TUGAS RADIOKIMIA

PENEMUAN SINAR X

Oleh :

Andreas Asep S (K3310007)

Dhini Andriyani (K3310023)

Istiqomah Addiin (K3310044)

PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

2

BAB I

PENDAHULUAN

Wilhelm Conrad Roentgen seorang ahli fisika di Universitas Wurzburg,

Jerman, pertama kali menemukan sinar Roentgen pada tahun 1895 sewaktu

melakukan eksperimen dengan sinar katoda. Saat itu dia melihat timbulnya sinar

fluoresensi yang berasal dari krostal barium platinosianida dalam tabung Crookes-

Hittorf yang dialiri listrik. Ia segera menyadari bahwa fenomena ini merupakan suatu

penemuan baru sehingga dengan gigih ia terus menerus melanjutkan penyelidikannya

dalam minggu-minggu berikutnya. Tidak lama kemudian ditemukanlah sinar yang

disebutnya sinar baru atau sinar X. Baru di kemudian hari orang menamakan sinar

tersebut sinar Roentgen sebagai penghormatan kepada Wilhelm Conrad Roentgen.

Penemuan Roentgen ini merupakan suatu revolusi dalam dunia kedokteran

karena ternyata dengan hasil penemuan itu dapat diperiksa bagian-bagian tubuh

manusia yang sebelumnya tidak pernah dapat dicapai dengan cara-cara konvensional.

Salah satu visualisasi hasil penemuan Roentgen adalah foto jari-jari tangan istrinya

yang dibuat dengan mempergunakan kertas potret yang diletakkan di bawah tangan

istrinya dan disinari dengan sinar baru itu

.

(a) (b) (c)

Gambar 1. (a) Wilhelm Conrad Roentgen, (b) Istri W.C Roentgen, (c) Foto jari-jari

istri W.C Roentgen.

3

Roentgen dalam penyelidikan selanjutnya segera menemukan hampir semua

sifat sinar Roentgen, yaitu sifat-sifat fisika dan kimianya. Namun ada satu sifat yang

tidak sampai diketahuinya, yaitu sifat biologik yang dapat merusak sel-sel hidup.

Sifat yang ditemukan Roentgen antara lain bahwa sinar ini bergerak dalam garis

lurus, tidak dipengaruhi oleh lapangan magnetic dan mempunyai daya tembus yang

semakin kuat apabila tegangan listrik yang digunakan semakin tinggi, sedangkan di

antara sifat-sifat lainnya adalah bahwa sinar ini menghitamkan kertas potret.

Dalam makalah ini akan dijelaskan beberapa hal yang berkaitan dengan sinar

X. Semoga dengan makalah ini, bisa memberikan tambahan pengetahuan kepada para

pembaca.

4

BAB II

ISI

A. PENEMUAN SINAR X

Sinar-X ditemukan pertama kali oleh fisikawan berkebangsaan Jerman

Wilhelm C. Roentgen pada tanggal 8 November 1895. Saat itu Roentgen bekerja

menggunakan tabung. Dia mengamati nyala hijau pada tabung yang sebelumnya

menarik perhatian Crookes. Roentgen selanjutnya mencoba menutup tabung itu

dengan kertas hitam dengan harapan agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat.

Namun setelah ditutup ternyata masih ada sesuatu yang dapat lewat. Roentgen

Menyimpulkan bahwa ada sinar-sinar tidak tampak yang mampu menerobos kertas

hitam tersebut.

Pada saat Roentgen menyalakan sumber listrik tabung untuk penelitian sinar

katoda, beliau mendapatkan bahwa ada sejenis cahaya berpendar pada layar yang

terbuat dari barium platino cyanida yang kebetulan berada di dekatnya. Jika sumber

listrik dipadamkan, maka cahaya pendar pun hilang. Roentgen segera menyadari

bahwa sejenis sinar yang tidak kelihatan telah muncul dari dalam tabung sinar katoda.

Karena sebelumnya tidak pernah dikenal, maka sinar ini diberi nama sinar-X. Namun

untuk menghargai jasa beliau dalam penemuan ini maka seringkali sinar-X itu

dinamai juga sinar Roentgen.

Nyala hijau yang terlihat oleh Crookes dan Roentgen akhirnya diketahui

bahwa sinar tersebut tak lain adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh

dinding kaca pada tabung sewaktu elektron menabrak dinding itu, sebagai akibat

terjadinya pelucutan listrik melalui gas yang masih tersisa di dalam tabung. Pada saat

yang bersamaan elektron itu merangsang atom pada kaca untuk mengeluarkan

gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya sangat pendek dalam

bentuk sinar-X. Sejak saat itu para ahli fisika telah mengetahui bahwa sinar-X dapat

dihasilkan bila elektron dengan kecepatan yang sangat tinggi menabrak atom.

5

Tergiur oleh penemuannya yang tidak sengaja itu, Roentgen memusatkan

perhatiannya pada penyelidikan sinar-X. Dari penyelidikan itu beliau mendapatkan

bahwa sinar-X dapat memendarkan berbagai jenis bahan kimia. Sinar-X juga dapat

menembus berbagai materi yang tidak dapat ditembus oleh sinar tampak biasa yang

sudah dikenal pada saat itu. Di samping itu, Roentgen juga bisa melihat bayangan

tulang tangannya pada layar yang berpendar dengan cara menempatkan tangannya di

antara tabung sinar katoda dan layar. Dari hasil penyelidikan berikutnya diketahui

bahwa sinar-X ini merambat menempuh perjalanan lurus dan tidak dibelokkan baik

oleh medan listrik maupun medan magnet.

Sinar – X adalah foton benergi tinggi (1 – 100 kEV) dengan panjang

gelombang berorde 1 A. Sinar ini biasanya diproduksi dengan cara memberondong

target dengan seberkas elektron berenergi tinggi, sebagaimana tampak di gambar 16 –

1. Energi kinetik elektron – elektron di katoda dapat diabaikan, sehingga ketika

mengenai target, elektron – elektron tersebut akan memiliki energi kinetik K = eV.

Gambar 2. Skema tabung dalam sinar - X

6

Sifat-sifat Sinar X :

Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus bahan dengan

daya tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses radiografi.

Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang

gelombang yang kelihatan

Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah

diproses di kamar gelap.

Mempunyai sifat berionisasi. Efek primer sinar X apabila mengenai suatu

bahan atau zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut.

Mempunyai efek biologi. Sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan

biologi pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam pengobatan

radioterapi.

B. PEMBUATAN SINAR – X

Sinar-X dapat terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya elektron oleh

pengaruh gaya inti atom bahan mengalami perlambatan. Elektron – Elektron yang

diberondong tersebut dapat berinteraksi dengan atom – atom target melalui beberapa

cara berbeda. Salah satu tipe interaksi elektron – elektron tersebut adalah melalui

nukleus – nukleus bermuatan positif. Jika sewaktu – waktu muatan mengalami

percepatan, maka muatan tersebut akan menghasilkan radiasi secara kuantum akan

berwujud foton bernergi hv yang sama dengan perubahan energi kinetik elektron,

yaitu hv = Ki – Kf. Sinar-X yang tidak lain adalah gelombang elektromagnetik yang

terbentuk melalui proses ini disebut sinar-X bremsstrahlung, istilah jerman yang

berarti radiasi yang mengalami “pengereman” atau “perlambatan”.

Sinar-X yang terbentuk dengan cara demikian mempunyai energi paling tinggi

sama dengan energi kinetik partikel bermuatan pada waktu terjadinya perlambatan.

7

Gambar3. Eksitasi elektron sinar-X

Ketika terjadi perlambatan dan menimbulkan sinar-X, sinar-X yang terjadi

umumnya memiliki energi yang berbeda-beda sesuai dengan energi kinetik elektron

pada saat terbentuknya sinar-X dan juga bergantung pada arah pancarannya.

Gambar 4. Proses pembentukan sinar-X memakai tabung katoda-anoda

Suatu elektron di dalam berkas elektron dapat menghasilkan sejumlah foton

sebelum mencapai keadaan diam. Foton yang paling energik tercipta tatkala sebuah

elektron kehilangan energi kinetik awalnya dalam suatu interaksi tunggal sehingga

8

menghasilkan foton tunggal dengan frekuensi maksimum atau panjang gelombanng

minimum yang dinyyatakan dengan

hvmaks=hcλmin

=eV

Dengan demikian, proses bremsstrahlung akan menghasilkan radiasi dengan

spektrum kontinu yang memiliki frekuensi atau gelombang pemutus (cut off) yang

bergantung pada tegangan akselerasi menurut persamaan di atas.

Sinar-X dapat juga terbentuk dalam proses perpindahan elektron-elektron

atom dari tingkat energi yang lebih tinggi menuju ke tingkat energi yang lebih

rendah, misalnya dalam proses lanjutan efek fotolistrik. Sinar-X yang terbentuk

dengan cara seperti ini mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara

kedua tingkat energi yang berkaitan. Karena energi ini khas untuk setiap jenis atom,

sinar yang terbentuk dalam proses ini disebut sinar-X karakteristik, kelompok sinar-X

demikian mempunyai energi farik. Sinar-X karakteristik yang timbul oleh

berpindahnya elektron dari suatu tingkat energi menuju ke lintasan k, disebut sinar-X

garis K, sedangkan yang menuju ke lintasan l, dan seterusnya. Sinar-X

bremsstrahlung dapat dihasilkan melalui pesawat sinar-X atau pemercepat partikel.

Gambar 5.Cuplikan spektrum sinar X yang dipancarkan oleh perak.

9

Pada dasarnya pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung

sinar-X, sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode

dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur. Bagian pesawat sinar-X yang menjadi

sumber radiasi adalah tabung sinar-X. Didalam tabung pesawat sinar-X yang

biasanya terbuat dari bahan gelas terdapat filamen yang bertindak sebagai katode dan

target yang bertindak sebagai anode. Tabung pesawat sinar-X dibuat hampa udara

agar elektron yang berasal dari filamen tidak terhalang oleh molekul udara dalam

perjalanannya menuju ke anode. Filamen yang di panasi oleh arus listrik bertegangan

rendah (If) menjadi sumber elektron. Makin besar arus filamen IF, akan makin tinggi

suhu filamen dan berakibat makin banyak elektron dibebaskan persatuan waktu.

Elektron yang dibebaskan oleh filamen tertarik ke anode oleh adanya beda

potensial yang besar atau tegangan tinggi antara katode dan anode yang dicatu oleh

unit sumber tegangan tinggi (potensial katode beberapa puluh hingga beberapa ratus

kV atau MV lebih rendah dibandingkan potensial anode), elektron ini menabrak

bahan target yang umumnya bernomor atom dan bertitik cair tinggi (misalnya

tungsten) dan terjadilah proses bremsstrahlung. Khusus pada pemercepat partikel

energi tinggi beberapa elektron atau partikel yang dipercepat dapat agak menyimpang

dan menabrak dinding sehingga menimbulkan bremsstrahlung pada dinding. Beda

potensial atau tegangan antara kedua elektrode menentukan energi maksimum sinar-

X yang terbentuk, sedangkan fluks sinar-X bergantung pada jumlah elektron

persatuan waktu yang sampai ke bidang anode yang terakhir ini disebut arus tabung It

yang sudah barang tentu bergantung pada arus filamen It. Namun demikian dalam

batas tertentu, tegangan tabung juga dapat mempengaruhi arus tabung. Arus tabung

dalam sistem pesawat sinar-X biasanya hanya mempunyai tingkat besaran dalam

milliampere (mA), berbeda dengan arus filamen yang besarnya dalam tingkat ampere.

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

10

elektroda yaitu anoda dan katoda. Tabung jenis ini kemudian disebut Hot Chatoda

Tube dan merupakan tabung yang dipergunakan untuk pesawat Rontgen

konvensional yang sekarang.  

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 terjadilah suatu loop ( rangkaian tertutup) maka akan terjadi arus elektron

yang berlawanan dengan arus listrik yang kemudian disebut arus tabung. Pada saat

yang bersamaan, elektron-elektron yang ditarik ke anoda tersebut akan 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.

11

Perpindahan elektron ini akan menghasilkan suatu 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 .

Gambar 6. Hot Chatode Tube

C. PEMBUATAN KARAKTERISTIK SPEKTRUM SINAR – X

Sinar X dipancarkan dalam transisi antara berbagai tingkat energi terisi yang

lebih rendah dari sebuah atom. Elektron – elektron terdalam terikat sedemikian

kuatnya sehingga ukuran lebar antara tingkat energinya memadai bagi pemancaran

foton dalam rentang panjang gelombang sinar – X. Sebaliknya ikatan elektron –

elektron terluar relatif lemah, dan lebar antara tingkat energinya hanyalah beberapa

elektronvolt; dengan demikian transisi antara tingkat – tingkat ini hanyalah

memberikan foton dalam spektrum cahaya tampak. Transisi “optik” ini akan dibahas

pasal berikut.

Karena semua kulit terdalam sebuah atom terisi penuh, maka transisi sinar – X

tidak akan pernah terjadi dalam keadaan normal. Sebagai contoh, sebuah eletron 2p

tidak akan pernah terjadi dalam keadaan normal. Sebagai contoh, sebuah elektron 2p

tidak dapat bertransisi ke subkulit 1s, karena semua atom setelah hidrogen memiliki

12

subkulit 1s yang terisi penuh. Untuk dapat mengamati transisi seperti ini, kita harus

membebaskan sebuah elektron dari subkulit 1s. Ini dapat dilakukan dengan

menembaki atom dengan berkas elektron (atau partikel lain) yang dipercepat hingga

mencapai energi yang cukup memadai untuk menendang keluar sebuah elektron 1s

setelah bertumbukan dengannya. (ini memerlukan tegangan pemercepat sekitar

10.000 V).

Begitu kita berhasil membebaskan satu elektron dari subkulit 1s, elektron dari

suatu subkulit lebih tinggi akan dengan segera bertransisi untuk mengisi kekosongan

tersebut, dengan memancarkan sebuah foton sinar – X dalam proses ini. Tentu saja,

energi foton sama dengan beda energi keadaan awal dan akhir elektron yang

bertransisi.

Ketika membebaskan elektron 1s, kita menciptakan suatu kekosongan dalam

kulit K. Semua sinar X yang dipancarkan dalam proses mengisi kekosongan ini

dikenal sebagai sinar X kulit K, atau secara singkat sinar X K. (sinar X ini

dipancarkan dalam transisi yang datangnya dari kulit L, M, N, . . . , tetapi mereka

dikenal oleh kekososngan yang mereka isi, bukan oleh kulit asal mereka). Sinar X K

yang berasal dari kulit n = 2 (kulit L) dikenal sebagai sinar X Kα, dan sinar X K yang

berasal dari tingkat – tingkat yang lebih tinggi dikenal sebagai Kβ, K γ , dan seterusnya.

Gambar 7 menggambarkan transisi – transisi ini.

Dapat pula terjadi bahwa penembakan atom dengan berkas elektron dapat

membebaskan sebuah eletron dari kulit L, dan elektron dari tingkat – tingkat tertinggi

akan segera berpindah ke bawah mengisi kekosongan itu. Foton yang dipancarkan

dalam berbagai transisi ini dikenal sebagai sinar X L. Sinar X deret L berenergi

rendah dikenal sebagai Lα, dan sinar X L lainnya dinamai menurut urutan

pertambahan energi seperti yang diperlihatkan pada gambar 7.

13

Gambar 7. Deret Sinar – X

D. RELASI MOSELEY

Kita belum meninjau beda energi dari subkulit dalam kulit utama. Sebagai

contoh, sinar X Lα dapat berasal dari salah satu subkulit tingkat n = 3 (3s, 3p, 3d) dan

berakhir pada salah satu subkulit tingkat n = 2 (2s, 2p). Karena energi berbagai

transisi ini agak berbeda , maka akan terdapat banyak sekali sinar X Lα, tetapi energi

masing - masing kecil sekali dibandingkan terhadap beda energi antara sinar X Lα dan

Lβ. Dalam praktek ternyata kita tidak melihat pemisahan energi yang kecil ini.

Marilah kita tinjau sinar X Kα secara lebih terinci. Sebuah elektron pada kulit

L dihalangi oleh dua elektron 1s, sehingga muatan inti efektif yang dirasakannya

adalah Zefektif≅ Z – 2. Apabila salah satu elektron 1s tersebut dibebaskan guna

menciptakan sebuah kekosongan dalam kulit – K, maka hanya elektron 1s tersisa

yang menghalangi kulit L, sehingga Zefektif≅ Z – 1. (Dalam perhitungan ini, kita

mengabaikan efek halang oleh elektron – elektron terluar karena sangat kecil; rapat

probabilitasnya memang tidak nol di dalam orbit kulit – L, tetapi pengaruhnya pada

Zefektif kecil sekali sehingga dapat diabaikan). Sinar X Kα dengan demikian dapat

dianalisis sebagai transisi dari kulit n = 2 ke kulit n = 1 dalam atom elektron satu

14

dengan Zefektif≅ Z – 1. Didapati bahwa frekuensi transisi Kα dalam sebuah atom

dengan nomor atom Z diberi oleh

v=3 c R∞

4(Z−1)2 (8.1)

Jika kita merajah data √v sebagai fungsi dari Z, akan kita peroleh sebuah

grafik garis lurus dengan kemiringan (3 c R∞/4)1/2. Gambar 8 adalah contoh gambar

rajahan tersebut. (Secara kebetulan, hasil ini tidak bergantung pada anggapan kita

mengenai nilai sebenarnya dari efek halang. Artinya, kita dapat saja menulis Zefektif≅ Z

– k, dengan nilai k suatu bilangan tidak diketahui, mungkin dekat ke 1. Satu – satunya

perubahan dalam gambar rajahan kita adalah pada titik potongnya. Jadi, kita tetap

memperoleh grafik garis lurus dengan kemiringan yang sama).

Metode ini memberi kita suatu cara yang sangat ampuh namun sederhana

untuk menentukan nomor atom Z suatu atom, sebagaimana pertama kali diperagakan

pada tahu 1913 oleh fisikawan muda Inggris, H. G. J. Moseley. Ia mengukur energi

sinar – X Kα (dan lainnya) dari berbagai unsur dan dengan demikian menentukan

nomor atomnya. Moseley adalah fisikawan pertama yang memperagakan hubungan

linear yang diperlihatkan pada gambar 8; grafik seperti ini kini dikenal sebaga grafik

Moseley. Penemuannya memberikan suatu cara baru untuk mengukur nomor atom

berbagai unsur.

Gambar 8.

15

Berikut pengukuran Moseley dari panjang gelombang garis Kα

Gambar 9. Tabel pengukuran Moseley dari Panjang Gelombang Garis Kα

Sebelumnya, unsur dalam susunan berkala disusun berdasarkan pertambahan

massa. Moseley kemudian menemukan bahwa terdapat beberapa unsur yang tidak

mengikuti aturan tersebut; unsur dengan Z yang lebih besar memiliki massa yang

lebih kecil (lihat, misalnya, kobal dan nikel atau iodin dan telurium). Ia juga

menemukan beberapa kotak kosong dalam susunn berkala yang berhubungan dengan

unsur yang belum ditemukan; sebagai contoh, unsur radioaktif alam teknetium (Z =

43) (yang hanya dapat dihasilkan dalam laboratorium) belum dikenal ketika Moseley

melakukan penelitiannya, tetapi ia memperlihatkan adanya sebuah kotak kosong

(dalam susunan berkala) pada Z = 43.

16

Dalam sumber lain juga dijelaskan bahwa Moseley menemukan bahwa

frekuensi – frekuensi n untuk deret – deret sinar – x K dan L yang teramati dapat

dicocokkan menurut reaksi

V1/2 = A(Z – Z0)

Dengan Z merupakan nomor atom materil target, sedangkan A dan Z0

merupakan konstanta yang bergantung pada transisi tertentu yang akan diamati.

Untuk deret K, secara eksperimen ditemukan bahwa Z0 = 1 dan nilai a sedikit berubah

bergantung pada transisi – transisi Kα, Kβ, . . . yang akan diamati. Untuk deret L, Z0 =

7,4 dan sekali lagi ditemukan variasi kecil di A untuk garis – gars Lα, Lβ, dan

seterusnya.

Selanjutnya dilakukan pengukuran juga oleh Moseley dari panjang gelombang

garis Lα.

17

Gambar 10. Tabel Pengukuran Moseley dari Panjang Gelombang Garis Lα

Walaupun teori Bohr dikembangkan untuk atom – atom yang tidak saling

berinteraksi dalam keadaan gas, teori ini juga sanggunp menjelaskan sifat – sifat atom

di dalam material padat yang atom – atomnya berinteraksi sangat kuat satu sama lain.

Pertimbangan tersebut digunakan untuk memproduksi transisi – transisi sinar – X

yang hanya berlangsung di antara ikatan kuat elektron – elektron terdalamnya. Ketika

atom – atom tersebut terikat secara bersama – sama untuk membentuk suatu zat

padat, tingkat – tingkat energi elektron – elektron terluarnya akan berbeda

dibandingkan dengan keadaan dalam wujud gas. Bagaimanapun juga, elektron –

elektron terdalamnya, lantaran terikat sangat kuat, akan tetap berada dalam kondisi

18

yang sama ketika material tersebut mengalami perubahan wujud dari keadaan gas

menjadi zat padat atau cair.

E. DIFRAKSI SINAR – X

Apabila suatu bahan dikenai sinarX maka intensitas sinarX yang

ditransmisikan lebih kecil dari intensitas sinar datang. Hal ini disebabkan adanya

penyerapan oleh bahan dan juga penghamburan oleh atomatom dalam material

tersebut. Berkas sinar yang dihantarkan tersebut ada yang saling menghilangkan

karena fasenya berbeda dan ada juga yang saling menguatkan karena fasenya sama.

Berkas sinar – X yang saling menguatkan disebut sebagai berkas difraksi.

Persyaratan yang harus dipenuhi agar berkas sinarX yang dihamburkan

merupakan berkas difraksi dikenal sebagai Hukum Bragg. Hukum Bragg menyatakan

bahwa perbedaan lintasan berkas difrasi sinarX harus merupakan kelipatan panjang

gelombang, secara matematis dirumuskan :

nλ = dsinθ

dengan n bilangan bulat 1, 2, 3 ...... adalah panjang gelombang sinarX adalah jarak

antar bidang, dan θ adalah sudut difraksi.

Keadaan ini membentuk pola interferensi yang saling menguatkan untuk

sudutsudut yang memenuhi hukum Brag. Gejala ini dapat diamati pada grafik

hubungan antara intensitas spektrum karakteristik sebagai fungsi sudut 2θ. Untuk

menentukan sudut θ dalam kristal/anoda adalah sistem kristal/atom dan parameter

atauarah difraksi ditentukan oleh bentuk dan ukuran sel satuannya. Yang dapat

dipahami bahwa semakin besar sudut difraksi, maka jarak antar bidang (h,

k, l) semakin kecil.

F. UJUNG ABSORPSI SINAR – X

Ketika seberkas sinar – x dilewatkan melalui suatu material, beberapa dari

fotonnya akan berinteraksi dengan atom – atom material sehingga mengakibatkan

foton – foton tersebut terlempar dari berkas. Proses – proses interaksi utama yang

19

bertanggung jawab terhadap reduksi intensitas setiap berkas foton adalah efek

fotolistrik, hamburan compton, dan penggabungan pasangan. Lantaran sinar – x

memiliki energi dalam rentang 1 – 100 keV. Oleh karena itu, intesitas sebuah berkas

sinar – x hana akan direduksi oleh separuh dari proses – proses di atas, dengan efek

fotolistrik menjadi mekanisme yang dominan.

Intensitas i dari seberkas sinar – x monokromatik yang telah melakukan

penetrasi ke dalam material target sedalam x dinyatakan oleh persamaan berikut

I = I0e-µx

Dengan I0 adalah intensitas berkas datang dan µ adalah koefisien absorpsi material.

Kuantitas µ bergantung pada atom – atom target dan energi foton – foton sinar – x.

Anggaplah bahwa µ untuk material target diukur sebagai fungsi energi sinar –

x datang. Ketika energi ini mengalami kenaikan, koefisien absorpsi akan berkurang

karena begitu sedikitnya foton – foton dengan energi tertinggi yang memproduksi

fotoelektron atau mengalami hamburan Compton. Penurunan ini berlanjut hingga

energi sinar – x menjadi setara dengan energi ikat salah satu elektron inti. Sampai di

sini, banyak elektron yang mendadak siap melakukan emisi fotolistrik. Keadaan ini

menyebabkan nilai suatu penurunan yang telah ditandai di dalam intensitas tranmisi

sinar – x, atau yang ekuivalen dengannya, mengalami kenaikan nilai koefisien

absorpsi yang mendadak. Kenaikan µ yang tajam terjadi pada energi – energi ikat dari

setiap elektron – elektron inti dan kenaikan ini akan menghasilkan ujung absorpsi

seperti yang diperlihatkan di Gambar 11 (a). Pengukuran energi – energi ujung

absorpsi K, L, . . . selanjutnya dipergunakan untuk menentukan energi – energi ikat

elektron – elektron yang bersesuaian.

Dengan pengecualian untuk ujung K, secara aktual setiap ujung absorpsi

terdiri dari sejumlah puncak berdekatan yang bersesuaian dengan struktur halus dari

tingkat – tingkat energi tertentu Gambar 11.

20

Gambar 11.

G. EFEK AUGER

Dalam pembahasan di atas diasumsikan bahwa fotoelektron dihasilkan oleh

sinar – x yang datang dari sumber eksternal. Nyatanya, sinar – x dapat saja

diemisikan oleh suatu transisi atom yang terserap oleh elektron di dalam atom yang

sama. Sehingga menghasilkan pelepasan elektron Auger (dibaca OZEY).

H. FLUORESENSI SINAR – X

Foton – foton sinar – x dapat digunakan untu mngeksitasi atau melepaskan

elektron – elektron inti. Hasil dari transisi – transisi ke tingkat yang lebih rendah

ketika atom kembali ke keadaan dasar akan menghasilkan foton – foton sinar – x

tambahan dengan energi yang lebih kecil daripada energi sinar – x yang datang.

Fenomena ini dikenal sebagai fluoresensi sinar – x.

21

BAB III

KESIMPULAN

1. sinar-X adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh dinding kaca pada

tabung sewaktu elektron menabrak dinding itu, sebagai akibat terjadinya

pelucutan listrik melalui gas yang masih tersisa di dalam tabung.

2. Sifat-sifat Sinar X antara lain mempunyai daya tembus yang tinggi, mempunyai

panjang gelombang yang pendek, mempunyai efek fotografi, mempunyai sifat

berionisasi, dan mempunyai efek biologi.

3. Sinar yang terbentuk dari proses perpindahan elektron-elektron atom dari tingkat

energi tinggi ke tingkat energi rendah disebut dengan sinar X karateristik.

4. Sinar-X bremsstrahlung mempunyai energi paling tinggi sama dengan energi

kinetik partikel bermuatan pada waktu terjadinya perlambatan.

5. Peristiwa Breamsstrahlung adalah peristiwa dimana elektron yang tertarik ke

anoda akan menabrak anoda dan tertahan, dimana tabrakan itu tepat berkenaan di

inti atom.

6. Proses Bremsstrahlung akan menghasilkan radiasi dengan spektrum kontinu yang

memiliki frekuensi atau gelombang pemutus (cut off) yang bergantung pada

tegangan akselerasi.

7. Pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X, sumber

tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam

tabung sinar-X, dan unit pengatur.

8. Hot Chatoda Tube merupakan tabung yang dipergunakan untuk pesawat Rontgen

konvensional yang sekarang.

9. Persyaratan yang harus dipenuhi agar berkas sinarX yang dihamburkan

merupakan berkas difraksi dikenal sebagai Hukum Bragg.

10. Relasi Moseley digunakan untuk menentukan no atom Z suatu aom (secara

sederhana).

22

11. Proses – proses interaksi utama yang bertanggung jawab terhadap reduksi

intensitas setiap berkas foton adalah efek fotolistrik, hamburan compton, dan

penggabungan pasangan. Lantaran sinar – x memiliki energi dalam rentang 1 –

100 keV

12. Hasil dari transisi – transisi ke tingkat yang lebih rendah ketika atom kembali ke

keadaan dasar akan menghasilkan foton – foton sinar – x tambahan dengan

energi yang lebih kecil daripada energi sinar – x yang datang. Fenomena ini

dikenal sebagai fluoresensi sinar – x

23

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.____.Radiasi Sinar X. Dalam http://annehira.com diakses pada Sabtu 16

Maret 2013 pada 7:35:36 PM

Anonim.2010.Asal Usul Penemuan Sinar X. Dalam

http://laboraturiumbpn.blogspot.com diakses pada Rabu 6 Maret 2013 pada

9:57:13 PM

Anonim.2010.Penemuan Sinar X. Dalam http://forum.upi.edu diakses pada Rabu 6

Maret 2013 pada 7:50:34 AM

Anonim.2011.Elektron Auger. Dalam http://komikfisika.com diakses pada Sabtu 16

Maret 2013 pada 7:22:58 PM

Anonim.2012. Prinsip Fluororesensi. Dalam http://gilangpermanapatty.blogspot.com

diakses pada sabtu, 16 Maret 2013 pada 7:32:29 PM

Fahik, surya.2012.Sejarah Penemuan Sinar X serta Cara Kerjanya. Dalam

http://suryafahik.blogspot.com diakses pada Rabu 6 Maret 2013 pada 7:50:12

AM

Gautreau, Ronald dan William Savin. 2006. Scaum’s OutlinesFisika Modern Edisi

Kedua. Erlangga : Jakarta

Kaplan, Irving. 1963. Nuclear Physics. Addison – Wesley Publishing Company, Inc ;

London

Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Penerbit Universitas Indonesia (UI Press) :

Jakarta

Pauli, james.2012.BAB 1 Pengenalan Sinar X. Dalam http://slideshare.net diakses

pada Rabu 6 Maret 2013 pada 8:34:44 AM

Rizqi, M A.2011.Hukum Bragg. Dalam http://mylife-diechemie.blogspot.com diakses

pada Sabtu 16 Maret 2013 pada 8:12:45 PM

24

Tijar, ainut.2012.8-11-1895: Penemuan Sinar Ronsen (X-Rays) Penemuan “Tak

Sengaja” Oleh Wilhelm Rontgen Itu Jadi Keajaiban Medis. Dalam

http://ainuttijar.blogspot.com diakses pada Rabu 6 Maret 2013 pada 8:17:59

AM

25