PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL
PESAWAT RONTGEN KONVENSIONAL
Radiology DasarTeori Dasar : Pesawat radiology adalah alat /
pesawat medik yang bekerja mengunakan radiasi pengion baik itu
sinar nuklir,gamma,sinar X dan lain-lain
Pesawat roentgen adalah alat / pesawat medik yang bekerjanya
mengunakan radiasi sinar X, baik untuk keperluan fluoroskopi maupun
radiografie.Sejarah singkat ditemukannya sinar X :Sinar X pertama
kali ditemukannya oleh Willhem Conrad Rontgen pada tahun 1895,
beliau mengunakan tabung Geslier yaitu tabung yang terbuat dari
Glass Envelope yang didalamnya terdapat gas Argon atau Xenon yang
jika ada perbedaan potensial diantara anoda dan katoda maka gas gas
ini akan terionisasi dan elektron-elektron akan membebaskan diri
dari ikatan atomnya. Elektron yang terdekat dengan anoda akan
langsung ditarik keanoda sehingga terjadi hole. Hole ini akan diisi
oleh elektron berikutnya, tempat yang ditinggalkan elektron ini
akan menjadi hole lagi dan terjadi pengisian lagi oleh elektron
berikutnya, begitu seterusnya sehingga akan terjadi estafet
elektron dan terjadilah rangkaian tertutup dan terjadilah arus
elektron yang berkebalikan 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. Perpindahan
elektron ini akan menghasilkan seatu 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. Tabung X ray jenis pertama ini disebut Cold Chatoda
Tube
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 elektroda yaitu anoda dan katoda.
Tabung jenis ini kemudian disebut Hot Chatoda Tube dan merupakan
tabung yang dipergunakan untuk pesawat Rontgen konvensional yang
sekarang.
Cara kerja Hot katoda Tube :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 / 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. Perpindahan
elektron ini akan menghasilkan seatu 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 .
Blok diagram Pesawat roentgen konvensional
1.Blok Rangkaian Power Supply
Ragkaian ini berfungsi untuk mendistribusikan tegangan pada
seluruh rangkaian pesawat sesuai yang dibutuhkan oleh masing-masing
rangkaian. Rangkaian ini terdiri dari :
1.Saklar.Berfungsi untuk menghubungkan supply listik PLN dengan
pesawat roentgen.
2..Fuse / sekringBerfungsi sebagai pengaman.
3.Voltage CompensatorAlat yang berfungsi untuk mengkompensasi
nilai tegangan yang diperlukan pesawat jika terjadi penurunan atu
kenaikan pada supply PLN Jika tegangan naik kita harus menambah
jumlah lilitan primer dengan memutar selector voltage compensator
dan jika tegangan turun kita harus mengurangi jumlah lilitan primer
dengan memutar selector voltage compensator sehingga diperoleh
perbandingan transformasi antara tegangan dan jumlah lilitan primer
dengan tegangan dan jumlah lilitan sekunder adalah tetap dengan
demikian diperoleh nilai tegangan pada setiap lilitan akan
tetap.
Perbandingan transformasi dapat dirumuskan :
E1: N1= E2: N2Dimana E1 = Tegangan di primer
N1 = Jumlah lilitan di primer
E2 = Tegangan di sekunder
N2 = Jumlah lilitan di sekunder
Contoh : E1: N1= E2: N2 220 : 220 = 1 : 1
Jika tegangan dari PLN stabil 220 v dan lilitan primer jumlahnya
220 maka perbandingan output di sekunder = 1:1 maksudnya, pada
setiap lilitan terdapat 1 volt tegangan.
Jika tegangan dari PLN naik menjadi 230 v dan lilitan primer
220, maka perbandingan output1 : 1;
230 v : 2201 : 1
agar diperoleh nilai tegangan setiap lilitan (pada output /
sekunder) akan tetap 1 : 1 maka kita harus menambah jumlah lilitan
primer sebanyak 10 lilitan.
E1: N1= E2: N2230 v : 230 = 1 : 1
Maka perbandingan transformasi tetap.
Jika tegangan dari PLN turun menjadi 210 v dan jumlah lilitan
primer tetap 220 maka perbandingan pada sekunder (output)1 : 1
210 v : 2201 : 1
Agar tetap diperoleh perbandingan transformasi 1 : 1 / tetap,
maka kita harus mengurangi jumlah lilitan primer sebanyak 10
lilitan.
210 v : 210 = 1 : 1
Maka diperoleh perbandingan transformasinya tetap.
1.Auto Trafo :Alat untuk memindahkan daya listrik dari satu
rangkaian ke rangkaian lain dengan cara menaikkan atau menurunkan
tegangan keseluruh pesawat. Autotrafo adalah transformator yang
kumparan primer dan kumparan sekundernya menjadi satu dalam satu
core
2.Line Resistance ( R Mate)Setiap pesawat mempunyai hambatan
atau R yang diberikan oleh pabrik, contohnya pada pesawat shimadzu
R=0,04-0,08, resistance ini disebut R internal ( R pesawat ).
Sehinnga R line adalah tahanan atur yang berfungsi untuk
mencocokkan tahanan pengkabelan dengan tahanan yang dibutuhkan
pesawat.
R internal = R. mate (line) + R. Eksternal (pengkabelan).
3.Voltage Indicator:
Untuk mengetahui apa tegangan PLN mengalami kenaikan atau
penurunan.
4.KVP selector MayorUntuk memilih tegangan tinggi / memilih
besarnya beda potensial antara anoda dan katoda, yang besar selisih
tiap terminal x 10 KV
5.KVP selector MinorUntuk memilih tegangan tinggi / memilih
besarnya beda potensial antara anoda dan katoda, yang besar selisih
tiap terminalnya 1 KV
6.Voltage regulator:
Untuk memilih tegangan PLN 110/220/380 Vac tergangtung dengan
pesawat yang digunakan dan dinegara mana.
2.Blok Rangkaian Pemanas Filamen.
Fungsinya untuk memberikan catu daya dan mengatur besar arus
pemanas filament agar terjadinya termionic emission bisa di
kendalikan sehingga jumlah electron electron bebas yang dihasilkan
pada filament tabung rontgen bisa dicontrol.
Rangkaian ini terdiri dari :Rangkaian Stabilisator Tegangan.
Fungsinya untuk menstabilkan tegangan untuk rangkaian pemanas
filament sehingga pengaruh fluktuasi tegangan PLN tidak
mengakibatkan kerusakan yang signifikan pada filament tabung
rontgen. Rangkaian ini terdiri lagi kumparan primer yang kita sebut
N1, kemudian kumparan sekunder yang terdiri dari N2dan N3.N2di
paralel dengan C diseri dengan N3.Masukkan / input disebut Ek1dan
keluaran / output disebut Ek2.Ada 3 kemungkinan keadaan pada
stabilizer tegangan :
1.EK 1= EK 2 ( PLN Normal )Tidak terjadi penaikan / penurunan
tegangan PLN. Pada N2,tegangan mendahului arus sebesar90osedangkan
pada C arus akan mendahului tegangannya rebasar 90o. Sehingga pada
tegangan C dan tegangan N2 akan mempunyai besar tegangan yang sama
(karena diparallel) tetapi fasenya akan berlawanan. Perbedaan fasa
ini menyebabkan terjadinya peniadaan impedansi antara R dan C
sehingga tegangan pada stabilisator tegangan adalah tegangan yang
keluar melewati R internal dan bukan R impedansi.
2.EK 1> EK 2 ( kenaikan tegangan PLN)Karena terjadi kenaikan
tegangan PLN, maka tegangan pada N2 juga akan mengalami kenaikan.
Pada saat tersebut adalah masa transisi (perubahan), dimana
tegangan pada C masih tetap (tidak mengalami perubahan), sehingga
antara tegangan pada N dan tegangan pada C terjadi beda fase
sebesar IXN2- IXC( karena Xc lebih kecil ), sehingga besar keluaran
pada N dan C (parallel) = IXN2- IXC+ I.R
3. Pada saat Ek1Jika tegangan diprimer Turn maka tegangan di
sekunder juga akan ikut turun (N2 dan N3 tegangannya akan turun).
Meskipun tegangan di N2 turun tapi tegangan di C tidak akan
langsung turun, hal ini karena belum terjadi stedy state sehingga
antara teganagn di C dan N2 terjadi selisih fase dimana tegangan di
C akan lebih besar dari tegangan di N2.
maka pada E = IXC+ IXN2 sehingga Ek2 =E + IXN3Space Charge
Compensator
Alat ini berfungsi untuk mengkompensasikan nilai arus tabung
agar sesuai dengan yang dipilih meskipun terjadi perubahan tegangan
tinggi pada tabung roentgen. Rangkaian ini berupa variable resistor
(VR) yang terdiri dari tap-tap, yang tiap tap-tapnya mempunyai
nilai R yang berbeda-beda.
Karakteristik tabung roentgen:
- Semakin tinggi tegangan maka arus akan semakin besar.
- Tabung roentgen hanya bekerja pada daerah space charge.
Selector pada SCC ini digank dengan kvp selector moyar dengan
maksud agar pada saat kita memilih besar tegangan kita juga
mengatur/memilih besarnya nilai R pada SCC. Jika posisi kvp
selector mayor pada pemilihan KV tertinggi maka pada SCC nilai R
nya akan pada posisi dengan nilai R tertinggi begitu juga
sebaliknya.Hal ini dimaksudkan supaya pada saat KV naik maka SCC
yang terdiri dari VR dan digank dengan KV selector, maka nilai R
pada SCC juga naik sehingga terjadi voltage drop yang besar pada
SCC dan mengakibatkan tegangan pada pemanas filamen berkurang, jadi
walaupun energi yang menarik elektron lebih kuat tetapi jumlah
electron yang ditarik sedikit maka nilai arus tabung yang terjadi
sesuai dengan yang telah ditentukan.. Kemudian pada saat KV turun
maka nilai R space charge compensator yang terdiri dari VR yang
telah digank dengan KV selector akan turun juga, sehingga terjadi
voltage drop yang kecil pada SCC dan mengakibatkan tegangan pada
pemanas filamen bertambah / naik sehingga awan elektron naik
(semakin banyak) sehingga walaupun energi yang menarik electron
kecil tapi electron yang ditarik banyak maka nilai arus tabung yang
terjadi sesuai dengan
mA control
Berfungsi untuk mengatur arus pemanas filament yang kemudian
akan digunakan sebagai penentu besarnya arus tabung yang digunakan.
Alat ini disambung seri dengan trafo filament. Untuk memilih arus
tabung kita sebenarnya memilih nilai R nya untuk menentukan voltage
drop pada VR. Semakin besar pilihan mA maka pilihan tap tersebut
berada pada posisi nilai R yang paling kecil,sehingga voltage
dropnya kecil. Dan semakin kecil mA maka pilihan tap tersebut
berada pada posisi nilai R paling besar. Arus tabung ditentukan
oleh besarnya tegangan pada trasformator filamen. Tegangan
transformator ini (EF) akan menentukan besarnya arus transformator
filamen ini (IF), semakin besar tegangan trafo filamen semakin
besar pula arus yang mengalir pada trafo filament,besarnya arus
trafo filamen ini akan menentukan banyaknya elektron bebas yang
dihasilkan. EF besar --> IF besar--> elektron bebas banyak
-->awan electron banyak. Jika R lebih tinggi, tegangan trafo
filamen kecil karena dengan tahanan lebih besar maka tegangan pada
tegangan trafo lebih kecil karena R tadi menyebabkan voltage drop
yang lebih besar.
V = I x R . Tegangan pada filament = Tegangan awal voltage
drop.
Stand by Resistance
Alat yang berfungsi untuk memberikan pemanasan awal pada filamen
tabung rontgen agar terjadi pre heating sebelum expose berlangsung
sehingga filament tabung roentgen lebih awet. Alat ini terdiri dari
R yang dilengkapi yang dilengkapi dengan kontaktor yang digerakkan
oleh delay relay.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut, pada saat main swith ON,
filament tabung rontgen langsung mendapatkan tegangan dari
transformator filament tapi melewati stand by resistant sehingga
tegangan yang mengalir bukan tegangan normal. Pada saat expose,
timer bekerja dan relay energice bekerja sehingga kontaktor
exposure swith terhubung dan kontaktor relay di stand by resistant
terhubung (di by pass ), sehingga tegangan akan melewati kontaktor
(bukan R lagi) sehingga tidak ada voltage drop sehingga pemanasan
filament pada tegangan normal.
Filament limiter (mA limiter)
Alat yang berfungsi untuk membatasi mengalirnya arus filamen,
maksudnya agar tegangan pemanas filamen di atas sesuai dengan
kemampuan kapasitas filamen tabung rontgen sehingga pemberian
tegangan tersebut memberi pemanasan yang normal. Pengunaan filament
limiter ini akan lebih terasa terutama pada tabung rontgen yang
mengunakan double focus, yaitu focus besar dan focus kecil yang
masing-masing dilengkapi filament limiter sendiri. Untuk yang large
focus nilai tahanan limiternya kecil, sedangkan untuk yang small
focus nilai tahanan limiternya besar yang diatur sekali pada waktu
perakitan.
Trafo filamentBerfungsi untuk step down filament, biasanya
tegangan yang digunakan adalah tegangan 110 volt menjadi 12 v/18 v
tergantung spesifikasi tabung.
Filamen tabung rontgenBerfungsi sebagai sumber elektron dan juga
sebagai katoda..
Terdiri dari bahan Tungsten yang mempunyai titik lebur yang
tinggi 3600oC dengan nomor atom 74. Filamen ini berfungsi sebagai
sumber elektron dan juga sebagai katoda
Katoda / filament terbagi 2, yaitu :
a. Katoda Direct
Disebut juga katoda langsung yaitu filament yang sekaligus
berfungsi sebagai katoda
a.Katoda Indirect
Disebut juga katoda tak langsung yaitu filament hanya berfungsi
sebagai sumber elaktron sedangkan katodanya dipisah (didepan
filament), katodanya bias terhubung dengan transformator filament
atau dengan sumber lain.
Pada katoda juga dipasang Focussing Cup yaitu alat yang
menyerupai mangkok untuk mengfokuskan jalannya electron dari anoda
ke katoda.
Katoda juga bisa berupa :
a. Single focus
b. Double focus
Maksud digunakannya double focus agar dapat melayani pengunaan
mA(arus) yang berbeda-beda.
1.Blok Rangkaian Tegangan Tinggi
Pada rangkaian ini terdapat trafo tegangan tinggi yang berfungsi
untuk memberikan beda potensial antara anoda dan katoda dimana
anoda harus selalu mendapat polaritas positif dan katoda harus
selalu mendapat polaritas negatif agar elektron-elektron bebas yang
ada disekitar katoda dapat ditarik ke anoda.
Transformator adalah alat yang berfungsi untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan dari satu rangkaian kerangkaian lain. Bila
transformator tersebut untuk menaikkan tegangan disebut
transformator step up ( pada HTT )dan apabila untuk menurunkan
tegangan disebut transformator step down ( pada trafo filamen ).
transformator step up mempunyai jumlah lilitan sekunder lebih
banyak dari pada jumlah lilitan primernya sedangkan transformator
step down mempunyai jumlah lilitan sekunder lebih sedikit dari pada
jumlah lilitan primernya. Pada HTT jenis transformator yang
digunakan adalah step up dan perbandingan transformasinya bisa
mencapai 1 : 1000 atau tergantung dari desain pabrik pembuatan.
Bila pada kumparan primer dialiri arus bolak balik ( AC ) maka akan
timbul garis-garis gaya magnet yang berubah-ubah tergantung dari
besarnya arus yang mengalir. Perubahan garis-garis gaya magnet ini
akan menyebabkan terjadinya gaya gerak listrik ( ggl ) pada lilitan
sekundernya, yang besarnya bergantung dari perubahan fliks pada
setiap perubahan waktu.
4.Blok rangkaian tabung rontgen
Merupakan sebuah tabung diode yaitu tabung vakum yang terdiri
dari dua elektrode, yaitu anode dan katode. X ray tube adalah
tempat berlangsungnya proses terbentuknya sinar x.
~ Pesawat dengan 1 unit x ray tube over table untuk pemotretan
tunggal disebut Pesawat Rontgen 1 examination
~ Pesawat rontgen yang memiliki x ray tube over table dan under
table disebut 2 Examination.
Ada 2 macam x ray tube :
-x ray tube over tableberada diluar patient table
-x ray tube under tableberada di bawah universal patient
table
5.Blok tangkaian timerTimer berfungsi untuk menentukan lamanya
proses penyinaran
Terdapat 4 jenis timer yaitu:
1)Timer Mekanik
Cara kerja:
1.menetukan lamanya penyinaran dengan menarik valve p kearah
searah jarum jam, dalam waktu yang bersamaan jarum penahan PA lepas
hingga gigi gergaji W akan ikut berputar kekanan (searah jarum ajm)
kontaktor C dari normally open menjadi close.
2.setelah sesuai waktu yangn ditetapkan, misalnya sampai 0,3
detik jarum PA mengunci roda gigi W.
3.sementyara preparation selesai, yaitu kV, mA dan waktu telah
ditetapkan maka PB SWE ditekan, sehingga akan ada arus yang
mengalir dari power supply menuju kontaktor C ke PB SWE kemabli ke
relay S, kembali ke power supply.
4.sehingga akan menyebabkan relay s energized dan menarik kontak
SW3 hingga rangkaian power supply dan rangkaian tegangan tinggi
terhubung dan menyebabkan expose (penyinaran) dimulai.
5.sementara PB ditekan, maka akan menekan jarum valve PA
sehingga terlepas dari penguncian, gigi gergaji mulai berputar kea
rah kiri (berlawanan jarum jam).
Setelah waktu 0,3 detik tadi, valve sampai pada posisi nol. Maka
valve akan menyentuh kontaktor C hingga membuka kembali. Dengan
membukanya kontaktor C, relay S energized, kontaktor SW3 membuka
kembali, sehingga akan memutuskan hubungan antara rangakian Power
Supply dengan rangakaian transformator tegangan tinggi hingga
proses expose terhenti.
2)Timer ElektrikCara kerja :1.menetukan lamanya penyinaran
dengan memutar knop K yang diikuti lengan A kearah kiri (berlawanan
jarum jam), misalnya 0,5 detik, dan plat bsi D2 kearah kiri.
2.pada saat itu motor M telah berputar hingga memutar plat D1
kearah kanan (searah jarum jam).
3.saat preparation selesai, yaitu kV, mA, waktu telah ditetapkan
maka PB SWE, terminal 1 terhubung dengan terminal 2, terminal 3
terhubung dengan terminal 4.
4.dengan terhubungnya terminal 1 dan terminal 2, maka dari Power
Supply akan mengalir arus (menuju relay S) kembali ke power supply,
sehingga relay S energized. Dengan energizednya relay, maka plat D2
akan menempel dengan plat D1. sehingga plat D2 bergerak kekanan,
diikuti lengan A dan knop K.
5.pada waktu yang bersamaan, ada arus yang mengalir dari power
supply menuju ke kontaktor 3-4 lalu ke kontak lalu ke relay SW dan
kemudian kembali ke power supply.
3)Timer elektronik
Cara kerja:1.kita menentukan lamanya penyinaran waktu yang ada,
T= R.C
2.SWE ditekan ke posisi on, sehingga terjadi pengisian
kondensator dengan arah arus dari terminal(+)SWRkondensator
Cterminal 1. sementara itu, kontak SWS (bawah) akan close (karena
digank dengan SWE), sehingga relay SA akan energized, kontaktor
SW3A menutup, sehingga rangkaian power supply dan rangkaian HTT
akan terhubung dan expose akan berlangsung.
3.berlangsungnya expose berbarengan dengan pengisian
kondensator, sehingga saat muatan kondensator penuh (time konstan
63%, karena merupakan fungsi linier setiap perubahan waktu), yang
merupakan tegangan critical gride, maka pada posisi 63% itu maka
relay SB akan bekerja.
4.dengan berubahnya thyratron, maka arus mengalir ke relay SB
sehingga relay SB akan bekerja, dengan bekerjanya relay SB maka
kontaktor SW3 membuka.
5.membukannya SW3 menyebabkan terputusnya power supply dengan
HTT.
4.Timer AutomaticCara kerja :1.menetukan lamanya waktu
penyinaran = R.C
2.pada saat PB SWE ditekan maka akan ada arus yang mengalir dari
power supply menuju terminal 7,5,6,8 SW3 lalu menuju kumparan
primer HTT dan kembali ke supply.
3.maka akan ada arus yang mengalir pada sekunder trafo tegangann
tinggi dengan arah arus : Rectifier menuju kapasitor. Sehingga
kapasitor akan terisi penuh sebesar 0,63 C.
4.setelah kapasitor terisi penuh, maka Thirytron akan mendapat
tegangan sehingga akan mengaktifkan relay S1.
5.dengan aktifnya Relay S1, maka kontaktor SW3 akan terbuka.
Sehingga tidak ada arus yang mengalir pada primer trafo tegangan
tinggi.
6.prose penyinaran telah selesai.