Pengertian Sinar-X, Sejarah Sinar-X, dan Manfaat Sinar-X

Diposting pada

Sinar-X adalah bentuk radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ) yang berkisar antara 10−7 hingga sekitar 10−15 meter. Tidak ada batas antara sinar-X dan radiasi ultraviolet pada sisi panjang gelombang yang lebih panjang. Demikian pula, pada sisi panjang gelombang yang lebih pendek, sinar-X berbaur dengan bagian dari spektrum elektromagnetik yang disebut sinar gama, yang memiliki panjang gelombang lebih pendek.

Info Terkini : Menurut KBBI kata yang baku adalah Sinar-X, bukan Sinar X

Sinar-X memiliki panjang gelombang (λ) yang jauh lebih pendek daripada cahaya tampak. (Panjang gelombang cahaya tampak berkisar dari sekitar 3,5 × 10−9 meter hingga 7,5 × 10 −9 meter.) Sinar-X juga berperilaku sangat berbeda, tidak terlihat, mampu menembus ketebalan substansial materi, dan dapat mengionisasi materi (artinya elektron yang biasanya terjadi dalam atom dilepaskan dari atom itu). Sejak penemuan sinar-X pada tahun 1895, sinar-X telah menjadi alat yang sangat penting dalam ilmu fisika, biologi, bidang kedokteran dan teknik.

Sejarah

Sinar-X ditemukan pada tahun 1895 oleh fisikawan Jerman William Roentgen (1845–1923) secara tidak sengaja. Roentgen sedang mempelajari konduksi listrik melalui gas pada tekanan rendah ketika dia mengamati bahwa layar fluoresens beberapa meter dari eksperimennya tiba-tiba mulai bersinar. Roentgen menyimpulkan bahwa cahaya itu disebabkan oleh sinar tertentu yang tidak diketahui yang dikeluarkan dalam eksperimennya. Karena sifatnya yang tidak diketahui, ia menyebutnya radiasi sinar X.

Fluoresens adalah terpancarnya sinar oleh suatu zat yang telah menyerap sinar atau radiasi elektromagnet lain. Fluoresensi adalah bentuk dari luminesensi. Dalam beberapa hal, sinar yang dipancarkan memiliki gelombang lebih panjang dan energi lebih rendah daripada radiasi yang diserap. Meski begitu, ketika radiasi elektromagnet yang diserap begitu banyak, bisa saja satu elektron menyerap dua foton; penyerapan dua foton ini dapat mendorong pemancaran radiasi dengan gelombang yang lebih pendek daripada radiasi yang diserap.

Roentgen menemukan bahwa sinar-sinar ini cukup menembus, mampu melewati kertas, kayu, dan daging manusia dengan mudah. Dia sebenarnya bisa memasukkan tangannya di antara sumber dan layar lalu melihat di layar bayangan samar tulang di tangannya. Dia menyimpulkan bahwa bahan yang lebih padat seperti tulang menyerap lebih banyak sinar X daripada bahan yang kurang padat seperti daging manusia. Dia segera menemukan bahwa pelat foto sensitif terhadap sinar X dan mampu membuat foto sinar-X pertama yang kasar.

Baca:  Pengertian Mikrometer Sekrup, Langkah, dan Cara Membacanya
Hasil Foto Sinar-X Pertama dar William Roentgen
Hasil Foto Sinar-X Pertama dar William Roentgen

Istilah

Anode: Juga dikenal sebagai elektrode target, yaitu elektrode bermuatan positif dalam tabung sinar-X.

Katode: Elektrode bermuatan negatif dalam tabung sinar-X.

Computerized axial tomography (CT scan): Teknik sinar-X di mana gambar tiga dimensi dari bagian tubuh disatukan oleh komputer menggunakan serangkaian gambar X-ray yang diambil dari sudut yang berbeda sepanjang garis lurus.

Elektrode: Bahan yang akan mengalirkan arus listrik (biasanya logam) yang digunakan untuk membawa elektron masuk atau keluar dari sel elektrokimia.

Produksi sinar-X

Metode yang menghasilkan sinar-X dalam percobaan pertama Roentgen pada dasarnya adalah yang masih digunakan sampai sekarang. Tabung sinar-X terdiri dari tabung kaca yang darinya udara telah dikeluarkan. Tabung ini berisi dua elektrode, elektrode bermuatan negatif yang disebut katode dan target bermuatan positif yang disebut anode. Kedua elektrode tersebut melekat pada sumber arus searah (DC). Ketika arus dihidupkan, elektron dikeluarkan dari katode.

Elektron melakukan pergerakan melalui tabung kaca dan mengenai target. Energi yang dilepaskan ketika elektron mencapai target dipancarkan dalam bentuk sinar-X. Panjang gelombang sinar-X yang dihasilkan ditentukan oleh logam yang digunakan untuk target dan energi elektron yang dilepaskan dari katode. Sinar X dengan frekuensi lebih tinggi memiliki daya tembus yang lebih tinggi. Sinar-X dengan frekuensi yang lebih rendah memiliki daya penetrasi yang lebih rendah.

Aplikasi/Manfaat sinar X

Bidang Medis. Penggunaan sinar-X paling awal didasarkan pada penemuan yang dibuat oleh Roentgen, yaitu kemampuannya untuk membedakan tulang dan gigi dari daging dalam foto sinar-X. Ketika sinar-X difokuskan pada tangan atau rahang seseorang, maka sinar itu melewati daging dengan lebih mudah tetapi diserap oleh tulang atau gigi. Gambar yang dihasilkan dalam kasus ini terdiri dari area terang yang mewakili tulang dan gigi dan area gelap yang mewakili daging. Beberapa penerapan prinsip ini dalam kedokteran adalah diagnosis patah tulang, ligamen sobek, deteksi kanker payudara pada wanita, atau ditemukannya gigi berlubang dan gigi bungsu yang terkena dampak.

Baca:  Pengertian Akselerator Partikel
Mesin Sinar-X
Mesin Sinar-X

Sinar-X dapat diproduksi dengan energi yang cukup untuk mengionisasi atom yang membentuk jaringan manusia. Dengan demikian, sinar-X dapat digunakan untuk membunuh sel. Inilah yang dilakukan dalam beberapa jenis terapi kanker. Radiasi X diarahkan terhadap sel-sel kanker dengan harapan menghancurkan sel tersebut sambil melakukan kerusakan minimal pada sel-sel normal di dekatnya. Sayangnya, terlalu banyak paparan sel-sel normal pada sinar X dapat menyebabkan perkembangan kanker. Untuk alasan ini, perhatian besar diambil oleh dokter dan dokter gigi ketika menggunakan sinar X dari jenis apa pun untuk memastikan bahwa paparan ke seluruh tubuh pasien dijaga pada tingkat minimum.

Teknik yang relatif baru untuk menggunakan sinar X di bidang kedokteran disebut computerized axial tomography, menghasilkan apa yang disebut CT scan. Pemindaian CT menghasilkan gambaran potongan melintang dari bagian tubuh yang jauh lebih tajam daripada sinar X normal. Sinar X normal diambil melalui tubuh, menghasilkan gambar yang dapat menunjukkan organ dan bagian tubuh. Sebaliknya, dalam melakukan pemindaian CT, berkas sinar X yang sempit dikirim melalui wilayah yang diinginkan dari berbagai sudut. Komputer kemudian digunakan untuk merekonstruksi gambar-gambar itu.

Pengujian non destruktif. Istilah pengujian tidak merusak mengacu pada metode yang dapat digunakan untuk mempelajari struktur suatu material tanpa merusak material itu sendiri. Sebagai contoh, seseorang dapat mengetahui unsur apa yang ada dalam sepotong paduan logam dengan melarutkannya dalam asam dan melakukan tes kimia. Tetapi proses pengujian ini jelas menghancurkanlogam yang diuji.

Sinar X dapat digunakan untuk mempelajari struktur suatu material tanpa menghancurkannya. Satu pendekatan didasarkan pada metode biasa menghasilkan sinar-X. Sampel bahan yang tidak diketahui digunakan sebagai target dalam mesin sinar-X dan dibombardir dengan elektron energi tinggi. Pola sinar-X yang dihasilkan oleh sampel dapat dibandingkan dengan pola sinar-X untuk semua unsur yang telah diketahui. Berdasarkan perbandingan ini, unsur-unsur yang ada dalam sampel yang tidak diketahui dapat diidentifikasi. Aplikasi khas dari teknik ini adalah analisis sampel rambut atau darah atau bahan lain yang digunakan sebagai bukti dalam investigasi kriminal.

Baca:  Pengertian Barometer, Jenis Barometer dan Fungsi Barometer

Sinar-X digunakan untuk pengujian tidak rusak dalam bisnis dan industri dengan banyak cara lain. Misalnya, gambar sinar-X dari seluruh mesin atau bagian-bagian mesin dapat diambil untuk mencari cacat tanpa harus membongkar mesin. Demikian pula, bagian dari pipa minyak dan gas alam dapat diperiksa untuk mencari retak atau dan cacat. Maskapai penerbangan juga menggunakan detektor sinar-X untuk memeriksa bagasi penumpang apakah ada senjata atau benda ilegal lainnya.

Radiasi Sinkroton. Dalam beberapa tahun terakhir, sumber sinar X baru yang menarik telah dikembangkan yang disebut radiasi sinkrotron. Radiasi sinkrotron sering dihasilkan oleh akselerator partikel (penghancur atom). Akselerator partikel adalah mesin yang digunakan untuk mempercepat partikel bermuatan, seperti elektron dan proton, hingga kecepatan sangat tinggi. Ketika partikel-partikel ini bergerak dalam lingkaran di sekitar akselerator partikel, mereka dapat mengeluarkan energi dalam bentuk sinar X. Sinar-X ini adalah apa yang membuat radiasi sinkroton.

Salah satu aplikasi komersial yang lebih penting dari radiasi sinkroton adalah di bidang litografi sinar-X, yaitu teknik yang digunakan dalam industri elektronik untuk pembuatan sirkuit terpadu kepadatan tinggi. (Sirkuit adalah jalur lengkap arus listrik, termasuk sumber energi listrik.) Ukuran elemen rangkaian dibatasi oleh panjang gelombang cahaya yang digunakan di dalamnya. Semakin pendek panjang gelombang, semakin kecil elemen rangkaiannya. Jika sinar-X digunakan sebagai pengganti cahaya, sirkuit dapat dibuat jauh lebih kecil, sehingga memungkinkan pembuatan perangkat elektronik yang lebih kecil.

Gambar Gravatar
Seorang Guru dan Dosen. Aktif melakukan riset di bidang pendidikan dan fisika. Lulusan sarjana pendidikan Universitas Negeri Makassar dan magister Pascasarjana Universitas Negeri Makassar. Artikel dalam website ini valid dan dapat dipercaya kebenarannya.