PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL
Teori Dasar :
Pesawat radiology adalah alat / pesawat medik yang bekerja mengunakan radiasi pengion baik itu sinar nuklir,gamma,sinar X dan lain-lain
Pesawat roentgen adalah alat / pesawat medik yang bekerjanya mengunakan radiasi sinar X, baik untuk keperluan fluoroskopi maupun radiografie.
Sejarah singkat ditemukannya sinar X :
menabrak anoda dan ditahan. Jika tabrakan elektron tersebut tepat diinti atom disebut peristiwa Breamstrahlung dan apabila menabraknya dielektron dikulit K, disebut K Karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi hole-hole karena elektron-elektron yang ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi oleh elektron-elektron lain. Perpindahan elektron ini akan menghasilkan seatu gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya berbeda-beda. Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 – 1 A inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar Rontgen. Tabung X ray jenis pertama ini disebut Cold Chatoda Tube
Namun pada perkembangan selanjutnya, pada tahun 1913, Collige menyempurnakan penemuan Rontgen dengan memodifikasi tabung yang digunakan. Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang didalamnya hanya terdapat 2 elektroda yaitu anoda dan katoda. Tabung jenis ini kemudian disebut Hot Chatoda Tube dan merupakan tabung yang dipergunakan untuk pesawat Rontgen konvensional yang sekarang.
Cara kerja Hot katoda Tube :
Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang didalamnya hanya terdapat 2 elektroda yaitu anoda dan katoda. Katoda / filamen tabung rontgen dihubungkan ke transformator filamen. Transformator filamen ini akan memberi supply sehingga mengakibatkan terjadinya pemanasan pada filamen tabung rontgen, sehingga terjadi Thermionic Emission, dimana elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan atomnya, sehingga akan banyak terjadi elektron bebas dan terbentuklah awan elektron.
Anoda dan katoda di hubungkan dengan transformator tegangan tinggi 10 KV – 150 KV. Primer HTT diberi tegangan AC ( bolak-balik ) maka akan terjadi garis-garis gaya magnet ( GGM ) yang akan berubah – ubah bergantung dari besarnya arus yang mengalir. Akibat dari perubahan garig-garis gaya magnet ini akan menyebabkan timbulnya gaya gerak listrik ( GGL ) pada kumparan sekunder, yang besarnya tergantung dari setiap perubahan fluks pada setiap perubahan waktu ( E = - d Φ / dt ). Dari proses ini didapatkanlah tegangan tinggi yang akan disuplay ke elektroda tabung rontgen.
Pada saat anoda mendapatkan polaritas + dan katoda mendapat polaritas - maka elektron-elektron bebas yang ada disekitar katoda akan ditarik menuju anoda, akibatnya
Blok diagram Pesawat roentgen konvensional
1. Blok Rangkaian Power Supply
Ragkaian ini berfungsi untuk mendistribusikan tegangan pada seluruh rangkaian pesawat sesuai yang dibutuhkan oleh masing-masing rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari :
1. Saklar.
Berfungsi untuk menghubungkan supply listik PLN dengan pesawat roentgen.
2. Fuse / sekring
3. Voltage Compensator
Alat yang berfungsi untuk mengkompensasi nilai tegangan yang diperlukan pesawat jika terjadi penurunan atu kenaikan pada supply PLN Jika tegangan naik kita harus menambah jumlah lilitan primer dengan memutar selector voltage compensator dan jika tegangan turun kita harus mengurangi jumlah lilitan primer dengan memutar selector voltage compensator sehingga diperoleh perbandingan transformasi antara tegangan dan jumlah lilitan primer dengan tegangan dan jumlah lilitan sekunder adalah tetap dengan demikian diperoleh nilai tegangan pada setiap lilitan akan tetap.
Perbandingan transformasi dapat dirumuskan : perbandingan output di sekunder = 1:1 maksudnya, pada setiap lilitan terdapat 1 volt tegangan.
Jika tegangan dari PLN naik menjadi 230 v dan lilitan primer 220, maka perbandingan output ¹ 1 : 1;
230 v : 220 ¹ 1 : 1
agar diperoleh nilai tegangan setiap lilitan (pada output / sekunder) akan tetap 1 : 1 maka kita harus menambah jumlah lilitan primer sebanyak 10 lilitan.
E1 : N1 = E2 : N2
230 v : 230 = 1 : 1
Maka perbandingan transformasi tetap.
Jika tegangan dari PLN turun menjadi 210 v dan jumlah lilitan primer tetap 220 maka perbandingan pada sekunder (output) ¹ 1 : 1
210 v : 220 ¹ 1 : 1
210 v : 210 = 1 : 1
Maka diperoleh perbandingan transformasinya tetap.
1. Auto Trafo :
Alat untuk memindahkan daya listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lain dengan cara menaikkan atau menurunkan tegangan keseluruh pesawat. Autotrafo adalah transformator yang kumparan primer dan kumparan sekundernya menjadi satu dalam satu core
2. Line Resistance ( R Mate)
Setiap pesawat mempunyai hambatan atau R yang diberikan oleh pabrik, contohnya pada pesawat shimadzu R=0,04-0,08Ω, resistance ini disebut R internal ( R pesawat ). Sehinnga R line adalah tahanan atur yang berfungsi untuk mencocokkan tahanan pengkabelan dengan tahanan yang dibutuhkan pesawat.
R internal = R. mate (line) + R. Eksternal (pengkabelan).
3. Voltage Indicator :
Untuk mengetahui apa tegangan PLN mengalami kenaikan atau penurunan.
4. KVP selector Mayor
Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminal x 10 KV
5. KVP selector Minor
Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminalnya 1 KV
6. Voltage regulator :
2. Blok Rangkaian Pemanas Filamen.
Fungsinya untuk memberikan catu daya dan mengatur besar arus pemanas filament agar terjadinya termionic emission bisa di kendalikan sehingga jumlah electron – electron bebas yang dihasilkan pada filament tabung rontgen bisa dicontrol.
Rangkaian ini terdiri dari :
Ø Rangkaian Stabilisator Tegangan.
Ada 3 kemungkinan keadaan pada stabilizer tegangan :
1. EK 1= EK 2 ( PLN Normal )
Tidak terjadi penaikan / penurunan tegangan PLN. Pada N2,tegangan mendahului arus sebesar 90o sedangkan pada C arus akan mendahului tegangannya rebasar 90o. Sehingga pada tegangan C dan tegangan N2 akan mempunyai besar tegangan yang sama (karena diparallel) tetapi fasenya akan berlawanan. Perbedaan fasa ini menyebabkan terjadinya peniadaan impedansi antara R dan C sehingga tegangan pada stabilisator tegangan adalah tegangan yang keluar melewati R internal dan bukan R impedansi.
2. EK 1> EK 2 ( kenaikan tegangan PLN)
Karena terjadi kenaikan tegangan PLN, maka tegangan pada N2 juga akan mengalami kenaikan. Pada saat tersebut adalah masa transisi (perubahan), dimana tegangan pada C masih tetap (tidak mengalami perubahan), sehingga antara tegangan pada N dan tegangan pada C terjadi beda fase sebesar IXN2 - IXC ( karena Xc lebih kecil ), sehingga besar keluaran pada N dan C (parallel) = IXN2 - IXC + I.R
3. Pada saat Ek1
Jika tegangan diprimer Turín maka tegangan di sekunder juga akan ikut turun (N2 dan N3 tegangannya akan turun). Meskipun tegangan di N2 turun tapi tegangan di C tidak akan langsung turun, hal ini karena belum terjadi stedy state sehingga antara teganagn di C dan N2 terjadi selisih fase dimana tegangan di C akan lebih besar dari tegangan di N2.
maka pada E = IXC + IXN2 sehingga Ek2 = E + IXN3
Ø Space Charge Compensator
berupa variable resistor (VR) yang terdiri dari tap-tap, yang tiap tap-tapnya mempunyai nilai R yang berbeda-beda.
Karakteristik tabung roentgen:
- Semakin tinggi tegangan maka arus akan semakin besar.
- Tabung roentgen hanya bekerja pada daerah space charge.
Ø mA control
Berfungsi untuk mengatur arus pemanas filament yang kemudian akan digunakan sebagai penentu besarnya arus tabung yang digunakan. Alat ini disambung seri dengan trafo filament. Untuk memilih arus tabung kita sebenarnya memilih nilai R nya untuk menentukan voltage drop pada VR. Semakin besar pilihan mA maka pilihan tap tersebut berada pada posisi nilai R yang paling kecil,sehingga voltage dropnya kecil. Dan semakin kecil mA maka pilihan tap tersebut berada pada posisi nilai R paling besar. Arus tabung ditentukan oleh besarnya tegangan pada trasformator filamen. Tegangan transformator ini (EF) akan menentukan besarnya arus transformator filamen ini (IF), semakin besar tegangan trafo filamen semakin besar pula arus yang mengalir pada trafo filament,besarnya arus trafo filamen ini akan menentukan banyaknya elektron bebas yang dihasilkan. EF besar --> IF besar --> elektron bebas banyak --> awan electron banyak. Jika R lebih tinggi, tegangan trafo filamen kecil karena dengan tahanan lebih besar maka tegangan pada tegangan trafo lebih kecil karena R tadi menyebabkan voltage drop yang lebih besar.
V = I x R . Tegangan pada filament = Tegangan awal – voltage drop.
Ø Stand by Resistance
Cara kerjanya adalah sebagai berikut, pada saat main swith ON, filament tabung rontgen langsung mendapatkan tegangan dari transformator filament tapi melewati stand by resistant sehingga tegangan yang mengalir bukan tegangan normal. Pada saat expose, timer bekerja dan relay energice bekerja sehingga kontaktor exposure swith terhubung dan kontaktor relay di stand by resistant terhubung (di by pass ), sehingga tegangan akan melewati kontaktor (bukan R lagi) sehingga tidak ada voltage drop sehingga pemanasan filament pada tegangan normal.
Ø Filament limiter (mA limiter)
Alat yang berfungsi untuk membatasi mengalirnya arus filamen, maksudnya agar tegangan pemanas filamen di atas sesuai dengan kemampuan kapasitas filamen tabung rontgen sehingga pemberian tegangan tersebut memberi pemanasan yang normal. Pengunaan filament limiter ini akan lebih terasa terutama pada tabung rontgen yang mengunakan double focus, yaitu focus besar dan focus kecil yang masing-masing dilengkapi filament limiter sendiri. Untuk yang large focus nilai tahanan limiternya kecil, sedangkan untuk yang small focus nilai tahanan limiternya besar yang diatur sekali pada waktu perakitan.
Ø Trafo filament
Berfungsi untuk step down filament, biasanya tegangan yang digunakan adalah tegangan 110 volt menjadi 12 v/18 v tergantung spesifikasi tabung.
Ø Filamen tabung rontgen
Berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda..
Terdiri dari bahan Tungsten yang mempunyai titik lebur yang tinggi 3600 oC dengan nomor atom 74. Filamen ini berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda
Katoda / filament terbagi 2, yaitu :
a. Katoda Direct
Disebut juga katoda langsung yaitu filament yang sekaligus berfungsi sebagai katoda
b. Katoda Indirect
Disebut juga katoda tak langsung yaitu filament hanya berfungsi sebagai sumber elaktron sedangkan katodanya dipisah (didepan filament), katodanya bias terhubung dengan transformator filament atau dengan sumber lain.
Pada katoda juga dipasang Focussing Cup yaitu alat yang menyerupai mangkok untuk mengfokuskan jalannya electron dari anoda ke katoda.
Katoda juga bisa berupa :
a. Single focus
Maksud digunakannya double focus agar dapat melayani pengunaan mA(arus) yang berbeda-beda.
1. Blok Rangkaian Tegangan Tinggi
Pada rangkaian ini terdapat trafo tegangan tinggi yang berfungsi untuk memberikan beda potensial antara anoda dan katoda dimana anoda harus selalu mendapat polaritas positif dan katoda harus selalu mendapat polaritas negatif agar elektron-elektron bebas yang ada disekitar katoda dapat ditarik ke anoda.
4. Blok rangkaian tabung rontgen
Merupakan sebuah tabung diode yaitu tabung vakum yang terdiri dari dua elektrode, yaitu anode dan katode. X ray tube adalah tempat berlangsungnya proses terbentuknya sinar x.
~ Pesawat dengan 1 unit x ray tube over table untuk pemotretan tunggal disebut “Pesawat Rontgen 1 examination”
~ Pesawat rontgen yang memiliki x ray tube over table dan under table disebut 2 Examination.
Ada 2 macam x ray tube :
- x ray tube over table berada diluar patient table
5. Blok tangkaian timer
Timer berfungsi untuk menentukan lamanya proses penyinaran
Terdapat 4 jenis timer yaitu :
1) Timer Mekanik
Cara kerja:
1. Menetukan lamanya penyinaran dengan menarik valve p kearah searah jarum jam, dalam waktu yang bersamaan jarum penahan PA lepas hingga gigi gergaji W akan ikut berputar kekanan (searah jarum ajm) kontaktor C dari normally open menjadi close.
2. setelah sesuai waktu yangn ditetapkan, misalnya sampai 0,3 detik jarum PA mengunci roda gigi W.
3. sementyara preparation selesai, yaitu kV, mA dan waktu telah ditetapkan maka PB SWE ditekan, sehingga akan ada arus yang mengalir dari power supply menuju kontaktor C ke PB SWE kemabli ke relay S, kembali ke power supply.
4. sehingga akan menyebabkan relay s energized dan menarik kontak SW3 hingga rangkaian power supply dan rangkaian tegangan tinggi terhubung dan menyebabkan expose (penyinaran) dimulai.
5. sementara PB ditekan, maka akan menekan jarum valve PA sehingga terlepas dari penguncian, gigi gergaji mulai berputar kea rah kiri (berlawanan jarum jam).
2) Timer Elektrik
Cara kerja :
1. menetukan lamanya penyinaran dengan memutar knop K yang diikuti lengan A kearah kiri (berlawanan jarum jam), misalnya 0,5 detik, dan plat bsi D2 kearah kiri.
2. pada saat itu motor M telah berputar hingga memutar plat D1 kearah kanan (searah jarum jam).
3. saat preparation selesai, yaitu kV, mA, waktu telah ditetapkan maka PB SWE, terminal 1 terhubung dengan terminal 2, terminal 3 terhubung dengan terminal 4.
4. dengan terhubungnya terminal 1 dan terminal 2, maka dari Power Supply akan mengalir arus (menuju relay S) kembali ke power supply, sehingga relay S energized. Dengan energizednya relay, maka plat D2 akan menempel dengan plat D1. sehingga plat D2 bergerak kekanan, diikuti lengan A dan knop K.
5. pada waktu yang bersamaan, ada arus yang mengalir dari power supply menuju ke kontaktor 3-4 lalu ke kontak lalu ke relay SW dan kemudian kembali ke power supply.
3) Timer elektronik
Cara kerja:
1. kita menentukan lamanya penyinaran waktu yang ada, T= R.C
3. berlangsungnya expose berbarengan dengan pengisian kondensator, sehingga saat muatan kondensator penuh (time konstan 63%, karena merupakan fungsi linier setiap perubahan waktu), yang merupakan tegangan “critical gride”, maka pada posisi 63% itu maka relay SB akan bekerja.
4. dengan berubahnya thyratron, maka arus mengalir ke relay SB sehingga relay SB akan bekerja, dengan bekerjanya relay SB maka kontaktor SW3 membuka.
5. membukannya SW3 menyebabkan terputusnya power supply dengan HTT.
4. Timer Automatic
Cara kerja :
1. menetukan lamanya waktu penyinaran = R.C
2. pada saat PB SWE ditekan maka akan ada arus yang mengalir dari power supply menuju terminal 7,5,6,8 SW3 lalu menuju kumparan primer HTT dan kembali ke supply.
3. maka akan ada arus yang mengalir pada sekunder trafo tegangann tinggi dengan arah arus : Rectifier menuju kapasitor. Sehingga kapasitor akan terisi penuh sebesar 0,63 C.
4. setelah kapasitor terisi penuh, maka Thirytron akan mendapat tegangan sehingga akan mengaktifkan relay S1.
5. dengan aktifnya Relay S1, maka kontaktor SW3 akan terbuka. Sehingga tidak ada arus yang mengalir pada primer trafo tegangan tinggi.
