Syarat-syarat dan proses pembentukan sinar x

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.