LANDASAN TEORI
2.3 Tabung Sinar-X
Tabung sinar-X adalah ruang hampa yang terbuat dari kaca tahan panas yang merupakan tempat sinar-X diproduksi. Tabung sinar-X adalah komponen yang utama yang terdapat pada pesawat sinar-X. Pada Gambar 2.1 dapat dilihat skema tabung sinar-X dimana tempat terbentuknya sinar-X pada tabung sinar-X.
Gambar 2.5 Skema Tabung Sinar-X
Katoda (filamen) dipanaskan sampai menyala dengan mengalirkan listrik yang berasal dari transformator sehingga elektron-elektron dari katoda (filamen) terlepas. Sewaktu dihubungkan dengan transformator tegangan tinggi, elektron-elektron akan dipercepat gerakannya menuju anoda dan dipusatkan ke alat pemusat (focusing cup). Filamen dibuat relatif negatif terhadap sasaran (target) dengan memilih potensial tinggi, awan-awan elektron mendadak dihentikan pada sasaran (target) sehingga terbentuk panas (>99%) dan sinar-X (<1%). Pelindung (perisai) timah akan mencegah keluarnya sinar-X dari tabung, sehingga sinar-X yang terbentuk hanya dapat keluar melalui jendela. Panas yang tinggi pada sasaran (target) akibat benturan elektron ditiadakan oleh radiator pendingin. Jumlah sinar-X yang dilepaskan setiap satuan waktu dapat dilihat pada alat pengukur miliampere (mA), sedangkan jangka waktu pemotretan dikendalikan oleh alat pengukur waktu. Untuk dapat menghasilkan sinax-X maka diperlukan bagian-bagian tabung sinar-X dan faktor pendukung dalam proses pembangkitan seperti tersebut di bawah ini:
1. Sumber elektron (filamen)
Sumber elektron adalah kawat pijar atau filamen (katoda) di dalam tabung sinar-X Pemanasan filamen dilakukan dengan suatu transformator khusus (Arif Jauhari, 2008).
2. Anoda
Anoda terbuat dari tembaga sering kali berbentuk pejal dan mempunyai radiator di luar tabung yang membuat pendingin. Tabung sinar-X yang tinggi, mempunyai anoda yang cukup dan didinginkan oleh oli atau air yang mengalir melalui tabung tersebut (Arif Jauhari, 2008).
3. Katoda
Katoda adalah sumber elektron dan terdiri dari filamen tungsten yang dipanaskan oleh arus listrik sampai memijar dan mengeluarkan elektron. Untuk mencapai target elektron, dipercepat dengan cara memberikan beda potensial yang tinggi antara anoda dan katoda.
4. Alat pemusat berkas elektron
Alat pemusat berkas elektron merupakan suatu lensa elektronik yang menyebabkan elektron-elektron tidak berpencar, tetapi diarahkan semua ke bidang fokus, dapat menimbulkan sinar-X di tempat lain atau memberi muatan listrik pada dinding bagian dalam dari kaca tabung sinar-X (Arif Jauhari, 2008).
5. Target
Target merupakan bagian dari anoda yang terbuat dari bahan yang mempunyai Z (nomor atom) tinggi agar efisiensi produksi sinar-X sebaik mungkin. Walaupun efisiensinya tinggi, kurang dari 1% energi elektron berubah menjadi sinar-X. Selebihnya berubah menjadi panas sehingga target harus mempunyai titik lebur yang tinggi juga harus dapat menghilangkan panas. Ini diperoleh dengan membuat anoda dari tembaga yang membuat konduktivitas panas tinggi, dengan sebuah target terbuat dari tungsten yang ditempelkan berhadapan dengan katoda.
6. Tabung pembungkus
Kaca yang digunakan untuk membungkus adalah kaca yang keras dan tahan panas seperti pada anoda tetap, perlu diperhatikan bahwa ruang hampa udara harus mendekati sempurna. Tabung kaca ini biasanya terbuat dari kaca pyrex agar mampu menahan panas generator yang tinggi dan mampu memelihara isi bagian dari tabung hampa udara.
Tabung ini memungkinkan produksi sinar-X yang lebih efisien dan daya tahan yang lebih lama (Mukhlis, Akhadi, 2001).
7. Perisai tabung
Perisai tabung terbuat dari bahan yang berupa lempengan timah yang tahan terhadap sinar-X dan tahan terhadap goncangan. Perisai seharusnya diberi isolasi listrik, hal ini biasanya dapat diperoleh dengan memasukkan minyak ke dalamnya. Jalan keluarnya pancaran sinar-X pada perisai tabung seharusnya sesuai dengan ukuran dan diberikan proteksi timbal yang serupa agar sinar guna yang mengenai daerah yang dibatasi ini tidak lebih dari dosis maksimal yang diperlukan (Akhadi, Mukhlis, 2001).
8. Rumah tabung
Tabung sinar-X selalu dipasang di dalam sebuah kotak timbal yang dirancang untuk mencegah bahaya serius yang sering terjadi pada masa awal radiologi yaitu adanya radiasi karena eksposi yang berlebihan dan sengatan listrik. Terjadinya kebocoran radiasi disebabkan karena adanya sinar-X yang menembus dinding perisai tabung. Radiasi ini tidak berperan dalam menghasilkan informasi diagnostik dan menghasilkan sinar-X yang tidak berguna bagi pasien (Krane, 2008).
9. Filter
Aluminium dan tembaga merupakan bahan yang biasanya digunakan dalam radiologi diagnostik. Aluminiun dengan nomor atom 13 (tiga belas) merupakan bahan filter yang
baik sekali untuk radiasi energi rendah juga baik untuk bahan filter dengan tujuan umum.
Tembaga dengan nomor atom 29 (dua puluh sembilan) lebih baik untuk radiasi energi tinggi. Hal yang sulit dilakukan jika menukar filter pada setiap pemeriksan, yaitu jika lupa menukar filter. Untuk praktisnya, banyak ahli radiologi paling suka menggunakan bahan filter tunggal, biasanya aluminium. Tembaga sering digunakan sebagai suatu bahan campuran filter kombinasi dengan aluminium dan tidak digunakan sebagai filter tunggal.
10. Pembatas sinar
Pembatas sinar-X adalah suatu alat yang dilekatkan untuk membuka rumah tabung sinar-X guna mengatur ukuran dan bentuk sinar-X, misalnya kolimator. Kolimator terdiri dari tiga pasang shutter yaitu shutter terdepan, shutter tengah, dan shutter dalam. Shutter terdepan digunakan untuk mengatur lapangan sinar-X. Saat shutter terdalam mengeluarkan radiasi yang menyebar maka shutter tengah dari pipa pencegah berguna untuk menghentikan radiasi hambur. Alat pembatas sinar-X ini terdiri dari dua pasang shutter yang sama setiap pasang dan dapat digerakkan secara bersama-sama, sehingga antara kedua pasang shutter tersebut dapat difungsikan untuk mengurangi timbulnya penumbra. Dua shutter ini dapat digunakan sebagai sistem dia fragma yang dapat diatur sesuai dengan ukuran luas lapangan yang diinginkan dan biasanya dilengkapi dengan sistem cahaya tampak sedemikian rupa sehingga ukuran berkas sinar-X pada pasien kelihatan seperti sinar tampak. Efisiensi produksi sinar-X tidak bergantung pada arus tabung, akibatnya, terlepas dari mA yang diatur, efisiensi produksi sinar-X tetap konstan.
Efisiensi produksi sinar-X meningkat dengan meningkatnya kVp. Pada 60 kVp, hanya 0,5% energi kinetik elektron yang diubah menjadi sinar-X. Pada 100 kVp, sekitar 1%
energi kinetik elektron yang diubah menjasi sinar-X. (Bushong, 2013).
2.4. Generator
Generator adalah elemen dari sistem pembangkit sinar-X. Ketidak konsistenan produksi/keluaran sinar-X dari tabung sinar-X yang dibangkitkan suatu generator pembangkit, sangat dipengaruhi oleh parameter teknis. Besarnya keluaran sinar-X yang tidak konsisten akibat dari kinerja parameter teknis yang tidak baik, berpengaruh langsung terhadap variasi- variasi baik kualitas gambar, atau kuantitas sinar-X yang diproduksi dan dosis radiasi yang terjadi. Untuk itu sangatlah penting memonitor parameter-parameter tersebut khususnya tegangan kerja, kuat arus, waktu eksposi, kualitas radiasi, kedapatulangan dan kebocoran tabung sinar-X (Arif Jauhari, 2008).
Pengujian ketepatan keluaran tabung sinar-X bertujuan agar pesawat sinar-X dapat memproduksi sinar-X yang sesuai dengan faktor eksposi yang diatur pada panel pengontrol, serta dapat menghasilkan keluaran sinar-X yang berkualitas secara berkelanjutan sehingga diperoleh hasil radiograf yang terjaga kualitasnya, untuk itu sangat penting adanya kesesuaian antara panel pengontrol dengan keluaran tegangan tabung sinar-X.
Dalam pengukuran keluaran tabung sinar-X, pengaturan nilai faktor eksposi sangat berpengaruh pada daya tembus, intensitas sinar-X yang diberikan dan dosis radiasi yang diterima oleh pasien. Selain itu faktor tegangan tabung, arus tabung dan waktu ekposi merupakan faktor dominan yang mempengaruhi kontras dan densitas pada film yang dihasilkan. Ketidaklinieran antara tegangan kerja yang diatur pada panel pengontrol dan besar energi penetrasi yang dihasilkan oleh tabung akan berpengaruh pada kontras dan densitas radiograf serta secara tidak langsung turut mempengaruhi dosis radiasi yang diterima oleh pasien. Arus tabung dan waktu penyinaran merupakan faktor yang saling terikat dalam menentukan intensitas sinar-X yang dipancarkan ke tubuh pasien yang akan ditangkap oleh film sehingga akan terbentuk gambaran organ yang diperiksa.
Arus tabung merupakan jumlah arus listrik yang mengalir di katoda. Saat arus listrikmelewati kawat filamen maka terjadi pemanasan filamen yang diikuti pembentukan elektron-elekton di sekitar permukaan filamen, sedangkan waktu eksposi merupakan lamanya waktu arus listrik mengalir melewati filamen sehingga filamen dapat terus menerus memproduksi awan-awan elektron dalam jangka waktu yang sesuai dengan lamanya waktu eksposi yang diatur. Perubahan arus tabung dan faktor waktu eksposi dapat memberikan rentang densitas yang berbeda pada film serta berpengaruh pada intensitas sinar-X yang dikeluarkan, juga dosis radiasi yang diterima oleh pasien akan semakin meningkat (Arif Jauhari, 2008).
Faktor-faktor yang menyebabkan ketidaksesuaian antara output sinar-X dengan faktor eksposi yang disetting. Pada umumnya ketidaksesuaian antara keluaran sinar-X dengan faktor eksposi yang diatur pada panel kontrol dapat disebabkan kondisi instrumentasi internal pesawat sinar-X itu sendiri yang diakibatkan berbagai faktor antara lain:
a. Efisiensi transformer, yaitu daya keluar dari transformator dibanding daya masuk pada transformator setiap unitnya.
b. Bergesernya pengatur tegangan kerja, arus tabung dan waktu ekspose pada panel kontrol, karena dimungkinkan tombol pengaturan tegangan kerja, arus tabung atau Waktu ekspose telah aus.
c. Kondisi tabung sinar-X yang normalnya hampa udara, mungkin terisi udara sehingga terjadi friksi (gesekan) yang berakibat energi foton akan berkurang.