PETUALANGAN RADIOGRAFER: Terbentuknya Sinar-X pada Pesawat Sinar-X

Untuk keperluan diagnostik sendiri, citra (image) sinar-X diperoleh pada permukaan film fotografi. Citra terbentuk karena terjadi perbedaan intensitas sinar-X yang datang (sampai) ke film setelah di’lewat’kan melalui bagian tubuh yang difoto. Bagian tubuh yang lebih rapat dan mengandung unsur kimia tertentu dapat bereaksi dengan sinar-X dan menyebabkan kuantitas sinar-X yang sampai ke film menjadi berkurang. Contoh kasusnya adalah pada pemotretan organ tulang. Tulang mengadung banyak unsur kimia kalsium (Ca) dan unsur kalsium menyerap banyak partikel sinar-X sehingga menyebabkan berkurangnya sinar-X yang tiba di film pada daerah yg terhalangi tulang tersebut. Hasilnya adalah citra berwarna putih sebagai gambaran tulang pada film, sedangkan organ lainnya akan dilewatkan begitu saja dan menghitamkan film.


Sebuah foto sinar-X (radiograf) diambil oleh Rontgen

Pada aplikasinya, penciptaan sinar-X tak lagi mengandalkan mekanisme tabung Crookes, melakinkan dengan menggunakan pesawat sinar-X modern. Pesawat sinar-X modern pada dasarnya membangkitkan sinar-X dengan mem’bombardir’ 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).

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 mungkin terjadi adalah 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 pembelokkan ini melibatkan perlambatan dan karenanya memerlukan emisi energi berupa foton. Mekanisme ini disebut Bremsstrahlung (bahasa Jerman dari ‘radiasi pengereman’).


Ilustrasi proses terbentuknya sinar-X baik Bremsstrahlung maupun sinar-X karakteristik

Selanjutnya, pesawat sinar-X modern memanfaatkan kedua kemungkinan di atas untuk memungkinkan produksi sinar-X.

Ilustrasi cara kerja pesawat sinar-X

Seperti terlihat pada gambar ilustrasi, beda potensial antara anoda dan katoda dibuat sedemikian rupa sehingga mencapai angka yang cukup untuk membuat elektron melompat dengan kecepatan tinggi setelah katoda diberi energy (biasanya 1000 Volt). Setelah elektron pada katoda melompat dan menghantam filamen pada anoda, terjadilah sinar-X yang terjadi dengan mekanisme sinar-X karakteristik ataupun Bremsstrahlung.

Karena filamen pada anoda dimiringkan ke bawah, foton sinar-X akan menuju ke bawah, keluar dari pesawat sinar-X lalu melewati jaringan yang dipotret. Bayangan/citra pun terbentuk pada film yang diletakkan di bawahnya.