ASTALOG.COM – Sinar-X atau sinar Roentgen adalah salah satu bentuk dari radiasi elektromagnetik/radiasi ion dengan panjang gelombang berkisar antara 10 nanometer hingga 100 pikometer (atau sama dengan frekuensi dalam rentang 30 petahertz – 30 exahertz) dan memiliki energi dalam rentang 100 eV – 100 Kev. Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medis dan Kristalografi sinar-X.
Sinar-X ditemukan pertama kali oleh fisikawan berkebangsaan Jerman, yaitu Wilhelm C. Roentgen pada 8 November 1895, dimana saat itu Roentgen bekerja menggunakan tabung di laboratoriumnya di Universitas Wurzburg. Dia mengamati nyala hijau pada tabung yang sebelumnya menarik perhatian. 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 pun menyimpulkan bahwa ada sinar-sinar tidak tampak yang mampu menerobos kertas hitam tersebut.
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.
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. Berkas sinar-X yang terbentuk ada yang berenergi rendah sekali sesuai dengan energi elektron pada saat menimbulkan sinar-X itu, tetapi ada yang berenergi hampir sama dengan energi kinetik elektron pada saat elektron masuk kedalam bahan.
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.
Sinar-X bisa dihasilkan oleh seperangkat alat yang disebut pesawat sinar-X. Pesawat sinar-X banyak digunakan di bidang kesehatan untuk keperluan diagnostik dan terapi dan di bidang industri, antara lain untuk radiografi. Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari 3 bagian utama, yaitu tabung sinar-X, sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur.
Proses pembuatan gambar anatomi tubuh manusia dengan sinar-X dapat dilakukan pada permukaan film fotografi. 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.
Langkah-langkah Kerja Sinar-X
Pada aplikasinya, penciptaan sinar-X tak lagi mengandalkan mekanisme tabung crookes, melainkan dengan menggunakan pesawat sinar-X modern. Pesawat sinar-X modern pada dasarnya membangkitkan sinar-x dengan membombardir 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). Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
- 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 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 dapat digunakan adalah dengan menggunakan metode “radiasi pengereman” (Bremsstrahlung), yaitu sebagai berikut:
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 pembelokan ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan emisi energi berupa foton.
Selanjutnya, pesawat sinar-X modern memanfaatkan kedua kemungkinan di atas untuk memungkinkan produksi sinar-X.
