SEKILAS SEJARAH
!" #
$ % " # $ & !'
( ) ! * " ! $
$
+ $ , ) -* "
# $ ) * * " $ .
#$, $ * " $$
) /
" ! # , ! & ! " &
0 ) ! ) " )
, * # ! $ & !
!" ) 1
! (23(
% " ) " ! , ! # ) # ) " #
TABUNG SINAR X
Tampang lintang tabung sinar x
Anoda adalah logam murni, seperti Cu, Mo, Fe and Cr.
•Selama operasi, aluminium dikondisikan dingin dengan air dalam wadah pelindung selongsong aluminium.
S
KEMA CATU DAYA TEGANGAN TINGGIAnoda (no 8) diground
#2 (KV) dan #7 (ma) berubah dengan mengubah#1 dan #5 Tegangan dan arus operasi: 30 kV dan 40 mA.
Idle: 15 kV dan 5 mA.
K
ARAKTERISTIK BEBERAPA LOGAM ANODAPROSEDUR
PEMBENTUKAN SINAR X
Adanya aliran listrik yang masuk kedalam tabung sinar X, akan memanaskan filamen. Pemanasan filamen akan menyebabkan filamen menjadi berpijar, sehingga elektron elektron bergerak dari atom atom filamen tersebut dan membentuk kabut elektron atau ruang muatan disekitar elektron. Semakin berpijar filamen, semakin banyak pelepasan elektron. Pada keadaan demikian, jika antara anoda dan katoda diberi beda potensial yang tinggi, maka elektron elektron yang terlepas tadi akan bergerak dari katoda ke anoda dengan kecepatan tinggi.
Sinar X yang dihasilkan bergerak ke segala arah di dalam tabung, sebagian besar sinar X yang dibentuk tersebut dipusatkan pada daerah kecil di permukaan anoda dengan cara menetapkan sebuah cawan kecil yang terbuat dari molybdenum yang mengelilingi filamen. Cawan tersebut bermuatan negatif untuk membatasi elektron sehingga menyatu dan hanya sebagian kecil sinar X yang dihasilkan melewati lubang keluar. Sinar X yang terlepas ini melewati filter yang akan menyerap sinar X yang tidak berguna yaitu sinar X dengan energi yang rendah. Selanjutnya sinar X melewati collimator yang terbuat dari timah yang mana akan membatasi penyebaran sinar. Kemudian, sinar X akan melewati cone mengarah film dengan melewati obyek.
PEMBANGKITAN SINAR X
Sinar x sebagai gelombang dan partikel,
#! & #! " , "
. $ %
Besarnya radiasi sinar x yang keluar dari tabung sinar x dapat diubah ubah sesuai dengan kebutuhan dengan cara mengubah:
waktu penyinaran ( '
jumlah sinar yang keluar (mA), energi penyinaran (kVp) dan filtrasi, berkas sinar (collimator), dan jarak obyek film focal spot.
PENDETEKSIAN SINAR X OLEH FILM FOTOGRAFI
) $ , * ) ) , ! $ # $! -$ , ! $ , $ ) #/
4 ## ) 5 ) # $ ! * & #$ ) ! # # . ! "
# ! ) "# & * " # ! # # , * & #$
$ ) " " * ! 4 ## * ! $ ! , # . ! ! " & ) " $ * & #$ 6 $ ! ! ! $ , ! ) $ , * &
PENDETEKSIAN SINAR X OLEH DIFRAKTOMETER
"" ! . $ 6 ! 7 !
SPEKTRUM KONTINYU
(POLYKROMATIS)
Sinar x Bremstrahlung terjadi ketika elektron proyektil dengan energi kinetik berinteraksi dengan medan energi pada inti atom pada anoda.
Karena inti atom ini mempunyai energi (+) dan elektron mempunyai energi ( ), maka terjadi hubungan tarik menarik antara inti atom dengan elektron.
Ketika elektron ini cukup dekat dengan inti atom dan inti atom mempunyai medan energi yang cukup besar untuk ditembus oleh elektron proyektil, maka medan energi pada inti atom ini akan melambatkan gerak dari elektron proyektil. Melambatnya gerak dari elektron proyektil ini akan mengakibatkan elektron proyektil kehilangan energi dan berubah arah.
Energi yang hilang dari elektron proyektil ini dikenal dengan
( ) * → #
Sinar x Bremsstrahlung
(Spektrum kontinyu)
Nilai λminsecara matematik
dapat ditentukan sebagai barikut:
Spektrum sinar x bremstrahlung untuk tegangan tinggi dengan beberapa harga tegangan tinggi.
Proses bremsstrahlung akan
menghasilakan radiasi dengan
spektrum kontinyu yang memiliki
frekuensi atau gelombang yang
bergantung pada tegangan
akselerasi
Spektrum kontinyu mencapai intensitas tertinggi pada paanjang gelombanag 1,5 s.d. 2 kali λmin.
S
PEKTRUMK
ARAKTERISTIKSinar X karakteristik terjadi ketika elektron proyektil dengan energi kinetik yang tinggi berinterkasi dengan elektron dari tiap tiap kulit atom pada anoda.
Elektron proyektil ini harus mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi untuk melepaskan elektron pada kulit atom tertentu dari orbitnya.
Saat elektron dari kulit atom ini terlepas dari orbitnya maka akan terjadi transisi dari orbit luar ke orbit yang lebih dalam. Energi yang dilepaskan saat terjadi transisi ini dikenal dengan foton sinar X karakteristik.
Energi photon sinar X karakteristik ini bergantung pada besarnya energi elektron proyektil yang digunakan untuk melepaskan elektron dari kulit atom tertentu dan bergantung pada selisih energi ikat dari elektron transisi dengan energi ikat elektron yang terlepas tersebut.
ILUSTRASI SPEKTRUM KARAKTERISTIK
G
ARISS
PEKTRUMS
INARX
KARAKTERISTIKKulit K (n=1) α
K Kβ
γ K
Kulit L (n=2) Kulit M (n=3) α
L Lβ γ
L
Kulit N (n=4)
Deret L
Deret M
α
M Mβ
Ketika spektrum suatu atom berelektron banyak dieksitasi oleh elektron proyektil, maka akan terlihat latar belakang bremstrahlung yang kontinu dengan panjang gelombang minimum, sprektrum bremstrahlung ini tentulah bersama sama dengan spektrum sinar x karakteristik yaitu garis tajam yang dinyatakan oleh Kα, Kβ,... dan seterusnya.
Setiap garis garis sinar x karakteristik, ternyata mengandung sejumlah garis garis yang sangat berdekatan, splitting ini sebagai hasil dari splitting struktur halus dari tingkat tingkat energi atom.
Sinar x karakteristik Kα
dan Kβyang
tumpang tindih di dalam spektrum bremsstrahlung.
SPEKTRUM KONTINYU DAN KARAKTERISTIK Cu
PANJANG GELOMBANG KARAKTERISTIK
(DLM
Å) BEBERAPA LOGAM ANODA
"# * # " 4 ## $! $ ! $ ! $
! &
SUMBER SINAR X UNTUK DIFRAKSI
Perlu sebisa mungkin monokromatik.
Tabung sinar x & elektronikanya menghasilkan sinar x dengan frekuensi sangat terbatas tetapi dengan intensitas tinggi.
BAGAIMANA SUPAYA BISA
MONOKROMATIS?Radiasi yang keluar dari target terdiri atas kontinyu dan karakteristik Kα1, Kα2, and Kβ Menjadikan monokromatik:
! β
! #! , , $ *
! #! 1 ! , * ! -8 /
# ! * ! " , )
FILTER DAN MONOKROMATOR
Filter melemahkan Kβdan hanya sedikit berefek pada panjang gelombang lain.
Monokromator melewatkan panjang gelombang yang dikehendaki dan melemahkan yang lain.
FILTRASI
Radiasi foton sinar x mempunyai spektrum dengan energi foton yang berbeda beda, tapi hanya foton dengan energi tertentu yang dapat menembus struktur kristal. Foton dengan energi yang lebih rendah (panjang gelombang yang panjang) tidak mempunyai energi yang cukup untuk mencapai detektor.
Untuk meredam foton dengan energi rendah dapat dilakukan dengan meletakkan filter aluminium pada lintasan sinar x.
Aluminium digunakan karena dapat menyerap foton berenergi rendah dengan sedikit efek pada foton berenergi tinggi yang dapat sampai ke detektor
Ada dua filtrasi yang digunakan pada tabung sinar x yaitu
FILTRASI UTAMA
Filtrasi utama ( pada tabung
sinar x adalah material yang terletak di lintasan foton sinar x dari + (target) untuk membentuk berkas yang dikeluarkan dari tabung.
Terdiri dari dinding kaca tabung sinar x, minyak penyekat (insulating oil), dan material
penghambat minyak tadi untuk keluar dari tabung.
Material filter itu sendiri terdiri dari aluminium dengan ketebalan 0,5 – 2,0 mm.
FILTER TAMBAHAN
Filtrasi tambahan ( adalah
peletakan cakram aluminium di lintasan sinar x,
antara dan , .
Cakram ini mempunyai ketebalan 0,5 mm dan berfungsi menghalangi lewatnya foton sinar x berenergi rendah, panjang gelombang lebih panjang, dan tidak berguna dalam proses difraksi
Hasilnya adalah pancaran foton dengan panjang gelombang lebih rendah, berenergi tinggi, dan mempunyai tingkat penetrasi lebih tinggi, yang bermanfaat untuk proses difraksi.
DETEKTOR
$ 9 " ! $. !
– Kendali elektronik untuk membatasi limit energi sinar x
– Menghilangkan radiasi kontinum dan fluoresen – Lebih efektif ketika dikombinasi dengan
monokromator kristal
– Detektor zat pada, biasanya Si(Li)→resolusi energi tinggi
– Bisa memilih hanya Kαatau Kβ
KESIMPULAN
Filter Ni hanya melemahkan radiasi Cu Kβ
Detektor Si(Li) dapat diatur hanya ‘melihat’ radiasi Kα
Monokromator grafit memilih Cu Kα, tapi sebagian panjang gelombang masih bisa lewat. Radiasi (W) Lαmungkin muncul sebagai kontaminasi anoda pada tabung Cu yang sudah ‘lanjut usia’.
