SpektroskopiKonsep dasar dari spektroskopi adalah penguraian (dekomposisi) suatu berkas sinyal/gelombang menjadi sebuah kumpulan/berkas sinyal-sinyal fundamentalnya (sinyal-sinyal harmoniknya). Penguraian tersebut biasanya menggunakan komponen optik sehingga sering disebut juga sebagai spektroskopi optik. Misal, penguraian berkas cahaya dengan prisma.

A. Fisika Atom dan RadiasiRutherford menunjukan bahwa muatan positif atom terkumpul pada suatu tempat di pusat atom yang di sebut inti. Apabila inti terdiri dari proton saja, maka akan terdapat ketidakcocokan dengan berat atom, sebab berat atom akan menjadi sekitar setengah dari berat atom yang di amati. Dan pada tahun 1932, Chadwick menemukan bahwa neutron adalah suatu partikelyang beratnya sama dengan berat proton hanya saja tidak bermuatan listrik. Dengan penemuan Chadwick ini, kemudian para ahli berpendapat bahwa inti atom terdiri dari sejumlah atom dan proton. Serta Jumlah proton (Z) = jumlah elektronyang mengelilingi inti.

B. Pengertian Radioaktif dan Sifat Zat RadioaktifRadioaktif adalah zat yang mengandung inti yang tidak stabil dan merupakan unsur inti atom yang mempunyai sifat memancarkan sinar X Alfa, Beta, Gamma.Pada tahun 1903, Ernest Rutherford mengemukakan bahwa radiasi yang dipancarkan zat radioaktif dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan muatannya. Radiasi yang bermuatan positif disebut sinar alfa, sedangkan yang bermuatan negatif disebut sinar beta. Kemudian ditemukan sinar ketiga yang tidak bermuatan dan diberi nama sinar gama, penemunya Paul U. Vilard. Radioaktif adalah kesimpulan beragam proses di mana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi). Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah nukleus anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan sebuah atom. Satuan internasional (SI) untuk pengukuran peluruhan radioaktif adalah becquerel (Bq).Zat radioaktif dan radioisotop berperan besar dalam ilmu kedokteran yaitu untuk mendeteksi berbagai penyakit, diagnosa penyakit yang penting antara lain tumor ganas. Kemajuan teknologi dengan ditemukannya zat radioaktif dan radioisotop memudahkan aktifitas manusia dalam berbagai bidang kehidupan.Becquerel pada tahun 1896 menemukan senyawa uranium yang memancarkan sinar tak tampak yang dapat menembus bahan yang tidak tembus cahaya serta mempengaruhi emulsi fotografi. Pada tahun 1896 Marie Curie menunjukan bahwa inti uranium dan banyak unsur lain bersifat memancarkan salah satu pertikel alfa, beta atau gamma. Unsur inti atom yang mempunyai sifat memancarkan sinar-sinar tersebut di sebut inti radioaktif.Sinar-sinar radioaktif mempunyai sifat-sifat:1.Dapat menembus kertas atau lempengan logam tipis.2.Dapat mengionkan gas yang disinari.3.Dapat menghitamkan pelat film.4.Menyebabkan benda-benda berlapis ZnS dapat berpendar (fluoresensi).5.Dapat diuraikan oleh medan magnet menjadi tiga berkas sinar, yaitu sinar , , dan .Sinar alfa () merupakan radiasi partikel bermuatan positif. Partikel ini samadengan inti helium bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel ini merupakan gabungan dari 2 proton dan 2 neutron. Pemancaran sinar alfa menyebabkan nomor atom berkurang dua, sedangkan nomor massa berkurang empat. Sinar alfa dipancarkan oleh inti dengan kecepatan sekitar kecepatan cahaya. Oleh karena memiliki massa yang besar, daya tembus sinar ini paling lemah di antara sinar radioaktif, namun mempunyai daya pengion yang paling kuat. Sinar ini dibelokkan oleh medan magnet ke arah kutub negatif.Sinar beta () adalah berkas elektron yang berasal dari inti atom dan bermuatan negatif . Oleh karena sangat kecil, partikel ini dapat dianggap tidak bermassa.Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar daripada sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Dalam medan magnet, sinar ini membelok ke arah kutub positif. Sinar beta disebut juga elektron berkecepatan tinggi karena bergerak dengan kecepatan tinggi. Sinar gama () merupakan radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, tidak bermuatan dan tidak bermassa,Sinar ini dihasilkan oleh inti yang tereksitasi, biasanya mengikuti pemancaran sinar beta atau alfa. Sinar gama memiliki daya tembus yang sangat besar, paling besar di antara sinar radioaktif tetapi daya pengionnya paling lemah. Sinar ini tidak bermuatan listrik sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik.

C. Energi Absorbsi, Ionisasi dan Jenis Radiasi1. Energi AbsorbsiPada penyinaran akan terjadi pemindahan atau penyerapan energi radiasi ke dalam materi atau jaringan tubuh yang di sinari. Berdasarkan energi radiasi yang diserap maka dibagi dalam 3 proses absorpsi radiasi, yakni : a) Efek fotolistrikEfek fotolistrik merupakan suatu fenomena terlepasnya elektron dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai cahaya. Elektron yang dipancarkan ini disebut dengan elektron foton (fotoelektron). Dalam studi eksperimental terhadap efek fotolistrik, kita dapat megukur laju dan energi kinetik elektron yang terpancar bergantung pada intensitas dan panjang gelombang cahaya. Percobaan efek fotolistik dilakukan dalam ruang hampa. Hal ini dimaksudkan agar elektron tidak kehilangan energinya ketika bertumbukan dengan molekul-molekul udara.

Apabila cahaya datang pada permukaan logam katoda K yang bersih, elektron akan dipancarkan. Jika elektron menumbuk anoda A, terdapat arus dalam rangkaian luarnya. Jumlah elektron yang dipancarkan yang dapat mencapai elektroda dapat ditingkatkan atau diturunkan dengan membuat anoda positif atau negatif terhadap katodanya. Apabila V positif, elektron ditarik ke anoda. Apabila V negatif, elektron ditolak dari anoda. Hanya elektron dengan energi kinetik mv2 yang lebih besar dari eV yang dapat mencapai anoda. Ketika tegangan terus diperbesar maka pembacaan arus pada galvanometer akan menurun ke nol. Tegangan ini dinamakan sebagai Potensial V0 disebut potensial penghenti. Hal ini disebabkan karena elektron yang berenergi tinggi tidak dapat melewati potensial penghenti sehingga potensial ini dihubungkan dengan energi kinetik maksimum, sehingga: Ekmaks = e.V0Adapun karakteristik dari percobaan efek fotolistrik adalah: Laju pemancaran elektron bergantung pada intensitas cahaya Laju pemancaran elektron tidak bergantung pada panjang gelombang dibawah suatu panjang gelombang tertentu. Nilai arus secara berangsur-angsur akan menurun hingga menjadi nol pada suatu gelombang pancung lamdac. Panjang gelombang lamdac biasanya hanya terdapat pada spektrum daerah biru dan ultraviolet Nilai lamda tidak tergantung pada intensitas sumber cahaya, tetapi hanya bergantung pada jenis logam yang digunakan sebagai fotosensitif Energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan tidak bergantung pada intensitas cahaya, tetapi hanya bergantung pada panjang gelombangnya. Energi kinetik ini dapat diamati bertambah secara linear terhadap frekuensi sumber cahaya Apabila sumber dinyalakan, arus akan segera mengalir (dalam selang waktu 10-9

b) Efek ComptonPada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton. Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.

c) Pembentukan sepasang elektron (pair production).Pembentukan sepasang elektron merupakan suatu proses pembentukan positron dan elektron melalui energi radiasi sinar gamma yang melebihi 1.02 MeV yakni energi massa positron+elektron. Proses ini terjadi apabila radiasi dengan energi yang sangat tinggi mendekati atau memasuki medan listrik atom atau inti. Energi radiasi ini akan berubah menjadi elektron dan positron. Ini sesuai dengan teori Einsten yang menyatakan bahwa energi ekivalen dengan masssa dan dapat dilukiskan dengan rumus :E = m.C2 E = energi dalam ergm = massa dalam (gram) C = kecepatan gelombang elektromagnetik (3x1010 cm/detik)

Proses terjadinya positron dan elektron (menjadi dua sinar gamma) masing-masing engan energi 0.51MeV dinamakan proses Annihilasi. Setelah kehilangan energi karena ionisasi sepanjang perjalananya, positron bisa bergabung dengan sebuah elektron dan lenyap bersama-sama dalam bentuk energi yang lain.

2. IonisasiEnergi radiasi dapat mengeluarkan elektron dari inti atom, sisa atom ini menjadi muatan positif dan disebut ion positif. Elektron yang dikeluarkan itu dapat tinggal bebas atau mengikat atom netral lainya dan membentuk ion negatif. Peristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif dinamakan ionisasi. Ionisais ini penting sekali untuk diketahui oleh karena melalui proses ini jaringan tubuh akan mengalami kelainan atau kerusakan pada sel-sel tubuh. Ionisasi diudara dapat dipakai sebagai dasar sistem pengukuran dosis radiasi.

3. Jenis RadiasiPeristiwa pembentukan ion positif dan ion negatif disebut ionisasi. Melalui proses ini jaringan tubuh akan mengalami kelainan atau kerusakan pada sel-sel tubuh. Tidak semua radiasi dapat menimbulkan ionisasi. Berdasarkan ada tidaknya ionisasi maka radiasi dibagi dalam dua katagori yaitu radiasi yang tidak menimbulkan radiasi dan radiasi yang dapat menimbulkan ionisasi. Radiasi yang tidak menimbulkan radiasi, yaitu: Sinar unggu ultra Sinar merah infra Gelombang ultrasonikJenis gelombang atau sinar-sinar ini biasanya dipakai pada bagian atau unit pusat rehabilitasi dan tidak dibagian radioterapi, kecuali gelombang ultra sonik dipakai diunit roentgen dengan tujuan diagnostik. Radiai yang dapat menimbulkan ionisasi yaitu: Sinar alfa Sinar beta Sinar gamma Sinar x Proton

D. Radioisotop dan PancarannyaRadioisotop adalah zat yang memancarkan sinar radioaktif. Penggunaan radioisotop bergantung pada kebijaksanaan umat manusia karena radioisotop dapat digunakan untuk meningkatkan kesejahteraan, atau sebaliknya, dapat digunakan untuk membuat kehancuran.Zat radioaktif (yang berasal dari elemen alam) ini merupakan inti yang tidak stabil dan berdisintegrasi dengan memancarkan 3macam sinar yaitu sinar alfa, beta dan gamma. Zat radioaktif yang memancarkan sinar alfa,beta dan gamma pada akhirnya akan terbentuk Pb yang merupakan zat radioaktif alam dan digolongkan dalam satu family. Adapula radioisotof hanya memancarkan sinar alfa dan gamma. Isotof radioaktif yang dipakai dalam radioterapi misalnya Co-60 dan Cs-173. Cobalt-60 dibuat dalam reaktor nuklir dengan membandingkan unsur Cobalt yang stabil dengan netron sehingga menjadi zat radioaktif dengan Half life dalam 5,3 tahun dan memancarkan sinar gamma 1,25 MeV. Begitu pula dengan Cs-173 adalah produk pembuangan dari furanium dalam reaktor nuklir dengan waktu paruh 30 tahun dan pancaran sinar gamma 0,662 MeV.Radioisotof digolongkan dalam 2 bagian yaitu asal alam (nature element) dan buatan manusia (men made element). Karakteristik radioisotop dapat ditentukan melalui tipe dan emisi enersi (energinya). Banyak elemen radioisotof memancarkan partikel beta dan sinar gamma. Partikel beta sukar memasuki jaringan, tetapi mudah di absorpsi oleh tubuh dan secara umum sangat sedikit sekali dipergunakan dalam diagnostik. Misalnya C-14 (memancarkan sinar beta) dipergunakan untuk penelitian kedokteran dan P-32 di pergunakan untuk diagnostik tumor di dalam mata, oleh karena hanya diperluakn energi yang sedikit.

DAFTAR PUSTAKAGabriel, J.F., 1996, Fisika Kedokteran, Jakarta : EGC