SEJARAH
Di
akhir tahun 1895, Wilhelm Conrad Roentgen seorang fisikawan dari
Jerman melakukan penelitian dengan 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.
PENGERTIAN
Sinar
X adalah suatu gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang
gelombang sangat pendek dengan energi yang sangat besar dan memiliki
daya tembus yang sangat tinggi. Sinar X juga mampu mengionisasi atom
dari materi yang dilaluinya, menjadikannya sebagai salah satu bentuk
dari radiasi elektromagnetik. Sinar X memiliki panjang mulai dari 0,01
sampai 10 nanometer dengan frekuensi mulai dari 30 petaHertz sampai 30
exaHertz dan memiliki energi mulai dari 120 elektronVolt sampai 120 kilo
elektronVolt. Kemampuan Sinar X dalam menembus bahan dimanfaatkan dalam
bidang medis dalam Radiografi Diagnostik.
Pembentukan Sinar X
Sinar X dibentuk
ketika elektron-elektron bebas melepaskan sebagian energinya ketika
berinteraksi dengan elektron yang mengorbit atau dengan nukleus atau
inti atom. Energi yang dilepaskan oleh elektron ini adalah Foton Sinar
X.
Pembentukan Sinar X
Sinar X dibentuk ketika elektron-elektron bebas melepaskan sebagian energinya ketika berinteraksi dengan elektron yang mengorbit atau dengan nukleus atau inti atom. Energi yang dilepaskan oleh elektron ini adalah Foton Sinar X.
Kawat
filamen yang di panaskan oleh trafo filamen akan membangkitkan awan-awan
elektron, awan elektron itulah yang akan berlari menumbuk target ketika
diberikan beda potensial yang tinggi. ketika awan elektron menumbuk
target maka bangkitlah energi panas sebesar 99% dan sinar 1%
Syarat Terjadinya Sinar X
- - Ruang yang vacuum (hamapa udara)
- - Beda potensial yang tinggi
- - Sumber electron
- - Target tumbukan, dan
- - Focusing
Ruang Vakum
Pembentukan
sinar x juga membutuhkan ruang vakum atau hampa udara. Proses
pembentukan harus dalam ruang vakum karena jika keadaan tidak vakum,
maka ketika elektron bergerak akan ada unsur atau partikel lain yang
menghalangi lintasan elektron menuju target yang bisa menyebabkan
perubahan arah elektron sehingga tidak menumbuk target, atau
berkurangnya kecepatan elektron karena terhambat sehingga energi yang
seharusnya dipancarkan besar akan menjadi kecil. Maka dari itu, semua
proses pembentukan dan komponen pembangkit sinar x harus dalam ruang
vakum
Beda Potensial
Setelah
elektron bebas terkumpul, maka elektron perlu digerakkan dengan sangat
cepat menuju target. Elektron harus bergerak sangat cepat karena energi
sinar x yang akan dipancarkan elektron bergantung pada kecepatannya.
Untuk menggerakkan elektron, yang dibutuhkan adalah beda potensial yang
tinggi. Pada dasarnya elektron adalah partikel bermuatan negatif, maka
target Anoda perlu diberi tegangan positif yang tinggi agar dapat
menarik elektron. Hal ini bekerja seperti layaknya magnet, dua kutub
yang berlainan akan saling tarik menarik. Begitu juga dengan daya tarik
muatan, jika muatan berbeda, akan terjadi daya tarik antar partikel.
Dengan hal ini, kita dapat mengatur seberapa cepat elektron bergerak
dengan mengatur tegangan tabung. Semakin tinggi tegangannya, maka
semakin cepat juga elektron bergerak, dan makin kuat daya tembusnya.
SUMBER ELEKTRON
Setiap
materi terdiri dari atom, dan setiap atom memiliki elektron yang
mengelilingi nukleus. Dalam hal ini, filamen adalah sebagai sumber
elektron. Umumnya Logam dipilih sebagai filamen karena unsur logam
memiliki banyak elektron yang mengorbit di kulit atomnya. Yang perlu
dilakukan adalah melepaskan elektron yang mengorbit tersebut sehingga
menjadi elektron bebas. Dengan mengalirkan arus pada filamen, maka akan
terjadi efek emisi termionis yang menyebabkan elektron terlepas dari
kulit atom.
Bahan Filamen
Filamen pada Katoda harus memilik sifat sebagai berikut:
- Memiliki Fungsi Kerja yang rendah
- Memiliki titik lebur (Melting Point) yang tinggi
- Memiliki ketahanan mekanis yang tinggi
Umumnya Tungsten digunakan sebagai bahan filamen karena Tungsten memiliki titik lebur yang tinggi (3370°C),
fungsi kerja 4,52 eV yang tidak terlalu tinggi untuk Tabung Röntgen,
dan strukturnya yang solid memiliki daya tahan mekanis yang tinggi.
Nomor Atom Tungsten juga tinggi (74), yang artinya banyak elektron yang
mengorbit inti atomnya, sehingga mudah dilepaskan
Target Tumbukan
Hal
terakhir yang perlu diperhatikan adalah target tumbukan atau Anoda.
Anoda disini bekerja sebagai material untuk berinteraksi dengan elektron
dan sebagai bahan penarik elektron karena diberi tegangan yang tinggi.
Ketika elektron bebas menumbuk target Anoda, maka sinar x akan
dihasilkan, baik melalui proses Bremsstrahlung atau proses Sinar X
Karakteristik. Secara umum, ketika elektron menabrak target, elektron
akan memancarkan foton sinar x. Target Anoda umumnya juga terbuat dari
Tungsten karena ketahanan mekanisnya yang tinggi, serta didukung
beberapa material lain seperti Rhenium, Molybdenum, dan Grafit untuk
meningkatkan ketahanan mekanis target, dan meningkatkan daya dissipasi
panas target.
No comments:
Post a Comment