1. Jelaskan mekanisme terbentuknya Sinar-X pada Tabung Sinar-X.
Jawab :
Sinar-X adalah suatu gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang sangat pendek, energi sangat besar, dan memiliki daya tembus yang sangat tinggi. Syarat terjadinya sinar-x yaitu ruang yang vakum (hampa udara), beda potensial harus tinggi untuk menggerakkan elektron, dan harus ada target tumbukan (anoda) untuk berinteraksi dengan elektron.
Mekanisme atau proses pembentukan sinar-x dalam tabung sinar-x.
(a) Di dalam tabung sinar-x terdapat anoda dan katoda (filamen) yang merupakan tabung hampa udara. Filamen merupakan bagian yang berfungsi sebagai penghasil elektron.
(b) Untuk menghasilkan elektron, filamen harus dipanaskan dengan cara mengalirkan arus listrik pada filamen tersebut. Setelah filamen berpijar, maka akan terbentuk awan-awan elektron di sekitar filamen tersebut.
(c) Setelah elektron terbentuk, elektron siap ditembakkan ke anoda dengan kecepatan tinggi. Untuk menembakkan elektron ke anoda diperlukan suatu nilai tegangan yang tinggi hingga ribuan volt.
(d) Elektron-elektron yang ditembakkan akan menumbuk target dan berinteraksi dengan atom-atom dari target tersebut. Interaksi elektron dengan inti akan menyebabkan arah pergerakan elektron menjadi berubah dan terjadi pengurangan energi kinetik pada elektron tersebut. Perubahan arah (pembelokkan) dari sinar-x tersebut akan disertai dengan pemancaran foton sinar-x yang disebut sebagai sinar-x Bremsstrahlung. Sedangkan interaksi elektron yang ditembakkan dengan elektron target menghasilkan sinar-x karakteristik.
2. Jelaskan mekanisme terbentuknya Sinar-X Karakteristik dan Sinar-X Kontinyu. Apa perbedaannya ?
Jawab :
Mekanisme terbentuknya Sinar-X Karakteristik (Sinar-X Diskrit)
Pada generator sinar-x, saat filamen dipanaskan akan menyebabkan filamen berpijar sehingga elektron-elektron bergerak dan atom-atom filamen lepas dari katoda. Elektron-elektron dari katoda akan lepas dan bergerak dengan kecepatan tinggi menuju anoda. Elektron yang ditembakkan ini memiliki energi berupa energi kinetik. Selanjutnya pada anoda, elektron yang ditembakkan dari katoda menumbuk elektron lain di anoda sehingga energi kinetik elektron dari katoda berubah dan memberikan energi kinetik pada elektron anoda sehingga elektron tereksitasi terlepas dari lintasan orbitnya. Saat elektron kembali dalam keadaan dasar atau setimbang, terjadi perubahan energi. Perubahan energi ini ternyata mampu menghasilkan foton dengan frekuensi tinggi. Peristiwa ini menghasilkan foton sinar-x yang dikenal dengan sinar-x karakteristik.
Mekanisme terbentuknya Sinar-X Kontinyu (Sinar-X Bremsstrahlung)
Elektron-elektron yang terlepas dari katoda tidak seluruhnya menabrak atau terjadi tumbukan dengan elektron-elektron pada anoda. Sebagian elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi dari katoda menuju anoda tiba-tiba terjadi proses pengereman pada anoda akibat adanya potensial atom sehingga energi kinetik elektron berkurang dan terjadi perubahan energi dengan melepaskan foton sinar-x. Peristiwa ini merupakan peristiwa sinar-x Bremmstrahlung.
Perbedaan Sinar-X Karakteristik dan Sinar-X Kontinyu
Sinar-X Karakteristik (Sinar-X Diskrit)
(a) Elektron dengan energi kinetik yang tinggi berinteraksi dengan elektron dari tiap kulit atom.
(b) Spektrum energi diskrit.
(c) Perpindahan elektron atom melalui tingkat energi lebih tinggi ke energi lebih rendah.
(d) Energi foton bergantung pada besar energi elektron dari kulit atom tertentu.
(e) Sebagian kecil elektron menumbuk elektron pada kulit atom dan terpental.
Sinar-X Kontinyu (Sinar-X Bremmstrahlung)
(a) Elektron dengan energi kinetik berinteraksi dengan medan energi pada inti atom.
(b) Spektrum energi kontinyu yang lebar.
(c) Perpindahan elektron karena adanya gaya tarik elektrostatik inti atom yang kuat.
(d) Energi foton merupakan energi pada inti atom.
(e) Elektron dengan kecepatan tinggi terhenti tiba-tiba ketika menubruk suatu plat logam.
3. Jelaskan persamaan Bragg.
Jawab :
Menurut pendekaran Bragg, kristal dapat dipandang terdiri atas bidang-bidang datar (kisi kristal) yang masing-masing berfungsi sebagai cermin semi transparan. Jika sinar-x ditembakkan pada tumpukan bidang datar tersebut, maka beberapa akan dipantulkan oleh bidang tersebut dengan sudut pantul yang sama dengan sudut datangnya, sedangkan sisanya akan diteruskan menembus dinding. Persamaan Bragg yaitu sebagai berikut.
4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kristal, struktur kristal, bidang kristal, jarak antar kristal, sel satuan, kisi Bravais, indeks Miller, dan tetapan kisi kristal.
Jawab :
Kristal adalah suatu padatan yang atom, molekul, dan ion penyusunnya terkemas secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi.
Struktur kristal adalah struktur khas atau susunan khas atom-atom dalam kristal yang dibangun oleh sekumpulan atom.
Bidang kristal adalah keteraturan permukaan kristal berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu.
Jarak antar kristal adalah jarak antar kristal yang melewati titik asal dengan titik berikutnya.
Sel satuan adalah pembangun struktur kristal yang merupakan sekumpulan atom yang tersusun secara khusus.
Kisi Bravais adalah kisi yang memiliki titik-titik kisi yang ekivalen sehingga titik-titik kisi tersebut dalam kristal akan ditempati oleh atom-atom yang sejenis.
Indeks Miller adalah suatu bidang parameter sebagai a/h, b/k, dan c/l yang direduksi menjadi bilangan utuh paling sederhana (lambang h, k, dan l mewakili perpotongan sumbu x, y, dan z).
Tetapan Kisi Kristal adalah spasi antar sel unit dalam segala arah.
5. Tentukan hubungan antara panjang gelombang, indeks Miller, dan parameter kisi.
Jawab :
Hubungan antara panjang gelombang, indeks Miller, dan parameter kisi adalah ketiganya sama-sama berbanding lurus. Semakin besar nilai panjang gelombang dan parameter kisi, maka nilai indeks Miller semakin besar. Begitu juga dengan semakin besar nilai indeks Miller dan parameter kisi, maka panjang gelombang semakin besar. Dan semakin besar panjang gelombang dan indeks Miller, maka nilai tetapan kisinya akan semakin besar.
6. Sebutkan aplikasi Sinar-X.
Jawab :
(a) Dalam bidang kedokteran
- Pemotretan tulang tengkorak dengan pesawat sinar-x.
- Penentuan kerapatan tulang dengan menyinari tulang dengan sinar-x. Radiasi sinar-x akan diserap oleh tulang sehingga dapat memeriksa konsentrasi mineral kalsium dalam tulang.
- Melihat kondisi gigi dan organ tubuh lain tanpa melakukan pembedahan langsung pada tubuh pasien.
- Melakukan operasi (bantuan bedah) sebagai alat pemotong.
(b) Dalam bidang industri
- Sinar-x memiliki daya tembus kuat pada industri pengolahan kayu.
- Memotong kain dalam industri garmen.
- Menembus peralatan logam-logam pada industri, misalnya alumunium.
(c) Bidang lain-lain
- Membaca kode bar, manufaktur, dan membaca CD atau DVD.
- Menghasilkan hologram.
- Pengecekan barang-barang penumpang di pesawat.
- Pengecekan barang-barang (peti kemas) yang akan dikirim dengan kapal laut.
No comments:
Post a Comment