Sinar X

Sinar X

A.Definisi sinar X

Sinar-X atau sinar Röntgen adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang berkisar antara 10 nanometer ke 100 pikometer (sama dengan frekuensi dalam rentang 30 petahertz - 30 exahertz) dan memiliki energi dalam rentang 100 eV - 100 Kev. Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medis dan Kristalografi sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari radiasi ion dan dapat berbahaya.

Pesawat Sinar-X medis (foto Radiologi konvensional) memiliki prinsip penembusan gelombang elektromagnetik dari sumber cahaya ke tubuh manusia, lalu menembus hingga mencapai pelat film untuk menghasilkan gambar berupa citra tubuh manusia

Dikenal beberapa posisi dalam foto radiologi kedokteran:
1. PA (Postero-Anterior) Sumber cahaya berada di belakang pasien, dan pelat film berada di bagian depan pasien. Posisi ini yang paling umum digunakan terutama untuk foto roentgen thorax (dada)
2. AP (Antero-Posterior) Sumber cahaya berada di depan pasien, dan pelat film berada di bagian belakang pasien. Biasanya digunakan pada pasien yang tidk mampu berdiri untuk mengambil posisi PA karena sakit yang dideritanya.
3. Lateral (Samping)
4. Lateral dekubitus
5. Oblik (miring)

B.Sejarah Sinar X

Sinar –x adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10-8 -10-12 m dan frekuensi sekitar 1016 -1021 Hz.sinar ini dpat menembus benda-benda lunak seperti daging dan kulit tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras seperti tulang,gigi,dan logam.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.
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.
C.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.
D.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).

E.Kegunaan dan Kerugian Sinar X

a.KERUGIAN SINAR X

Setelah Roentgen memperlihatkan hasil pemotretan dengan sinar-X terhadap tangan istrinya yang memakai cincin, dimana pada gambar tersebut terlihat dengan jelas ruas-ruas tulang jari tangannya, maka manusia mulai menyadari akan manfaat besar yang dapat diperoleh dari penemuan radiasi pengion tadi. 

Pemanfaatan radiasi pengion dalam bidang kedokteran, terutama sinar-X, berkembang pesat beberapa saat setelah penemuan radiasi tersebut. Penguasaan pengetahuan mengenai radiasi pengion oleh umat manusia yang terus meningkat dari waktu ke waktu juga memungkinkan dimanfaatkannya radiasi tersebut dalam berbagai bidang kegiatan di luar kedokteran, di samping pemanfaatan-nya di dalam bidang kedokteran sendiri juga terus mengalami peningkatan.

·         Beberapa efek merugikan yang muncul pada tubuh manusia karena terpapari sinar-X dan gamma : segera teramati beberapa saat setelah penemuan kedua jenis radiasi tersebut. Efek merugikan tersebut 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 dan gamma telah teramati, namun upaya perlindungan terhadap bahaya penyinaran sinar-X dan gamma belum terfikirkan. Marie Curie, penemu bahan radioaktif Po dan Ra meninggal pada tahun 1934 akibat terserang oleh leukemia. Penyakit tersebut besar kemungkinan akibat paparan radiasi karena seringnya beliau berhubungan dengan bahan-bahan radioaktif.

b.KEGUNAAN SINAR X

·         Pengobatan

• Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X bisa menembus tubuh manusia tetapi diserap oleh bagian yang lebih padat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk memperlihatkan kecacatan tulang, mengdeteksi tulang yang patah dan memperlihatkan keadaan organ-organ dalam tubuh.

• Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Cara ini dikenal sebagai radioterapi.

·         Perindustrian

Dalam bidang perindustrian, sinar-X digunakan untuk :

• mengetahui kecacatan dalam struktur binaan atau bagian-bagian dalam mesin dan engine.

• memperbaiki rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan tekanan tinggi.

• memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.

·         Penyelidikan

• Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur.

c.EFEK PENGUNAAN Sinar-X

Walaupun sinar-X sangat berguna kepada manusia, tetapi pennggunaan secara berlebihan kepada sinar-X mungkin menyebabkan : 

• pemusnahan sel-sel dalam tubuh.

• perubahan struktur genetik suatu sel.

• penyakit kanser barah.

• kesan-kesan buruk seperti rambut rontok, kulit menjadi merah dan berbisul.