SEJARAH RONTGEN (1845-1923)

Bisakah kita bayangkan andaikata dunia tak punya alat Rontgen?

Rasanya tidak mungkinl! 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

berbagai universitas, dan lambat laun memperoleh reputasi seorang ilmuwan yang

jempolan. 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.

Wilhelm Conrad Rontgen

Pada tanggal 8 Nopember 1895 Rontgen membuat 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.

Eksperimen sinar cathoda

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 dapat membuat berbagai sinar benda kimia selain “barium platinocyanide.” (2) sinar X dapat menerobos melalui berbagai benda yang tak tembus oleh cahaya biasa. 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.

DAMPAK TEKNOLOGI RONTGEN DALAM

KEHIDUPAN

Masa sekarang adalah masa canggih, di samping pemakaian alat konvensional

digunakan alat canggih seperti DSA (DIGITAL SUBSTRACTION

ANGIOGRAPHY) Teknik arterial puncture adalah sama yaitu percutaneous

arterial catheterization menurut Seldinger. Alat semuanya dijalankan secara

computerized. Dilakukan tahap anacquisition dan processing dan nanti diikuti

dengan display. Dengan cara ini dapat dipilih moment opname yang diinginkan

dan suatu region of interest dapat digambarkan dan diamati lebih teliti. Sebagai

contoh kaliber dari arteri dapat diukur dan angka dapat langsung dibaca. 

Digital Substraction Angiography

Sistem recording dilakukan dengan cara :

computer memory,

dipindahkan ke film khusus,

video recorder,

cinema film atau conventional film chager,

CT Scan dan MRI (MAGNETIC RESONANCE IMAGING)

MRI

Publikasi pertama mengenai M.R.I. path human brain untuk pertama kali

diterbitkan pada tahun 1978. Pemakaian pada penderita mulai sekitar tahun 1980.

Dengan MRI dapat dilakukan berbagai pemeriksaan dengan ketelitian yang

melebihi pemeriksaan yang lain. Sebagian alat dioperasikan dengan bantuan

komputer dan dilengkapi dengan berbagai tambahan yang lain seperti video

recorder, cinema film dan lain-lain. Di beberapa pusat radiologi, mulai digunakan

istilah Radiology/Medical Imaging.Röntgen atau Roentgen (disimbolkan dengan

R) adalah sebuah satuan pengukuran radiasi ion di udara (berupa sinar X atau

sinar gamma), yang dinamai sesuai dengan nama fisikawan Jerman Wilhelm

Röntgen. Röntgen adalah jumlah radiasi yang dibutuhkan untuk menghantarkan

muatan positif dan negatif dari 1 satuan elektrostatik muatan listrik dalam 1 cm³

udara pada suhu dan tekanan standar. Ini setara dengan upaya untuk menghasilkan

sekitar 2.08×109 pasang ion.Dalam sistem SI, 1 R = 2.58×10−4 C/kg. Dosis 500

R dalam 5 jam berbahaya bagi manusia. Dalam keadaan atmosfer standar

(kepadatan udara ~1.293 kg/m³),dan menggunakan energi ionisasi udara 36.16

J/C, akan didapat 1 R ≈ 9.330 mGy, atau 1 Gy ≈ 107.2 R.

Beda potensial antara anoda dan katoda dibuat sedemikian rupa sehingga

mencapai angka yang cukup untuk membuat elektron melompat dengan kecepatan

tinggi setelah katoda diberi energy (biasanya 1000 volt). Setelah elektron pada

katoda melompat dan menghantam filamen pada anoda, terjadilah sinar-x yang

terjadi dengan mekanisme sinar-x karakteristik ataupun bremsstrahlung. Karena

filamen pada anoda dimiringkan ke bawah, foton sinar-x akan menuju ke bawah,

CARA KERJA SINAR-X

pada aplikasinya, penciptaan sinar-x tak lagi mengandalkan mekanisme tabung

crookes, melakinkan dengan menggunakan pesawat sinar-x modern. Pesawat

sinar-x modern pada dasarnya membangkitkan sinar-x dengan mem’bombardir’

target logam dengan elektron berkecepatan tinggi. Elektron yang berkecepatan

tinggi tentunya memiliki energi yang tinggi, dan karenanya mampu menembus

elektron-elektron orbital luar pada materi target hingga menumbuk elektron

orbital pada kulit k (terdekat dengan inti). 

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,

dan keseluruhan proses terbentuknya sinar-x melalui mekanisme tersebut disebut

mekanisme sinar-x karakteristik. 

Adapun mekanisme lain yang mungkin terjadi adalah emisi foton yang dialami

oleh elektron cepat yang dibelokkan oleh inti atom target atas konsekuensi dari

interaksi 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’).

selanjutnya, pesawat sinar-x modern memanfaatkan kedua kemungkinan di atas

untuk memungkinkan produksi sinar-x.

keluar dari pesawat sinar-x lalu melewati jaringan yang dipotret. Bayangan/citra

pun terbentuk pada film yang diletakkan di bawahnya. Pada pesawat sinar-X,

metode terpenting dalam proses produksi sinar-X adalah proses yang dikenal

dengan bremsstrahlung, yaitu istilah dalam bahasa Jerman yang berarti radiasi

pengereman (braking radiation). Elektron sebagai partikel bermuatan listrik yang

bergerak dengan kecepatan tinggi, apabila melintas dekat ke inti suatu atom, maka

gaya tarik elektrostatik inti atom yang kuat akan menyebabkan elektron

membelok dengan tajam. Peristiwa itu menyebabkan elektron kehilangan

energinya dengan memancarkan radiasi elektromagnetik yang dikenal

sebagai sinar-X bremsstrahlung. 

Sinar-X dapat pula terbentuk melalui proses perpindahan elektron atom dari

tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah.

Adanya tingkat-tingkat energi dalam atom dapat digunakan untuk menerangkan

terjadinya spektrum sinar-X dari suatu atom. Sinar-X yang terbentuk melalui

proses ini mempunyai energi sama dengan selisih energi antara kedua tingkat

energi elektron tersebut. Karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat energi

elektron yang berbeda-beda, maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini

disebut sinar-X karakteristik. Sinar-X bremsstrahlung mempunyai spektrum

energi kontinyu yang lebar, sementara spektrum energi dari sinar-X karakteristik

adalah diskrit. Sinar-X karakteristik terbentuk melalui proses perpindahan

elektron atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang

lebih rendah. Beda energi antara tingkat-tingkat orbit dalam atom target cukup

besar, sehingga radiasi yang dipancarkannya memiliki frekuensi yang cukup besar

dan berada pada daerah sinar-X. 

Sinar-X karakteristik terjadi karena elektron atom yang berada pada kulit K

terionisasi sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh

elektron dari kulit di luarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari

kulit L, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik Kα. Jika kekosongan itu diisi

oleh elektron dari kulit M, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik Kβ. Oleh

sebab itu, apabila spektrum sinar-X dari suatu atom berelektron banyak diamati,

maka di samping spektrum sinar-X bremsstrahlung dengan energi kontinyu, juga

akan terlihat pula garis-garis tajam berintensitas tinggi yang dihasilkan oleh

transisi Kα, Kβ, dan seterusnya. Jadi, sinar-X karakteristik timbul karena adanya

transisi elektron dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih

rendah Adanya dua jenis sinar-X menyebabkan munculnya dua macam spektrum

sinar-X, yaitu spektrum kontinyu yang lebar untuk spektrum bremsstrahlungdan

dua buah atau lebih garis tajam untuk sinar-X karakteristik .

Apabila sebuah muatan elektrik, misalnya electron, dipercepat atau diperlambat,

maka ia memancarkan energy electromagnet; dalam kerangka pemahaman kita

sekarang, kita mengatakan bahwa ia memancarkan foton. Andaikanlah kita

mempunyai seberkas electron, yang telah mencapai energy eV setelah dipercepat

melalui suatu potensial V. Ketika menumbuk suatu sasaran, elektronnya

diperlambat sehingga pada akhirnya berhenti, karena bertumbukan dengan atom-

atom materi sasaran. Karena pada tumbukan seperti itu terjadi transfer momentum

dari electron ke atom, maka kecepatan kecepatan electron menjadi berkurang dan

electron demikian memancarkan foton. Mengingat energy kinetic pental atom

sangatlah kecil (karena massa atom cukup besar), kita dapat saja mengabaikannya.

Jika energy kinetic electron sebelum tumbukan adalah K , dan setelah tumbukan

menurun menjai K', maka energy foton adalah

hv = K - K' ...................................(1)

Jumlah energy yang hilang, dan dengan demikian energy dan panjang gelombang

foton yang dipancarkan, tidak dapat ditentukan secara tunggal, karena hanyalah K

yang diketahui dalam persamaan (1). Karena electron biasanya akan melekukan

banyak tumbukan, maka sebelum diam electron tersebut akan memancarkan pula

banyak foton dalam energy yang berbeda-beda; energy foton itu dengan demikian

akan berkisar dari yang paling rendah (panjang gelombang yang panjang), yang

berkaitan dengan kehilangan energy yang kecil, hingga energy maksimum K ,

yang berkaitan dengan kehilangan seluruh energy electron dalam hanya satu

tumbukan. Oleh karena itu, panjang gelombang terpendek yang dipancarkan

ditentukan oleh kehilangan energy maksimum yang mungkin,

hv = K

hc/λmin = eV

Untuk tegangan-tegangan pemercepat khas dalam rentang 10.000 V, λmin  berada

dalam beberapa puluh nm, yang berkaitan dengan daerah spectrum sinar-X.

Distribusi kontinu sinar-X ini disebut Bramsstrahlung, yang adalah istilah bahasa

Jerman bagi radiasi rem atau perlambatan.

Secara perlambang, proses bramsstrahlung ini dapat ditulis sebagai berikut :Elekton elektron + foton⇾

Reaksi diatas adalah proses kebalikan dari efek fotoelektrik

elektron + positron elektron⇾

Bagi electron bebas, tidak satu pun dari proses ini dapat terjadi. Agar kedua proses

ini dapat terjadi, haruslah terdapat sebuah atom berat di sekitar electron yang

berperan memasok momentum pental yang diperlukan.   

INSTRUMENTASI PESAWAT SINAR-X

Pesawat sinar-X adalah pesawat yang dipakai untuk memproduksi sinar-X. Untuk

dapat menghasilkan suatu pencitraan sinar-X diperlukan beberapa instrumetasi

yang baku sebagai berikut :

1. Tabung sinar-X

2. Trafo Tegangan Tinggi

3. Instrumentasi control

Instrumentasi kontrol terbagi menjadi 5 modul yaitu :

a. modul Power supplay (Catu daya DC )

b. modul pengatur tegangan (kV)

c. modul pengatur arus (mA)

d. modul pengatur waktu pencitraan (S)

e. modul Kendali sistem

f. catu daya AC dari sumber PLN.