Masyarakat dan Kinerja Industri Melalui Pendayagunaan Akselerator, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta (14-15 Juli 1999), hal. xiv – xxv.
6. Taylor, J.R. and Zafiratos, C.D., Modern Physics For Scientist and Engineers, Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Yersey 07632 (1991).
7. Groth, S., Lasting Benefits, Nuclear Application in Health Care, IAEA Bulletin, Vol. 42 (1), Vienna, Austria (March 2000), pp. 33-40.
8. Gautreau, R. and SAVIN, W., Fisika Modern (terjemahan oleh Hans J. Wopspakirk), Penerbit Erlangga, Jakarta 10430 (1995).
9. Halliday, D. and Resnic, R., Fisika Modern (alih bahasa oleh P. Silaban), Penerbit Erlangga, Jakarta 10430 (1990).
10. Hoddeson, L., Teori Kuantum, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 5, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 137-148.
11. Krane, K. S., Fisika Modern (Cetakan I, terjemahan oleh Hans J. Wopspakirk & Sofia Niksolihin), Penerbit Universitas Indonesia, Salemba 4, Jakarta 10430 (1992).
12. Stokley, J., Radiasi Elektromagnetik, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 5, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 54-61.
2. Livingstone, M.S., Penghancur Atom, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 10, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 158-167.
3. Young, H.D. and Freedman , R.A., University Physics (9th edition), Addison-Wesley Publishing Company, New York (1998).
4. Hart, M.H., Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah (Cetakan ke-15, terjemahan oleh Mahbub Djunaedi), Pustaka Jaya, Jakarta (1995).
5. Aminjoyo, S., Peningkatan Kesejahteraan Masyarakat dan Kinerja Industri Melalui Pendayagunaan Akselerator, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta (14-15 Juli 1999), hal. xiv – xxv.
6. Taylor, J.R. and Zafiratos, C.D., Modern Physics For Scientist and Engineers, Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Yersey 07632 (1991).
7. Groth, S., Lasting Benefits, Nuclear Application in Health Care, IAEA Bulletin, Vol. 42 (1), Vienna, Austria (March 2000), pp. 33-40.
8. Gautreau, R. and SAVIN, W., Fisika Modern (terjemahan oleh Hans J. Wopspakirk), Penerbit Erlangga, Jakarta 10430 (1995).
9. Halliday, D. and Resnic, R., Fisika Modern (alih bahasa oleh P. Silaban), Penerbit Erlangga, Jakarta 10430 (1990).
10. Hoddeson, L., Teori Kuantum, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 5, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 137-148.
11. Krane, K. S., Fisika Modern (Cetakan I, terjemahan oleh Hans J. Wopspakirk & Sofia Niksolihin), Penerbit Universitas Indonesia, Salemba 4, Jakarta 10430 (1992).
12. Stokley, J., Radiasi Elektromagnetik, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 5, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 54-61.
