Babeh Edi

Produksi sinar X

Tabung sinar X

·       Filamen, sumber elektron

·       Tabung vakum

·       Anoda

·       Jendela tipis, tempat keluar sinar X

Spektrum sinar X

Pada saat elektron cepat menumbuk anoda, beberapa interaksi terjadi. Yang paling banyak elektron mengalami interaksi dengan elektron orbital, dan transfer sebagian energinya yang menjadikan elektron tereksitasi. Pada saat elektron kembali ke keadaan semula akan memancarkan panas. Dalam tabung diagnostik 99% elektron akan menghasilkan panas, yang merupakan masalah yang harus dipertimbangkan (dalam gambar diilustrasikan interaksi pada titik A).  

Ada pula elektron yang datang mendekati inti atom target, karena gaya Coulomb elektron akan mengalami pembelokan arah, pengurangan energi akan disertai dengan terpancarnya foton dalam bentuk sinar X yang disebut bremstrahlung. Pengurangan energi elektron bervariasi sehingga energi sinar X yang dihasikan juga dalam rentang yang lebar (titik B dalam gambar). Perhatikan interaksi tidak hanya terjadi pada permukaan target (titik C). Selain itu ada pula elektron yang berinteraksi dengan elektron terikat pada kulit bagian dalam atom, misalnya kulit K. Elektron kulit menerima energi yang melebihi tenaga ikatnya sehingga keluar dari atom. Kekosongan elektron diisi oleh elektron dari elektron dari kulit yang lebih luar, yang kemungkinan terbesar dari kulit L ataupun kulit M. Bahkan elektron bebas di luar atom dapat mengisi kekosongan tersebut. Pengisian kekosongan elektron tersebut akan disertai oleh pancaran sinar X karakteristik. Untuk target tungsten (Z = 74) garis seri K akan dalam rentang 58.5 keV (transisi dari kulit L ke kulit K) sampai 69.5 keV (elektron bebas mengisi kekosongan kulit K). Transisi ke kulit L tidak penting dalam radiologi diagnostik, karena berkaitan dengan foton energi rendah (11 keV), yang terserap sebelum keluar tabung

Rangkuman:

·       Spektrum kontinu, elektron mendekati inti, terjadi pembelokan arah, pengurangan energi elektron bervariasi disertai pancaran sinar X bremstrahlung

·     Spektrum diskrit, interaksi elektron dengan elektron atom target, elektron keluar dari kulit atom (misalnya elektron kulit K), kekosongan diisi oleh elektron dari kulit luar disertai oleh pancaran sinar X karakteristik (untuk tungsten, 58.5 keV bila diisi oleh elektron kulit L,.69.5 keV bila diisi oleh elektron luar)

·       Dalam tabung sinar X diagnostik, 99% energi elektron diubah menjadi panas

·       Energi foton sinar X maksimum, bila seluruh energi elektron (e) diubah menjadi sinar X, namun kemungkinannya kecil.

e = hf = hc/l

Faktor berpengaruh pada spektrum sinar X

·       Arus tabung, tergantung pada jumlah elektron yang menumbuk tabung, menentukan kuantitas sinar X (energi sinar X, E ~ I_c)

·       Waktu paparan/eksposi, berpengaruh pada kuantitas sinar X (E ~ t)

·       Beda tegangan, menentukan kualitas sinar X (E ~ kV²)

 

Efesiensi konversi energi elektron menjadi sinar X

Kilovoltage (kV)	% panas	% sinar X
60	99.5	0.5
200	99	1.0
4000	60	40

·       Bentuk gelombang tegangan

·       Filtrasi, mengurangi foton energi rendah

·       Material anoda, menentukan efesiensi produksi sinar X dan spektrum karakteristik

Komponen tabung sinar X

·       Katoda, material tungsten, pada umumnya tabung sinar X diagnostik mempunyai katoda dua macam, fokus besar dan kecil

·       Anoda, material dengan Z tinggi yang memenuhi persyaratan

Ø    Efesien dalam konversi elektron menjadi sinar X

Ø    Mempunyai titik lebur tinggi

Ø    Mempunyai daya konduktivitas panas tinggi

Ø    Mempunyai tekanan uap rendah

Ø    Mempunyai sifat mekanik untuk mudah dikonstruksi

·       Desain anoda

1.    Anoda stasioner

2.    Anoda rotasi

·       Rangkaian listrik Tube housing

·       Mekanisme pengatur switch dan waktu

Perhatikan pengatur waktu

1.    Electronic timer

2.    Photo timer, AEC (automatic exposure control), exposi disesuaikan dengan radiasi yang mencapai film, menggunakan bilik ionisasi atau photomultiplier

·       Keamanan rangkaian

·       Distribusi spatial sinar X

1.    Intensitas radiasi mencapai film tidak homogen

2.    Efek heel (lihat gambar)

3.    Kompensasi efek heel dengan kemiringan filter, modifikasi digunakan hanya pada beberapa tabung mammografi, tetapi tidak pada tabung diagnostik lain

4.    Asimetri distribusi intensitas tidak terjadi pada arah normal dengan berkas elektron datang

5.    Bentuk profil eksposi tergantung pada kualitas permukaan anoda

6.    Sudut 13 – 16⁰ sering digunakan dalam tabung diagnostik

Perhatikan extrafocal radiation, 15 – 20% total output, berada di luar lapangan radiasi

·       Rating tabung sinar X

Rating menentukan kondisi maksimum operasi tabung