Lukmanda Evan Lubis (Fisika UI - 0706262496)
Nah loh!! Kemarin ‘Dari Fisika ke Kanker’, sekarang dibalik...gimana sih?!
Sabar dulu...di post sebelumnya kami sudah bahas bagaimana kanker tercipta dari proses fisika, nah sekarang kami akan bahas bagaimana fisika kembali ambil bagian dalam proses diagnostik, yang kemudian memungkinkan pendeteksian kanker!
Sudah pada tahu tentang sinar-X kan? Kami yakin Anda pasti sering dengar. Buat kalangan awam—tanpa mengeksklusi kami dari kalangan tersebut—sinar X adalah sekedar foto yang bisa melihat bagian dalam tubuh sekali jepret. Tapi apakah se-simple itu? Weitz, tidak lah! Tentu saja, lagi-lagi, fisika, mata pelajaran yang memberatkan dan membuat kepala berasap itu, bermain di sini!
Sebelumnya mohon maaf, karena beberapa kata dalam pembahasan ini mungkin hanya familiar bagi orang-orang yang belajar fisika meskipun tidak canggih-canggih amat karena ini diambil dari tugas kelompok kami yang dikumpulkan semester lalu. So...hayuh...segera kita bahas!
Sinar-X
Sinar X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Roentgen di tahun 1895. Pada saat itu, secara tidak sengaja Roentgen menyadari bahwa ada berkas cahaya tak terlihat yang mampu menembus kertas hitam yang dipakaianya menghalangi tabung Crookes. Iapun segera mengalihkan risetnya dari mengamati sinar hijau yang muncul dari tabung Crookes menjadi mengamati secara jelas pancaran sinar tak terlihat namun berpendar tersebut (yang kemudian ia beri nama sinar X). Hasil pengamatannya memperlihatkan bahwa sinar X dapat menembus berbagai materi yang tidak tertembus oleh cahaya tampak. Roentgen membuktikan bahwa sinar tersebut dapat menembus tangannya dan memperlihatkan tulang yang ada di dalamnya dengan mengambil gambar tangannya sendiri dan menangkap bayangannya pada film.
Atas penemuan itu, Roentgen mendapatkan hadiah Nobel bidang Fisika di tahun 1901, dan dunia kedokteran pun turut mendapatkan keuntungan untuk urusan diagnostik. Bidang diagnostik kedokteran kini dapat melihat bagian dalam tubuh manusia tanpa melakukan pembedahan, dan saat itu penemuan ini merupakan suatu hal besar dan revolusioner. Seiring dengan berkembangnya teknologi pemanfaatan sinar-X, aplikasi sinar-X pun meluas dan merambah bidang terapi penyembuhan penyakit.
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.
Gambar hasil fotografi sinar-X dari tangan istri Wilhelm Conrad Roentgen tahun 1896 (sumber: Encyclopaedia Britannica)
Terbentuknya Sinar-X pada Pesawat Sinar-X
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 (sumber: http://ss-radiology.blogspot.com)
Selanjutnya, pesawat sinar-X modern memanfaatkan kedua kemungkinan di atas untuk memungkinkan produksi sinar-X.
Ilustrasi cara kerja pesawat sinar-X (sumber: Encyclopaedia Britannica)
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.
Oke, ini ada link video yang mungkin membantu pemahaman:
http://www.youtube.com/watch?v=Bc0eOjWkxpU
Selamat Belajar!!
0 komentar:
Posting Komentar