Feedback

Pengujian Linieritas Keluaran Pembangkit Arus Sinar-X Menggunakan Stepwedge.

Informasi dokumen
PENGUJIAN LINIERITAS KELUARAN PEMBANGKIT ARUS SINAR X MENGGUNAKAN STEPWEDGE SKRIPSI Evi Yusita Nim. 080921004 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara PENGUJIAN LINIERITAS KELUARAN PEMBANGKIT ARUS SINAR X MENGGUNAKAN STEPWEDGE SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains EVI YUSITA NIM: 080921004 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara PERSETUJUAN Judul : PENGUJIAN LINIERITAS KELUARAN PEMBANGKIT ARUS SINAR-X MENGGUNAKAN STEPWEDGE Kategori : SKRIPSI Nama : EVI YUSITA Nim : 090821004 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 11 juli 2011 Komisi Pembimbing : Pembimbing I, Dr.Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003 Pembimbing II, Zuhrina Kustanti,ST.,M.Kes NIP.1972022141995032001 Diketahui / Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003 Universitas Sumatera Utara iii PERNYATAAN PENGUJIAN LINIERITAS KELUARAN PEMBANGKIT ARUS SINAR-X MENGGUNAKAN STEPWEDGE SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya. Medan, 4 Juli 2011 EVI YUSITA 090821004 Universitas Sumatera Utara iv KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala karunia dan rahmat-Nya serta solawat dan dan salam kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW,Penulis ucapkan sehingga tugas akhir yang berjudul ‘’Pengujian Linieritas keluaran pembangkit Arus Sinar-X dengan menggunakan stepwedge’’dapat diselesaikan. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan menempuh ujian akhir pada jurusan Fisika Medik, Fakualitas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara,Medan. Dalam menyelesaikan Tugas akhir ini penulis banyak mendapat bimbingan,petunjuk dan masukan dari berbagai pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas hari ini. Pada kesempatan ini penulis sampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku dosen pembimbing dan ketua Departemen Fisika yang telah memberikan bimbingan, petunjuk, panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan Tugas akhir ini. 2. Ibu Zuhrina Kustanti,ST.M.Kes., selaku dosen pembimbing II. 3. Ibu Dra. Justinon, Msi., selaku sekretaris jurusan Fisika, FMIPA USU Medan. 4. Bapak Eddy Marlianto, M.Sc., selaku dekan FMIPA USU Medan. 5. Bapak Prof. Dr. Abdul Rasyid, Sp.Rad.,Ph.D., selaku Ka. Instalasi Radiologi Rumah Sakit Umum Pusat Haji Adam Malik Medan. 6. Bapak Dr. Azwan Asmuni Lubis,Sp.Ak., selaku direktur Utama Rumah Sakit Umum Pusat Haji Adam Malik Medan. 7. Orangtua, Suamiku A. Pelawi S.Si, dan Anak-anakku Aji Pelawi dan Fahri Pelawi, yang telah memberikan dukungan moril dan materil sehingga memudahkan penyelesaian skripsi ini. 8. Teman-teman seperjuangan mahasiswa Fisika Medik yang telah banyak memberi bantuan dan saran,semoga kita kompak dan semangat terus. 9. Semua yang belum tersebutkan, ya ng memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermamfaat bagi kita semua, dan mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca untuk perbaikan dimasa datang. Penulis Evi Yusita 090821004 Universitas Sumatera Utara v ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang Pengujian Linearitas Keluaran Pembangkit Arus Sinar X dengan menggunakan stepwedge, pada pesawat Rontgen digital (pemakaian selama 4 tahun) dan pada pesawat rontgen konvensional (pemakaian selama 19 tahun).Dengan menvariasi kuat arus 50 mA, 100 mA, 200, mA dan 400 mA, 10 mAs, jarak fokus ke film (FFD) 100 cm, tegangan tabung pada pesawat Rontgen digital adalah 60 kV pada pesawat rontgen konvensional yakni 50 kV. Linearitas keluaran pembangkit arus sinar X diperoleh melalui pengukuran densitas radiograf setelah sinar X menembus stepwedge, dengan menggunakan alat densitas optic yaitu densitometer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, persentase linearitas keluaran arus pembangkit pada pesawat rontgen digital dengan single ekspos adala h 4.05%, dan dengan double ekspos yakni 24.18% , sedangkan pada pesawat Rontgen konvensional dengan single ekspos adalah 15.13%, dan dengan double ekspos adalah 16.73%. Sesuai dengan Biro Kesehatan Radiologi, standard Amerika (menjadi acuan internasional), disyaratkan bahwa semua pesawat Rontgen baru harus dapat dijaga linearitas keluaran arus pembangkit sinar X rata-rata 10% dari planel mA ke planel mA lainnya. Dari hasil penelitian ini disimpulkan bahwa pada pesawat Rontgen digital untuk eksposi tunggal masih linier namun pada eksposi ganda keluaran arus sinar-X tidak linier. Pemakaian dapat dilakukan sebaiknya setelah adanya perbaikan. Pada pesawat Rontgen konvensional batas toleransi linieritas keluaran arus sinar-X adalah 20% sampai 25%, sehingga pada penelitian ini dapat disimpulkan pesawat Rontgen konvensional layak pakai. Universitas Sumatera Utara vi ABSTRACT Research on X-Ray Generator Linearity has been done by using stepwedge to digital X-ray generator (has been using for 4 years) and conventional x-rays generator (has been using for 19 years). It do with various current at 50 mA, 100 mA, 200 mA and 400 mA, 10 mAs, focus to film distance (FFD) is 100 cm, tube voltage for digital X-ray generator is 60 kV an conventional X-Ray generator is 50 kV. X-Ray generator is obtained through radiograph density measurements after X-rays penetrate the stepwedge using densitometer. The results show that the percentage linearity of digital X-ray generator with a single exposure is 4.05%, and with a double exposure is 24.18%, while on the conventional X-ray for single exposure is 15,13% and double exposure is 16.73%. Accordding to the Bureau of Radiological Health, the American standard (being the international protocol) recommended that all new X-Ray generator must have average linearity about 10% from station mA to another station mA.It is concluded that digital X-ray generator for a single exsposure is still linear, but at double exposure is not linear. It is recommended to repair before using. In conventional X-ray generator is 20% to 25%, so that a conventional X-rays can be said that is still good to use . Universitas Sumatera Utara vii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL I HALAMAN PENGESAHAN . ii PERNYATAAN iii KATA PENGANTAR iv ABSTRAK . V ABSTRACT . vi DAFTAR ISI . vii DAFTAR GAMBAR . ix DAFTAR TABEL . xi DAFTAR LAMPIRAN xii DAFTAR-DAFTAR ISTILAH . xiii BAB I PENDAHULUAN . 1.1 Latar belakang . 1.2 Perumusan Masalah . 1.3 Batasan Masalah . 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian . 1.6 Sistematika Penulisan . BAB II DASAR TEORI 2.1 Mekanisme Penyina ran Sinar-X . 2.2 Pembentukan Sinar-X 2.3 Radiografi Sinar-X 2.4 Pengaruh Faktor Eksposi Terhadap Hasil Radiografi . 2.4.1 Pengaruh tegangan tabung (kV) terhadap hasil Radiograf . 2.4.2 Pengaruh Arus Tabung(mA) Dan Waktu Eksposi (s) terhadap Hasil Radiografi . 2.4.3 Pengaruh Jarak Antar Tabung dan Image Reseptor (FFD) terhadap hasil radiografi 2.5 Interaksi Sinar-X dengan Materi 2.5.1 Efek Foto Listrik . 2.5.2 Efek Compton . 2.5.3 Produksi pasangan . 2.6 Sifat-sifat fisik Sinar-X . 2.7 Faktor-faktor yang menentukan Intensitas Sinar-X . 2.7.1 Tegangan tabung . 1 1 2 2 2 2 3 4 4 4 6 10 10 10 12 12 13 14 15 16 17 17 Universitas Sumatera Utara viii 2.7.2 Arus tabung . 2.7.3 Jarak Fokus ke Film . 2.7.4 Waktu Eksposi . 2.8 Paparan . 2.9 Densitas . 2.10 Linearitas dan Kemampuulangan (Rpeatabilitas) . 19 19 20 20 20 21 METODE PENELITIAN 3.1 Teknik Pelaksanaan Penelitian . 3.2 Perlengkapan Penelitian . 3.3 Variabel Penelitian . 3.4 Prosedur Penelitian 3.5 Analisa Data . 3.5.1 Analisis untuk objek stepwedge 3.5.2 Jaminan Kualiatas Linearitas Keluaran (JKLK) Arus Sinar-X . 23 23 23 29 30 33 33 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengaruh Ketebalan Stepwedge terhadap densitas 4.2 Hasil Penelitian . 4.2.1 Hasil Penelitian Pesawat Rontgen Digital Pemakaian Selama 4 tahun dengan Tahun Produksi 2007 . 4.2.2 Hasil Penelitian Pesawat Rontgen Konvensional Pemakaian Selama 19 tahun dengan tahun Produksi 2007 Merk Hitachi 4.3 Pembahasan . 35 35 36 BAB III BAB IV BAB V 33 36 41 45 KESIMPULAN DAN SARAN . 50 5.1 Kesimpulan . 50 5.2 Saran . 50 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Universitas Sumatera Utara ix DAFTAR GAMBAR Gambar 2-1 Skema Tabung Sinar –X 5 Gambar 2-2 Distribusi Radiasi Sinar-X 8 Gambar 2-3 Kurva Karakteristik Film . 9 Gambar 2-4 Efek Foto Listrik . . 13 Gambar 2-5 Efek Compton . 14 Gambar 2-6 Proses Pembentukan pasangan . 15 Gambar 2-7 Spektrum Radiasi Elektromagnetik . 16 Gambar 2.8 Spektrum Radiasi Sinar-X Pada Tegangan Tabung yang Berbeda . 18 Gambar 3-1 Pesawat Sinar-X Konvensional . 24 Gambar 3-2 Meja Kontrol Pesawat Sinar-X Konvensional . 24 Gambar 3.3 Pesawat Sinar-X Digital . . 25 Gambar 3.4 Meja Kontrol Pesawat Sinar-X Digital . 25 Gambar 3.5 Stepwedge . . 26 Gambar 3.6 Automatic Processing . 27 Gambar 3.7 Digital Densitometer, model X-Rite . 28 Gambar 3.8 Kodak Omatik Identification Camera Model 4 . 29 Gambar 3.9 Gambar Diagram Blok Penelitian . 31 Gambar 3.10 Gambar Blok Proses Penelitian . 32 Gambar 3.11 Grafik densitas radiografi pada setiap ketebalan stepwedge . 33 Gambar 4.1 Grafik hubungan densitas dengan ketebalan stepwedge (mm) pada eksposi tunggal dengan pesawat Rontgen digital pemakaian tahun 2007 . 38 Universitas Sumatera Utara x Gambar 4.2 Grafik hubungan densitas dengan ketebalan stepwedge (mm) pada eksposi ganda pada pesawat Rontgen digital pemakaian tahun 2007 . 40 Gambar 4.3 Grafik hubungan densitas dengan ketebalan stepwedge (mm) pada eksposi tunggal pada pesawat Rongent konvensional ( pemakaian selama 19 tahun) . 42 Gambar 4.4 Grafik hubungan densitas dengan ketebalan stepwedge pada eksposi ganda pada pesawat Rontgen konvensional lama pemakaian 19 tahun . 45 Universitas Sumatera Utara xi DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Pengukuran skala densitas optik eksposi tunggal pada pesawat 36 sinar-X digital. Tabel 4.2 Pengukuran skala densitas optik Rata-rata eksposi tunggal pada pesawat sinar-X digital. Tabel 4.3 Pengukuran skala densitas optik eksposi ganda pada pesawat 39 sinar-X digital. Tabel 4.4 Pengukuran skala densitas optik rata-rata eksposi ganda pada 40 pesawat sinar-X digital. Tabel 4.5 Pengukuran skala densitas optik eksposi tunggal pada pesawat 41 sinar-X konvensional. Tabel 4.6 Pengukuran skala densitas optik rata-rata eksposi tunggal pada pesawat sinar-X konvensional . 42 Tabel 4.7 Pengukuran skala densitas optik eksposi ganda pada pesawat sinar-X konvensional. 43 Tabel 4.8 Pengukuran Skla Densitas Optik Rata-rata eksposi Ganda Pada Pesawat Sinar-X Konvensional . 44 Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Jaminan Kualitas Linieritas Keluaran (JKLK) Arus Sinar-X pada Pesawat Rontge n Konvensional dan Digital. 46 37 Universitas Sumatera Utara xii DAFTAR LAMPIRAN Lampiran - A Faktor Eksposi Yang Digunakan pada Pesawat Sinar-X Digital dan Pesawat Sinar-X Konvensional Lampiran - B Hasil Radiograf Stepwedge untuk berbagai Variasi Kuat Arus Pada Pesawat Rontgen Digital dan Konvensional Lampiran - C Perhitungan Dan Tabel eksposi Universitas Sumatera Utara xiii DAFTAR-DAFTAR ISTILAH Arus tabung : Jumlah electron persatuan waktu yang bergerak dari katoda ke Anoda Tegangan tabung : Beda potensial antara anoda dengan katoda Atenuasi : adalah pengurangan intensitas karena perlewatan energi Densitas optik : adalah tingkat kehitaman dan kerapatan zat Absorbsi : adalah banyaknya enerji rradiasi setelah maelalui mater Densitometer : adalah alat untuk mengukur kerapatan fotografi sebuah gambar pada flm atau cetakan pada fotografi Faktor esposi : adalah parameter dosis radiasi yang diatur pada pesawat rontgen sinar-X yang meliputi tegangan (kVp) dan intensitas(mAs). Linieritas : adalah kemampuan pembangkit untuk memproduksi densitas yang sama pada mAs yang sama dengan kuat arus ( mA) yang berbeda . Paparan : adalah parameter dosis radiasi yang diatur pada pesawat rontgen. Pemaparan : penyinaran radiasi. Repeatabilitas : adalah kemampuan pembangkit untuk memproduksi eksposi yang sama untuk teknik yang sama. Stepwedge Al : Adalah lempengan aluminium yang mempunyai ketebalan tertentutu dan bertingkat Radiograf : adalah Gambaran (citra) pada film. Universitas Sumatera Utara vi ABSTRACT Research on X-Ray Generator Linearity has been done by using stepwedge to digital X-ray generator (has been using for 4 years) and conventional x-rays generator (has been using for 19 years). It do with various current at 50 mA, 100 mA, 200 mA and 400 mA, 10 mAs, focus to film distance (FFD) is 100 cm, tube voltage for digital X-ray generator is 60 kV an conventional X-Ray generator is 50 kV. X-Ray generator is obtained through radiograph density measurements after X-rays penetrate the stepwedge using densitometer. The results show that the percentage linearity of digital X-ray generator with a single exposure is 4.05%, and with a double exposure is 24.18%, while on the conventional X-ray for single exposure is 15,13% and double exposure is 16.73%. Accordding to the Bureau of Radiological Health, the American standard (being the international protocol) recommended that all new X-Ray generator must have average linearity about 10% from station mA to another station mA.It is concluded that digital X-ray generator for a single exsposure is still linear, but at double exposure is not linear. It is recommended to repair before using. In conventional X-ray generator is 20% to 25%, so that a conventional X-rays can be said that is still good to use . Universitas Sumatera Utara 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sejak ditemukannya sinar-X oleh Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895, sampai sekarang sinar-X semakin berperan penting dalam kehidupan manusia. Penggunaan sinar-X dibidang radiografi maupun di bidang kedokteran adalah karena sifatnya yang mampu menghitamkan plat film, sehingga dapat digunakan untuk menghasilkan gambar Rontgen ( Beiser,1992). Perkembangan tehnologi yang pesat berhasil mengembangkan pembangkit sinar-X dengan mempersingkat waktu penyinaran tanpa mengurangi kepekaannya. Hal ini tidak mungkin dilakukan oleh pembangkit sinar-X konvensional yang mempunyai waktu penyinaran antara 20 sampai 25 detik. Pemilihan waktu penyinaran yang tepat dapat memperjelas bayangan (image). Dengan waktu penyinaran yang proporsional diharapkan dapat mengurangi ketidaktajaman gambar dan mengontrol densitas bayangan yang dihasilkan pada film. Pengaruh radiasi yang ditimbulkan dari pembangkit sinar-X memungkinkan terjadinya efek samping sehingga diperlukan suatu pembangkit yang lebih canggih. Seringkali para ahli ingin mengurangi waktu eksposi misalkan untuk anak kecil atau orang dewasa, untuk maksud itu harus menaikkan arus tabung secara proporsional agar dapat bekerja dengan baik. Meskipun kuat arus kali waktu (mAs) yang sama dapat dipilih, melalui cara ini keluaran tabung dapat berbeda dan radiograf yang dihasilkan tidak memuaskan. Proses penyinaran yang pendek menyebabkan keluaran sinar-X persatuan luas persatuan waktu (disebut intensitas fluorosensi) tidak linear karena pada keadaan tersebut intensitasnya dipengaruhi okeh perubahan-perubahan yang sangat halus dari tegangan, arus pembangkit sinar-X dan waktu penyinaran itu sendiri, padahal sifat dari pada sinar-X adalah keluarannya harus linear. Keluaran sinar –X dapat bervariasi untuk pembangkit yang sama ketika tabung sinar-X bertambah usia, hal ini biasanya 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. Adapun bagian daripada kolimator adalah: - Lampu. Lampu pada kolimator berperan memberikan petunjuk dalam menentukan luas lapangan penyinaran sinar-X sesuai dengan yang dibutuhkan. Lampu tersebut berada di dalam kotak kolimator. Ketika tombol lampu ditekan, maka garis persilangan di dalam lapangan cahaya menunjukkan pusat dari lapangan penyinaran. Berkas cahaya lampu yang keluar dari kotak kolimator tersebut menunjukkan ukuran lapangan penyinaran yang terkena radiasi primer. - Cermin. Pada kotak kolimator terdapat cermin yang dilekatkan di bawah sumber sinar-X dan membentuk sudut 45o terhadap berkas sinar-X. Cermin yang dilekatkan tersebut, ditempatkan sedemikian rupa sehingga berkas cahaya dari bola lampu searah dan berjarak sama dengan berkas sinar-X. cermin tersebut berguna untuk memantulkan cahaya lampu dalam kotak kolimator, sehingga menunjukkan ukuran sinar-X yang diperlukan dan tergambar pada lapangan penyinaran. Jarak lampu menuju cermin harus sama dengan jarak focus menuju cermin . Universitas Sumatera Utara 2.1.2 Sifat Fisik Sinar-X Adapun sifat-sifat fisik sinar-X adalah 1. Daya Tembus. Sinar-X dapat menembus bahan, dengan daya tembus sangat besar dan digunakan dalam radiografi. Makin tinggi tegangan tabung (besarnya KV) yang digunakan, makin besar daya tembusnya. 2. Pertebaran. Apabila berkas sinar-X melalui suatu bahan atau suatu zat, maka berkas tersebut akan bertebaran ke segala jurusan, menimbulkan radiasi sekunder (radiasi hambur) pada bahan/zat yang dilaluinya. 3. Penyerapan. Sinar-x dalam radiografi diserap oleh bahan/zat sesuai dengan berat atom atau kepadatan bahan/zat tersebut. Makin tinggi kepadatannya atau berat atomnya, makin besar penyerapannya. 4. Efek Fotografik. Sinar-X dapat menghitamkan emulsi film (emulsi perak-bromida) setelah diproses secara kimiawi (dibangkitkan) di kamar gelap. 5. Pendar Fluor (Fluoresensi). Sinar-X menyebabkan bahan-bahan tertentu seperti kalsium-tungstat atau zink-sulfid memendarkan cahaya (luminisensi), bila bahan tersebut dikenai radiasi sinar-X (Arif Jauhari, 2008). 2.1.3 Interaksi Sinar-X dengan Materi Interaksi sinar-X dengan materi mengakibatkan kehilangan energi dari sinar-X pada saat melewati materi (zat) terjadi karena tiga proses utama, yaitu: Efek fotolistrik Efek Compton Efek produksi pasangan Efek fotolistrik dan Efek Compton timbul karena interaksi antara sinar-X dengan elektron-elektron dalam atom dari materi (zat) itu, sedang efek Universitas Sumatera Utara produksi pasangan timbul karena interaksi dengan medan listrik inti atom (Arif Jauhari, 2008). Apabila I0 adalah intensitas sinar-X yang datang pada suatu permukaan materi (zat) dan Ix adalah intensitas sinar-X yang berhasil menembus lapisan setebal x materi tersebut maka akan terjadi pengurangan intensitas. Hubungan antara I0 dengan Ix adalah sebagai berikut: Ix = I0 e−mx ( 2.1 ) m disebut koefisien absorbsi linier. Oleh karena m tidak memiliki satuan, maka jika x dinyatakan dalam cm haruslah m dinyatakan dalam 1/cm (cm-1). Seringkali lebih disukai untuk menggantikan x dengan (rx) dan dinyatakan dalam gram/cm2 yaitu yang menyatakan massa dari lapisan tebal x dengan penampang 1 cm2. Sedangkan m digantikan menjadi (m /r) dinyatakan dalam cm2/gram, disebut koefisien absorpsi massa.  Efek foto listrik. Pada efek foto listrik energi foton diserap oleh atom, yaitu oleh elektron, sehingga elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom. Elektron yang dilepaskan oleh efek foto listrik disebut foto elektron. Proses efek foto listrik terutama terjadi pada foton yang berenergi rendah yaitu antara energi 0, 01 MeV hingga 0, 5 MeV bila energinya kecil. Gambar 2.1 Efek foto listrik. Universitas Sumatera Utara  Hamburan Compton Penghamburan compton merupakan suatu tumbukan lenting sempurna antara sebuah foton dan sebuah elektron bebas. Dimana foton berinteraksi dengan elektron yang dianggap bebas (tenaga ikat elektron lebih kecil dari energi foton datang), seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Gambar 2.2 Penghamburan compton: suatu tumbukan lenting sempurna antara sebuah foton dan sebuah elektron. Dalam suatu tumbukan antara sebuah foton dan elektron bebas maka tidak mungkin semua energi foton dapat dipindahkan ke elektron jika momentum dan energi dibuat kekal. Hal ini dapat diperlihatkan dengan berasumsi bahwa reaksi semakin dimungkinkan. Jika hal itu memang benar, maka menurut hukum kekekalan semua energi foton diberikan kepada elektron .  Efek Produksi Pasangan Proses produksi pasangan hanya terjadi bila energi datang lebih dari 1.02 MeV. Apabila foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton tersebut lenyap dan sebagai gantinya timbul sepasang elektron- elektron. Positron adalah partikel yang massanya sama dengan elektron-elektron bermuatan listrik positif yang besarnya juga sama dengan muatan elektron. Proses ini memenuhi hukum kekekalan energi: hv1 = (2 m0 c2) + (K+) + (K-) K+ = Energi Kinetik positron K- = Energi Kinetik elektron ( 2.2 ) Universitas Sumatera Utara Oleh karena proses ini hanya bisa berlangsung bilamana energi foton datang minimal (2 m0c2) (1.02 MeV) m0 adalah massa diam elektron dan c adalah kecepatan cahaya. Gambar 2.3 Efek produksi pasangan. 2.2 Besaran dan Satuan Radiasi Radiasi mempunyai satuan atau ukuran untuk menunjukkan besarnya paparan atau pancaran radiasi dari suatu sumber radiasi, maupun banyaknya dosis radiasi yang diberikan atau diterima oleh suatu medium yang terkena radiasi. Satuan radiasi ada beberapa macam tergantung pada kriteria penggunaannya yaitu: 2.2.1 Satuan untuk paparan radiasi. Paparan radiasi adalah kemampuan sinar-X untuk menimbulkan ionisasi di udara dan digunakan untuk mendeskripsikan sifat emisi sinar-X dari sebuah sumber radiasi. Satuan ini mendeskripsikan keluaran radiasi dari sebuah sumber radiasi namun tidak mendeskripsikan energi yang diberikan pada sebuah objek yang disinari. Satuannya adalah Roentgen atau R 1 Roentgen (R) = 2.58 x 10-4 Coulomb/kg udara 1 Roentgen (R) = 1.610 x 1012 pasangan ion/gr udara Universitas Sumatera Utara 2.2.2 Satuan Kecepatan Pemaparan (Exposure Rate) Kecepatan pemaparan (ER) adalah besar pemaparan per satuan waktu. Satuannya adalah R/jam atau mR/jam; 1 mR = 10-3 R. 2.2.3 Satuan untuk Dosis serap Dosis serap (D) ialah perbandingan energi yang diberikan oleh radiasi pengion (E) kepada materi dalam elemen volume yang mempunyai massa (m). Satuan ini menggambarkan jumlah radiasi yang diterima oleh pasien. Satuannya adalah Roentgen Absorbed Dose (rad) dan gray (Gy). 1 Gy = 1J/kg = 100 rad 2.3 Dosimetri Dosimetri radiasi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari besaran dan satuan dosis radiasi, sedang pengertian dosis adalah kuantisasi dari proses yang ditinjau sebgai akibat radiasi mengenai materi (Dwi Seno, 2008). Besaran radiasi untuk pertana kali diperkenalkan adalah penyinaran (terjemahan dari istilah exposure) dengan simbol X, yang pada Kongres Radiologi pada tahun 1928 didefenisikan sebagai kemampuan radiasi sinar-X atau gamma untuk menimbulkan ionisasi di udara. Satuannya adalah roentgen atau R, di mana 1R adalah besarnya penyinaran yang dapat menyebabkan terbentuknya muatan listrik sebesar 1 esu (electro-static-unit) pada suatu elemen volume udara sebesar 1cc, pada kondisi temperatur dan tekanan normal (Dwi Seno, 2008). Apabila radiasi mengenai bahan, maka akan terjadi penyerapan energi di dalam bahan tersebut melalui berbagai macam proses/interaksi. Dosis serap (D) didefenisikan sebagai energi rata-rata yang diserap bahan per satuan massa bahan Universitas Sumatera Utara tersebut. Satuan yang digunakan sebelumnya adalah rad yang didefenisikan sebagai: 1 rad = 100 erg/g Satuan baru yaitu gray (Gy) di mana: 1 gray (Gy) = 1 joule/kg Dengan demikian dapat diperoleh hubungan: 1 gray (Gy) = 100 rad Besaran dosis serap ini berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan yang dikenainya, namun bila menyangkut akibat penyinaran terhadap mahluk hidup, maka informasi yang diperoleh tidak cukup. Jadi diperlukan besaran lain yang sekaligus memperhitungkan efek radiasi untuk jenis radiasi yang berbeda. Dosis serap yang sama tetapi berasal dari jenis radiasi yang berbeda ternyata memberikan akibat/efek yang berbeda pada sistem tubuh mahluk hidup. Pengaruh interaksi yang terjadi sepanjang lintasan radiasi di dalam jaringan tubuh yang Derajat Kristalinitas Larutan Kitin (Harry Agusnar) PENENTUAN DERAJAT KRISTALINITAS LARUTAN KITIN DENGAN VARIASI WAKTU PENYIMPANAN MENGGUNAKAN DIFRAKSI SINAR-X (XRD) Harry Agusnar Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155 abstrak Kristalinitas merupakan sifat penting pada polimer yang dipengaruhi oleh bentuk struktur dan ikatan yang terjadi. Kitin memiliki derajat kristalinitas yang cukup tinggi disebabkan karena adanya ikatan hidrogen di dalam strukturnya. Kitin dapat mengalami degradasi di dalam suatu pelarut yang dipengaruhi oleh waktu. Pengaruh waktu penyimpanan larutan kitin dalam pelarut N,N dimetil asetamida telah dilakukan dengan varisai waktu 24, 72 dan 120 jam. Derajat kristalinitas film kitin diukur menggunakan difraksi sinar-X (XRD). Hasil yang diperoleh dari pengukuran derajat kristalinitas film kitin untuk waktu penyimpanan 24, 48 dan 72 jam secara berturut-turut adalah 47,16%, 40,40% dan 19,46%. Kekuatan tarik film kitin semakin menurun dengan bertambahnya lama penyimpanan larutan kitin. Kata kunci: Kitin, N, N dimetil asetamida dan difraksi sinar-X PENDAHULUAN Kitin merupakan polimer alam yang bersumber dari kulit udang (crustaceae) atau cumi-cumi dan merupakan biopolimer kedua yang terbanyak di alam setelah selulosa yang dikenal dengan nama poli(n-asetil D glukosamida). Kitin mempunyai sifat-sifat yang unik seperti stabil di dalam larutan alkali yang pekat pada temperatur tinggi, dapat diproduksi kembali secara biologi dialam, tidak beracun, dapat diproses menjadi tepung, serat, film serta mudah mengalami degradasi secara biologi atau dipengaruhi oleh faktor suhu dan waktu (Muzarelli,R.A., 1973). Kitin mengandung 7% Nitrogen dan memiliki kelarutan dan reaktifitas yang rendah dikarenakan ikatan yang kuat melalui inter dan intra molekuler ikatan hidrogen di struktur kimianya (Austin, R.P, Reed,G.A, 1982). Ikatan hidrogen dari residu ikatan amida dan N-asetil glukosamin ini menyebabkan tingginya kristalinitas dari molekul kitin. Kristalinitas merupakan sifat penting pada polimer yang menunjukkan ikatan antara rantai molekul sehingga menghasilkan susunan molekul yang lebih teratur. Sifat kristalinitas yang tinggi menyebabkan tegangan yang tinggi dan kaku. Struktur raitai polimer dan sintesis mempunyai kristalinitas yang berbeda. Kristalinitas polimer dipengaruhi oleh jenis struktur rantai dan jenis ikatan (Almalaika, S. and G. Csot, 1983). Derajat kristalinitas kitin dapat dipelajari melalui film tipis dengan pengukuran difraksi sinar-X dan kristalinitas kitin tergantung jumlah bilangan cacahnya (Marlina, E., 1998). 43 Jurnal Sains Kimia Vol 8, No.2, 2004: 43-45 BAHAN DAN METODA Pembuatan kitin Sampel kulit udang dicuci kemudian direndam dalam HCl 2 N selama 24 jam. Hasil perendaman dengan HCl dicuci dengan air mengalir kemudian direndam dengan NaOH 2 N selama 24 jam. Hasil perendaman dengan NaOH dicuci dengan air mengalir dan dihasilkan kitin basah. Kitin basah dikeringkan di udara terbuka dan ditimbang. (Alimuniar A. dan Zainuddin R., 1992) Pembuatan larutan kitin 0,5% Ditimbang 0,5 g kitin dilarutkan dalam 77 ml larutan kompleks LiCl dan N,N dimetil asetamida, diaduk selama 6 jam hingga larutan tersebut homogen. Hasil dari pengadukan selama 6 jam larutan kitin dituangkan pada plat kaca datar dengan ukuran 20 x 20 cm dan dikeringkan diudara terbuka sampai terbentuk film dan dicuci dengan air suling. molekulnya yang menyebabkan tingginya derajat kristalinitas film kitin. Untuk penyimpanan 72 jam mulai terlihat turunnya derajat kristalinitas kitin. Hal ini disebabkan karena kitin tersebut sudah mulai mengalami degradasi sehingga kitin tersebut sudah tidak sempurna dan berat molekulnya sudah menurun. Ikatan hidrogen yang ada pada struktur mulai melemah dan akhirnya putus pada inter senyawa kitin. Sedangkan pada penyimpanan 120 jam penurunan derajat kristalinitas semakin besar disebabkan degradasi larutan kitin sudah mulai sempurna dan terputusnya ikatan hidrogen semakin mudah terjadi baik inter dan antar molekul kitin. Sifat Mekanis Film Kitin Kekuatan tarik film kitin pada penyimpanan 24 jam lebih besar jika dibandingkan dengan penyimpanan 72 dan 120 jam. Hal ini disebabkan derajat kristalinitas berhubungan langsung dengan kekuatan tarik, sifat kristalinitas yang tinggi menyebabkan keras dan kaku seperti ditunjukkan pada Tabel 1. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1. Data hasil pengukuran uji tarik film kitin Analisis Derajat Kristalinitas Larutan Kitin Dari perhitungan secara eksternal dengan XRD menunjukkan bahwa derajat kristalinitas. Pada penyimpanan 24 jam sebesar 47,16%, sedangkan pada 72 jam sebesar 40,40% dan pada 120 jam sebesar 19,46%. Dari hasil ini diketahui bahwa waktu penyimpanan kitin yang dilarutkan dalam pelarut kompleks dapat menurunkan derajat kristalinitas. Hal ini disebabkan oleh penyimpanan pelarutan kitin 24 jam belum terjadi degradasi sehingga struktur kitin masih sempurna, kuat dan belum terputus dan ikatan hidrogen yang terjadi pada inter dan antar 44 Waktu (jam) 24 72 120 Tegangan (Mpa) 2.02 0.88 0.72 Regangan (%) 46.40 69.24 .69.48 KESIMPULAN Derajat kristalinitas larutan kitin dipengaruhi oleh lama penyimpanan, semakin lama waktu penyimpanan larutan kitin maka derajat kristalinitasnya semakin menurun. Derajat kristalinitas yang baik tidak lebih pada penyimpanan 24 jam. Penentuan Derajat Kristalinitas Larutan Kitin (Harry Agusnar) DAFTAR PUSTAKA Muzarelli,R.A., 1973, “Chitin”, Pergamon Press. Austin, R.P, Reed,G.A, 1982, Deschamps, “Int. Conf. Chitin/Chitosan”, 2rd New York. Almalaika, S and G, Csot, 1983, “In Degradation and Stabilization of Polyolefins” App.Sci, Ltd, London. Marlina, E, 1998, “Pengukuran Derajat Kristalinitas Kandungan Serat Ijuk” Skripsi Jur. Kimia USU, Medan. Alimuniar, A. dan Zainuddin, R, 1992, “An Economical Technique for Producing Chitosan, Advances Integration Chitin and Chitosan”, London. 45
Pengujian Linieritas Keluaran Pembangkit Arus Sinar-X Menggunakan Stepwedge. Interaksi Sinar-X Dengan Materi Linearitas dan Repeatabilitas DASAR TEORI Mekanisme Penyinaran Sinar-X Pembentukan Sinar-X Pada eksposi ganda Hasil Penelitian Pesawat Rontgen Digital pemakaian selama 4 tahun dengan tahun produksi 2007 Paparan Densitas DASAR TEORI Pengaruh Faktor Eksposi Terhadap Hasil Radiografi Perumusan masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan Radiografi Sinar-X DASAR TEORI Sifat-Sifat Fisik Sinar-X Faktor-Faktor Yang Menentukan Intensitas Sinar-X Teknik Pelaksanaan Penelitian Perlengkapan penelitian Variabel penelitian Prosedur Penelitian
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Pengujian Linieritas Keluaran Pembangkit Arus Sinar-X Menggunakan Stepwedge.

Gratis