Sifat-Sifat Fisik Sinar-X Sinar-X merupakan gelombang elektromgnetik dengan panjang gelombang 0,01-10 , sehingga sinar-X mempunyai daya tembus sangat besar. Dalam radiodiagnostik biasanya digunakan sinar-X dengan panjang gelombang 0,1-1 , yang terdiri dari sinar-X kontinyu dan sinar-X diskret (curry,dkk,1990). Sebagai radiasi elektromagnetik, sinar-X mempunyai beberapa sifat fisis, yaitu: daya tembus, pertebaran (hamburan), penyerapan (absorbsi), efek fotografi, pendar fluor (fluorosensi) dan efek biologi.

1. Daya TembusSinar-X dapat menembus bahan dengan daya tembus sangat besar dan digunakan unuk radiografi. Semakin tinggi tegangan tabung sinar-X yang digunakan serta semakin rendah nomor atom suatu benda maka daya tembus sinar-X akan semakin besar.2. Hamburan.Apabila sinar-X melewati suatu bahan atau zat, maka berkas tersebut bertebaran kesegala arah. Hal ini dapat mengakibatkan tampak pengaburan kelabu secara menyeluruh pada citra radiograf dari film.3.Penyerapan (Absorbsi Radiasi)Sinar-X dalam radiografi diserap oleh bahan atau zat sesuai dengan berat atom atau ketebalan/volume/kepadatannya atau makin besar nomor atomnya , makin besar pula penyerapannya.

4. Efek FotografiSinar-X dapat menghitamkan emulsi film (emulsi perak mbromida) setelah diproses secara kimiawi (dibangkitkan) di kamar gelap. 5.FluorosensiSinar-X dapat menyebabkan bahan-bahan tertentu seperti kalsium tungsten (Zine sulfida) memendarkan cahaya (luminisensi) jika bahan tersebut dikenai sinar-X.

Sejarah penemuan sinar XPada 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 Rontgen.

Pembentukan Sinar-XKatodaFilamen Bidang fokusKeping wolfarm Ruang hampa Selubung AnodaDiapragmaBerkas sinar gama

Mekanisme Penyinaran Sinar-X pada RontgenSinar-X yang dipancarkan dari sistem pembangkit sinar-X merupakan pancaran foton dari interaksi elektron dengan inti atom di anoda. Pancaran foton tiap satuan luas disebut penyinaran atau exposure. Foton yang dihasilkan dari sistem pembangkit sinar-X dipancarkan ketika elektron menumbuk anoda. Beda tegangan antara katoda dan anoda menetukan besar energi sinar-X, juga mempengaruhi pancaran sinar-X. Dilihat dari spektrumnya sinar-X dibedakan menjadi 2 yaitu sinar-X kontinyu dan sinar-X karasteristik.

Sinar-X Bremstrahlung terjadi ketika elektron dengan energi kinetik yang terjadi berinteraksi dengan medan energi pada inti atom. Karena inti atom ini mempunyai energi positif dan elektron mempunyai energi negatif, maka terjadi hubungan tarik- menarik antara inti atom dengan elektron.

Ketika elektron ini cukup dekat dengan inti atom dan inti atom mempunyai medan energi yang cukup besar untuk ditembus oleh elektron proyektil, maka medan energi pada inti atom ini akan melambatkan gerak dari elektron proyektil. Melambatnya gerak dari elektron proyektil ini akan mengakibatkan elektron proyektil kehilangan energi dan berubah arah. Energi yang hilang dari elektron proyektil ini dikenal dengan photon sinar X bremstrahlung.

Sinar-X KarakteristikSinar-X karakteristik terjadi ketika elektron proyektil dengan energi kinetik yang tinggi berinterkasi dengan elektron dari tiap-tiap kulit atom. Elektron proyektil ini harus mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi untuk melepaskan elektron pada kulit atom tertentu dari orbitnya. Saat elektron dari kulit atom ini terlepas dari orbitnya maka akan terjadi transisi dari orbit luar ke orbit yang lebih dalam.

Energi yang dilepaskan saat terjadi transisi ini dikenal dengan photon sinar-X karakteristik. Energi photon sinar-X karakteristik ini bergantung pada besarnya energi elektron proyektil yang digunakan untuk melepaskan elektron dari kulit atom tertentu dan bergantung pada selisih energi ikat dari elektron transisi dengan energi ikat elektron yang terlepas tersebut.

Alat rontgenSecara umum, mesin sinar-X terdiri dari 5 komponen utama. Seperti terlihat pada gambar berikut, komponen ini termasuk kepala sinar - X, rotasi lengan, intensifier, meja putar, dan panel kontrol. Kepala X ray merupakan sumber sinar - X. Rotasi lengan memungkinkan kepala sinar - X dan Intensifier untuk diputar. Sementara meja putar menentukan posisi X , Y & Z untuk pasien berbaring di atasnya.

Tidak seperti foto pada umumnya, foto rontgen menggunakan sinar-X sebagai pemantul cahayanya. Namun, tidak seperti cahaya lampu yang dapat bersinar terang, sinar ini tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. Untuk memotret bagian dalam tubuh, seseorang harus berada di antara tempat penyimpanan film dan tabung yang memancarkan sinar-X tersebut. Sinar-X ini akan menembus kulit dan bagian tubuh lain kecuali tulang. Bayangan sinar ini kemudian direkam pada film.

Setelah film tersebut dicuci, bagian yang tidak dapat ditembus sinar-X akan berwarna putih, sedang bagian yang dapat ditembus oleh sinar-X akan berwarna hitam.

Gambar terbentuk karena adanya perbedaan intensitas sinar- X yang mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X oleh bagain tubuh manusia. Daya serap tubuh terhadap sinar-X sangat bergantung pada kandungan unsur-unsur yang ada di dalam organ. Tulang manusia yang didominasi oleh unsur Ca mempunyai kemampuan menyerap yang tinggi terhadap sinar-X. Karena penyerapan itu maka sinar-X yang melewati tulang akan memberikan bayangan gambar pada film yang berbeda dibandingkan bayangan gambar dari organ tubuh yang hanya berisi udara seperti paru-paru atau air seperti jaringan lunak pada umumnya.

Interaksi Sinar-X Dengan Materi

Interaksi sinar-X dengan materi akan terjadi bila sinar-X yang dipancarkan dari tabung dikenakan pada suatu objek. Sinar-X yang terpancar merupakan panjang gelombang elektromagnetik dengan energi yang cukup besar.

Efek foto listrik

E = hf = Q +Ek (2.1)Dengan,Q = energi ikat elektron,Ek = energi kinetikE = energi (joule)F = frekwensi (hertz)h = konstanta plank (6,627 x 10-34 J.s)

Efek Compton

menurut hukum kekekalan semua energi foton Diberikan kepada elektron dan didapatkan:E = mc2 (2.2)Menurut hukum kekekalan momentum, semua momentum foton (p) harus dipindahkan ke elektron, jika foton tersebut menghilang:(2,3)Dengan,E = energi (Joule)m = massa (Kg)c = Kecepatan cahaya (m/dtk)p = momentum

Produksi pasangan

Faktor-Faktor Yang Menentukan Intensitas Sinar-X

Faktor-faktor yang memengaruhi intensitas Sinar-X yang dihasilkan dari suatu pemaparan atau disebut faktor eksposi adalah tegangan tabung, Arus tabung, jarak fokus ke film, waktu eksposi.

Spektrum sinar-X pada tegangan tabung yang berbeda(Sprawls,1987).

Arus Tabung

Arus tabung didefenisikan sebagai jumlah elektron persatuan waktu yang bergerak dari katoda ke anoda. Paparan sinar-X yang terjadi sebanding dengan besarnya arus tabung (Merredith,1977) Hubungan ini dapat ditulis sebagai berikut:Dengan I1 adalah intensitas sinar-X awal, I2 adalah intensitas sinar-X akhir, i adalah kuat arus (Ampere).Arus TabungArus tabung didefenisikan sebagai jumlah elektron persatuan waktu yang bergerak dari katoda ke anoda. Paparan sinar-X yang terjadi sebanding dengan besarnya arus tabung (Merredith,1977) Hubungan ini dapat ditulis sebagai berikut:Dengan I1 adalah intensitas sinar-X awal, I2 adalah intensitas sinar-X akhir, i adalah kuat arus (Ampere).

Jarak Fokus Ke Film (FFD)

Jarak fokus ke film (FFD) adalah jarak antara titik tumbuk sinar-X (fokus) dengan letak film radiograf. Perubahan pada FFD akan selalu berakibat pada perubahan nilai paparan sinar-X yang mencapai film, karena intensitas sinar-X berbanding terbalik dengan jarak (invers square law). Apabila d merupakan jarak dari fokus ke film maka paparan sin-X dapat dituliskan menjadi (Chesney,1989).

Waktu Exposi (dalam menit)

Waktu exposi menunjukkan lamanya penyinaran, semakin lama waktu penyinaran semakin besar sinar-X yang dihasilkan.

Radiografi Sinar-X1 R = 1 radKeluaran sistem generator sinar-X dipengaruhi oleh arus listrik, waktu penyinaran, besarnya potensial dan jarak target. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan :

Keterangan:k = konstanta penyinaranI = arus tabungt = waktu penyinaranV = Potensial tabung sinar-Xd = jarak target terhadap sumber radiasi

Hubungan antara variasi waktu penyinaran dengan potensial dapat dinyatakan dengan persamaan:

Dengan,mA : arus listrik yang diberikans1, s2 : waktu penyinarankV1, kV2 : potensial yang diberikan

Distribusi Radiasi Sinar-X

Hubungan antara waktu penyinaran dengan jarak sumber radiasi ke film dinyatakan dengan persamaan:

Dengan ,mA: arus listrik yang diberikans1, s2 : waktu penyinarand1, d2 : jarak sumber radiasi ke film

Dari persamaan (2.3) dan (2.4) dapat dinyatakan hubungan antara potensial dan jarak sumber radiasi:

Dengan ,d1, d2 : jarak sumber radiasi ke filmkV1, kV2: potens ial yang diberikan

Kurva karakteristik film

Manfaat sinar-X dalam kehidupan sehari-hariPenemuan Sinar-X ternyata mampu mengantarkan ke arah terjadinya perubahan mendasar dalam bidang kedokteran. Dalam kegiatan medik, 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.

Kelebihan RontgenDalam ilmu kedokteran, sinar-X dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukan pembedahan langsung pada tubuh pasien.

Kekurangan RontgenPada tahun 1897 di Amerika Serikat dilaporkan adanya 69 kasus kerusakan kulit yang disebabkan oleh sinar-X. 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.