FISIKA RADIASI

FISIKA RADIASI
BAB I
PENDAHULUAN

Latar Belakang
Setiap aktivitas yang kita lakukan atau suatu alat yang kita gunakan membutuhkan energy. Energy yang ditimbulkan dari sebuah alat mengandung unsure-unsur radiasi. Radiasi adalah setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Radiasi sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Dalam dunia kedokteran, radiasi dimanfaatkan sebagai bahan untuk mendiagnosa. Seperti sinar X untuk keperluan radiologi, cahaya tampak untuk tindakan endoskopi, sinar ultraviolet untuk sterilisasi dan masih banyak yang lainnya.
Selain mempunyai manfaat seperti yang telah dipaparkan diatas, radiasi juga memiliki beberapa efek atau dampak yang ditimbulkan bagi manusia. Tetapi manusia jarang sekali memperhatikan dan mempedulikan dampak yang ditimbulkan oleh adanya radiasi tersebut. Dalam makalah kali ini, akan membahas radiasi dan bahaya-bahaya yang ditimbulkan agar mahasiswa dan masyarakat lebih tau tentang radiasi.
Rumusan masalah
1. Apa yang dimaksud dengan radiasi?
2. Apa saja jenis radiasi yang ada di dalam kehidupan?
3. Bagaimana aplikasi radiasi dalam kehidupan?
4. Bagaimana efek yang ditimbulkan dari radiasi?
5. Bagaimana cara mengurangi paparan radiasi?
Tujuan
1. Tujuan umum
Mahasiswa menguasai konsep radiasi.
2. Tujuan khusus
a. Mahasiswa mengetahui apa itu radiasi.
b. Mahasiswa dapat mengidentifikasi jenis-jenis radiasi.
c. Mahasiswa mengetahui cara mengaplikasikan radiasi.
d. Mahasiswa mampu mengidentifikasi efek-efek dari radiasi.
e. Mahasiswa mengetahui cara mengurangi paparan radiasi.



BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian
Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang.
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Radiasi adalah gelombang atau partikel berenergi tinggi yang berasal dari sumber alami atau sumber yang sengaja dibuat oleh manusia (buatan).Radiasi adalah setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain.
B. Sejarah Radiasi
Akhir tahun 1895, Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman, 1845-1923), seorang profesor fisika dan rektor Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh melakukan penelitian tabung sinar katoda. Ia membungkus tabung dengan suatu kertas hitam agar tidak terjadi kebocoran fotoluminesensi dari dalam tabung ke luar. Lalu ia membuat ruang penelitian menjadi gelap. Pada saat membangkitkan sinar katoda, ia mengamati sesuatu yang di luar dugaan. Pelat fotoluminesensi yang ada di atas meja mulai berpendar di dalam kegelapan. Walaupun dijauhkan dari tabung, pelat tersebut tetap berpendar. Dijauhkan sampai lebih 1 m dari tabung, pelat masih tetap berpendar. Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Radiasi ini disebut sinar-X yang maksudnya adalah radiasi yang belum diketahui. Tahun 1895 itu Roentgen sendirian melakukan penelitian sinar-X dan meneliti sifat-sifatnya. Pada tahun itu juga Roentgen mempublikasikan laporan penelitiannya. Berikut ini adalah sifat-sifat sinar-X:
1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda.
2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi. Meskipun pelat dijauhkan sekitar 2 m, cahaya masih dapat terdeteksi.
3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hampir seluruhnya terserap oleh timbal setebal 1,5 mm.
4. Pelat fotografi sensitif terhadap sinar-X.
5. Ketika tangan terpapari sinar-X di atas pelat fotografi, maka akan tergambar foto tulang tersebut pada pelat fotografi.
6. Lintasan sinar-X tidak dibelokkan oleh medan magnet (daya tembus dan lintasan yang tidak terbelokkan oleh medan magnet merupakan sifat yang membuat sinar-X berbeda dengan sinar katoda).
C. Sumber Radiasi
Sumber radiasi terbagi menjadi dua yaitu sumber radiasi alam, dimana sumber radiasi alam sudah ada sejak alam semesta terbentuk, dan radiasi yang dipancarkan oleh sumber alam ini disebut radiasi latar belakang, contoh sumber radiasi alam adalah sumber radiasi kosmik, sumber radiasi terestrial (primordial), dan sumber radiasi dari dalam tubuh manusia. Sumber radiasi buatan, yang baru diproduksi di abad 20, tetapi telah memberikan paparan secara signifikan kepada manusia. Contohnya adalah radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir, akselerator. Ada dua sumber radiasi buatan manusia yaitu sumber radiasi pengion dan non pengion.

D. Jenis-Jenis Radiasi
1. Radiasi pengion
Radiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi (terbentuknya ion positif dan ion negative) apabila berinteraksi dengan sebuah materi. Contoh radiasi yang termasuk radiasi pengion yaitu: partikel alpha, partikel beta,, sinar gamma, sinar –X dan neutron.
a. Partikel Alpha
Mempunyai ukuran (volume) dan muatan listrik positif yang besar dan tersusun dari dua proton dan dua neutron, sehingga identik dengan inti atom helium. Daya ionisasi partikel alpha sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi sinar gamma. Karena mempunyai muatan listrik yang besar maka partikel alpha tidak mampu menembus pori-pori kulit kita pada lapisan yang paling luar sekalipun karena mempunyai ukuran yang besar.
b. Partikel Beta
Mempunyai ukuran dan muatan listrik lebih kecil dari partikel alpha. Daya ionisasi di udara 1/100 kali daya ionisasi partikel alpha. Partikel beta mempunyai daya tembus lebih besar dari partikel alpha karena ukurannya lebih kecil.
c. Sinar Gamma
Sinar gamma tidak mempunyai besaran volume dan muatan listrik sehingga dikelompokkan kedalam gelombang elektromagnetik. Daya ionisasinya dalam medium sangat kecil. Tidak terbelokkan oleh medan listrik yang ada disekitarnya, sehingga daya tembusnya sangat besar dibandingkan dengan daya tembus partikel alpha atau beta.
d. Sinar-X
Mempunyai kemiripan dengan sinar gamma, yaitu dalam hal daya jangkau pada suatu media dan pengaruhnya oleh medan listrik. Yang membedakan antara keduanya adalah proses terjadinya. Sinar gamma dihasilkan dari proses peluruhan zat radioaktif yang terjadi pada inti atom, sedangkan sinar-X dihasilkan pada waktu electron berenergi tinggi yang menumbuk suatu target logam
e. Partikel neutron
Partikel neutron mempunyai ukuran kecil dan tidak mempunyai muatan listrik, serta memiliki daya tembus yang tinggi. Partikel neutron dapat dihasilkan dari reaksi nuklir antara satu unsure tertentu dengan unsure lainnya.

2. Radiasi non-pengion
Radiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek ionisasi apabila bereaksi dengan materi. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain adalah gelombang radio, gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler handphone), sinar inframerah (yang memberikan energy dalam bentuk panas), cahaya tampak, sinar ultra violet (yang dipancarkan matahari).
a. Sinar inframerah
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Sinar inframerah memiliki karakteristik, yaitu: tidak dapat dilihat oleh manusiatidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang, dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas, Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang mengalami penurunan.

b. Sinar ultraviolet
adalah radiasi elektromagnetis terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-X yang kecil.


E. Alat deteksi Radiasi
Radiasi tidak dapat dideteksi oleh indra manusia, sehingga untuk mengenalinya diperlukan suatu alat bantu pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa jenis detektor yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis radiasi tertentu yaitu detektor alpha, detektor gamma, detektor neutron, dll. Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain. Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian digunakan sebagai dasar untuk membuat detektor radiasi.
Manfaat Radiasi
Radiasi terutama digunakan dalam pengobatan penyakit keganasan, dimana radioterapi dapat digunakan sebagai pengobatan definitif, yakni merupakan terapi utama. Akan tetapi pada kebanyakan penyakit radiasi dikombinasikan dengan modalitas pengobatan lain (multimodalitas), yang bertujuan untuk meningkatkan hasil pengobatan, yaitu dengan:
1. Pembedahan
a. Radiasi prabedah, bertujuan baik menurunkan kemungkinan metastasis iatrogenik (preoperasi dosis rendah) maupun meningkatkan resektabilitas (preoperasi dosis tinggi).
b. Radiasi pascabedah, bertujuan menurunkan angka kekambuhan lokal. Diberikan pada keadaan dimana radikalitas operasi tidak dapat dicapai/diragukan, atau pada tumor tertentu yang diketahui mempunyai angka kekambuhan lokal tinggi.
2. Sitostatika
Tujuan pemberian ini adalah :
a. Mematikan sel pada micrometastasis, misalnya keadaan lanjut lokal.
b. Meningkatkan efek radiasi. Beberapa sitostatika/bahan mempunyai sifat sebagai radiosensitizer, misalnya Taxol, 5 Fluoro-uracil dan Mytomicyn C.
Radiasi dapat digunakan dengan 2 tujuan, yakni :
1. Kuratif, yaitu dilakukan dengan tujuan meningkatkan kontrol lokal dan angka kelangsungan hidup, terutama pada perluasan tumor minimal (dini), tanpa metastasis.
2. Paliatif, diberikan pada keadaan stadium lanjut, baik lokal maupun dengan metastasis, untuk menghilangkan gejala yang ada, sehingga kwalitas hidup penderita akan lebih baik.

Radiasi dapat mempengaruhi semua sel, tetapi efek radiasi paling bermakna pada sel yang cepat membelah. Kerena sel kanker membelah cepat, maka radiasi sangat berpengaruh terhadap sel kanker dan hal ini merupakan metode penghancuran tumor yang efektif dan selektif. Efek samping seperti rambut rontok dan anemia dapat dihubungkan dengan fakta bahwa folikel rambut dan sum-sum tulang juga merupakan jenis sel yang cepat membelah.

Gelombang dengan panjang panjang gelombang pendek (frekuensi tinggi) berarti memiliki radiasi energy tinggi.
Jenis radiasi Aplikasi cara kerja

Gelombang mikro Diatermi gelombang mikro diserap oleh air,peningktn
(105-108 Hz) gelombang energy akan meningkatkan temperature air pd
mikro kulit. Efeknya cepat. Hati-hati!
 Infra merah Tremografi jaringan yang sakit akan memancarkan sinar
(1012-1014 Hz) infra merah yang lebih besar dari jar sehat.
Detector infra red dapt digunakan untuk me
nentukan gambaran area jaringan yang sakit
Cahaya tampak endoskopi Selang serat optic fleksibel, cahaya dibuat
(1014 Hz) memancar paralel dengan kamera kecil
untk melakukan pencitraan organ dalam

G. Interaki radiasi dengan materi biologi
Tubuh terdiri dari berbagai macam organ seperti hati, ginjal, paru dan lainnya. Setiap organ tubuh tersusun atas jaringan yang merupakan kumpulan sel yang mempunyai fungsi dan struktur yang sama. Sel sebagai unit fungsional terkecil dari tubuh dapat menjalankan fungsi hidup secara lengkap dan sempurna seperti pembelahan, pernafasan, pertumbuhan dan lainnya. Sel terdiri dari dua komponen utama, yaitu sitoplasma dan inti sel (nucleus). Sitoplasma mengandung sejumlah organel sel yang berfungsi mengatur berbagai fungsi metabolisme penting sel. Inti sel mengandung struktur biologic yang sangat kompleks yang disebut kromosom yang mempunyai peranan penting sebagai tempat penyimpanan semua informasi genetika yang berhubungan dengan keturunan atau karakteristik dasar manusia. Kromosom manusia yang berjumlah 23 pasang mengandung ribuan gen yang merupakan suatu rantai pendek dari DNA (Deooxyribonucleic acid) yang membawa suatu kode informasi tertentu dan spesifik.
Interaksi radiasi pengion dengan meteri biologic diawali dengan interaksdi fisika yaitu, proses ionisasi. Elektron yang dihasilkan dari proses ionisasi akan berinteraksi secara langsung maupun tidak langsung. Secara langsung bila penyerapan energi langsung terjadi pada molekul organik dalam sel yang mempunyai arti penting, seperti DNA. Sedangkan interaksi secara tidak langsung bila terlebih dahulu terjadi interaksi radiasi dengan molekul air dalam sel yang efeknya kemudian akan mengenai molekul organik penting. Mengingat sekitar 80% dari tubuh manusia terdiri dari air, maka sebagian besar interaksi radiasi dalam tubuh terjadi secara tidak langsung.

H. Aplikasi Radiasi Pengion
1. Gelombang Mikro
Gelombang mikro mempunyai panjang gelombang 105-108 Hz. Gelombang ini diaplikasikan sebagai diatermi gelombang mikro.

Cara kerja:gelombang mikro diserap oleh air, peningkatan energy akan meningkatkan temperature air pada kulit/ sekitar permukaan kulit.

2. Sinar Ultraviolet
Sinar ultraviolet digunakan dalam bidang kesehatan untuk sterilisasi alat dan Fototerapi. Sinar ini memiliki panjang gelombang 1015-1016 Hz.

Cara kerja sterilisasi alat: lampu Germisida (pembunuh kuman) memancarkan sinar ultraviolet gelombang pendek (disebut juga UVC) mampu membunuh mikroorganisme dan berguna sebagai metode yang berguna untuk sterilisasi alat.

Cara kerja fototerapi: bayi-bayi kuning (ikterik) disinari dengan cahaya fluorensi kuat yang memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang akan memecah bilirubin (dari sel darah merah yang mati)yang berlebihan.

3. Sinar-X
Sinar-X ini banyak digunakan dalam bidang kesehatan, yaitu digunakan untuk rontgen, CT scan.
Cara kerja rontgen: Sinar-X didapatkan dengan melewatkan sinar-X yang terkontrol jumlahnya melalui bagian tubuh yang dinilai dan intensitas sinar yang ditreruskan akan ditangkap oleh film fotografi yang terpapar dengan sinar-X tersebut. Banyaknya sinar-X yang ditransmisikan (diteruskan) tergantung dari zat yang harus ditembus (tulang akan leih sedikit meneruskan dibandingkan jaringan), kemudian didapatkan gambar bayangan foto sinar-X.

Cara kerja CT-scan: metode ini merupakan bentuk scan sinar-X yang lebih canggih dengan menggunakan kekuatan komputasi modern untuk menginterpretasikan sinat-X multiple yang membentuk gambaran potong lintang dua dimensi dari jaringan tubuh dan organ.


I. Aplikasi Radiasi Non-Pengion
1. MRI
MRI (Magnetic Resonance Imaging). Pada MRI tidak menggunakan radiasi pengion. Tetapi menggunakan radiasi gelombang frekuensi radio dalam suatu medan magnetic yang sangat kuat.
2. USG
USG (Ultrasonografi). Pencitraan USG mendapatkan gambaran bagian dalam tubuh manusia dengan menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi yang sama dengan gelombang sonar yang dikeluarkan kelelawar dan kapal laut. Gelombang suara yang dipancarkan akan dipantulkan oleh organ dalam dan gelombang pantulan yang kembali ini dapat digunakan untuk identifikasi jarak, ukuran, dan keseragaman suatu benda. Gelombang yang direkan ini akan diproses dan diperlihatkan oleh computer membentuk suatu gambaran bergerak real-time pada monitor yang dapat direkam dalam video. Tekhnik ini tidak menggunakan sinar X.
3. Sinar Inframerah
Sinar inframerah adalah sinar yamg mempunyai panjang gelombang 1012-1014 Hz. Sinar inframerah diaplikasikan pada penggunaan termografi.

Cara kerja: jaringan yang sakit akan memancarkan sinar inframerah yang lebih besar daripada jaringan sehat. Detector infra merah dapat digunakan untuk menentukan gambaran area jaringan yang sakit.
4. Cahaya tampak
Cahay tampak dibidang kesehatan digunakan untuk Endoskopi dan bedah laser. Cahaya tampak ini memiliki panjang gelombang 1014 Hz.

Hasil gambar Rontgen







hasil gambar ct-scan


Hasil gambar MRI




Hasil gambar USG