BAB I

PENGENALAN SINAR-X

1. Pengertian 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.

.

2. Sejarah Penemuan Sinar-X

Sinar-X ditemukan pertama kali oleh fisikawan berkebangsaan Jerman Wilhelm C.

Roentgen pada tanggal 8 November 1895. Saat itu Roentgen bekerja menggunakan 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 tidak 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 cyanida yang kebetulan berada di dekatnya. 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. Namun untuk menghargai jasa beliau dalam

penemuan ini maka seringkali sinar-X itu dinamai juga sinar Roentgen.

Nyala hijau yang terlihat oleh Crookes dan Roentgen akhirnya diketahui bahwa sinar

tersebut tak lain adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding kaca pada tabung

sewaktu elektron menabrak dinding itu, sebagai akibat terjadinya pelucutan listrik melalui gas

yang masih tersisa di dalam tabung. 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 telah mengetahui bahwa

sinar-X dapat dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom.

1

Tergiur oleh penemuannya yang tidak sengaja itu, Roentgen memusatkan

perhatiannya pada penyelidikan sinar-X. Dari penyelidikan itu beliau mendapatkan bahwa

sinar-X dapat memendarkan berbagai jenis bahan kimia. Sinar-X juga dapat menembus

berbagai materi yang tidak dapat ditembus oleh sinar tampak biasa yang sudah dikenal pada

saat itu. 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.

Dari hasil penyelidikan berikutnya diketahui bahwa sinar-X ini merambat menempuh

perjalanan lurus dan tidak dibelokkan baik oleh medan listrik maupun medan magnet. Atas

jasa-jasa Roentgen dalam menemukan dan mempelajari sinar-X ini, maka pada tahun 1901

beliau dianugerahi Hadiah Nobel Bidang Fisika yang untuk pertama kalinya diberikan dalam

bidang ini. Penemuan Sinar-X ternyata mampu mengantarkan ke arah terjadinya perubahan

mendasar dalam bidang kedokteran. Dalam kegiatan medis, Sinar-X dapat dimanfaatkan

untuk diagnosa maupun terapi. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh

manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah.

Sinar-X dapat terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya elektron oleh pengaruh

gaya inti atom bahan mengalami perlambatan. Sinar-X yang tidak lain adalah gelombang

elektromagnetik yang terbentuk melalui proses ini disebut sinar-X bremsstrahlung. Sinar-X

yang terbentuk dengan cara demikian mempunyai energi paling tinggi sama dengan 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 bergantung pada arah pancarannya.

2

Gambar. Proses pembentukan sinar-X memakai tabung katoda-anoda

Sinar-X dapat juga terbentuk dalam proses perpindahan elektron-elektron atom dari

tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih rendah, misalnya dalam

proses lanjutan efek fotolistrik. Sinar-X yang terbentuk dengan cara seperti ini mempunyai

energi yang sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi yang berkaitan. Karena

energi ini khas untuk setiap jenis atom, sinar yang terbentuk dalam proses ini disebut sinar-X

karakteristik, kelompok sinar-X demikian mempunyai energi farik. Sinar-X karakteristik

yang timbul oleh berpindahnya elektron dari suatu tingkat energi menuju ke lintasan k,

disebut sinar-X garis K, sedangkan yang menuju ke lintasan l, dan seterusnya. Sinar-X

bremsstrahlung dapat dihasilkan melalui pesawat sinar-X atau pemercepat partikel.

Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X,

sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung

sinar-X, dan unit pengatur. Bagian pesawat sinar-X yang menjadi sumber radiasi adalah

tabung sinar-X. Didalam tabung pesawat sinar-X yang biasanya 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 di panasi

oleh arus listrik bertegangan 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

3

tegangan tinggi (potensial katode beberapa puluh hingga beberapa ratus kV atau MV lebih

rendah 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 sehingga

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 dalam batas tertentu, tegangan tabung juga dapat mempengaruhi arus tabung. Arus

tabung dalam sistem pesawat sinar-X biasanya hanya mempunyai tingkat besaran dalam

milliampere (mA), berbeda dengan arus filamen yang besarnya dalam tingkat ampere.

Gambar: Penemu sinar-X

3. 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

4

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’).

Gambar. Proses produksi sinar-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 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, keluar dari pesawat sinar-x lalu

melewati jaringan yang dipotret. Bayangan/citra pun terbentuk pada film yang diletakkan di

bawahnya.

5

BAB II

Aplikasi Sinar-X Dalam Kehidupan Sehari-Hari

1. Bidang Kesehatan

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.

2. Dalam Bidang Perindustrian

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.

3. Dalam Bidang Penyelidikan

Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan

antara atom-atom dalam suatu bahan hablur.

6

4. Kegunaan lainnya

Sinar-X digunakan untuk mengesahkan sama ada suatu lukisan atau objek seni purba

itu benar atau tiruan.

Di lapangan kapal terbang, sinar-X lembut digunakan untuk memeriksa barang-

barang dan beg penumpang.

7

BAB IIIEfek Yang Ditimbulkan Dari Sinar-X

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.

Efek lainnya yaitu :

Pemusnahan sel-sel dalam tubuh.

Perubahan struktur genetik suatu sel.

Penyakit kanser barah.

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

8

Daftar Pustaka

Atkins, P. W. 1999. KIMIA FISIKA JILID 2 EDISI KE-4. Jakarta : Erlangga

http://www.kaskus.us/showthread.php?t=8050354/20120302/22:50

http://palingseru.com/178/mengenal-sinar-x

http://www.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/manfaat-dan-bahaya-sinar-x/179529718779007

http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/manfaat-sinar-x.html

9