Materi Fisika Lingkungan

RADIASI NONIONIZING

Karakteristik dan Jenis Radiasi Non-Ionizing

Radiasi non-pengion adalah radiasi yang tidak dapat menimbulkan ionisasi. Termasuk ke dalam radiasi non-pengion adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah, cahaya tampak dan ultraviolet. Radiasi non ionisasi adalah radiasi dengan energi yang cukup untuk mengeluarkan elektron atau molekul tetapi energi tersebut tidak cukup untuk membentuk /membuat formasi ion baru.

Radiasi non pengion dapat didefinisikan sebagai penyebaran atau emisi energi yang bila melalui suatu media dan terjadi proses penyerapan, berkas energi radiasi tersebut tidak akan mampu menginduksi terjadinya proses ionisasi dalam media tersebut. Istilah radiasi non pengion secara fisika mengacu pada radiasi elektromagnetik dengan energi lebih kecil dari 10 eV.

Seperti namanya, radiasi non pengion tidak mengionisasi (memecah ion-ion) atom, sehingga dampaknya pun tidak terlalu luas. Radiasi non pengion biasanya memiliki memiliki energi yang hanya bisa mengubah struktur atom, tanpa mengionisasinya.

Jenis- jenis radiasi yang termasuk dari radiasi non-ionizing yaitu: 

Gelombang Radio

Gelombang radio digunakan sebagai alat komunikasi yang memiliki daerah frekuensi antara 10⁴ sampai 10⁷ Hertz. Gelombang tersebut digunakan sebagai pembawa informasi dari suatu tempat ke tempat lain yang berjauhan, karena memiliki sifat mudah dipantulkan oleh lapisan ionosfer bumi. Gelombang radio dapat dihasilkan oleh rangkaian elektronika yang disebut osilator. Gelombang radio ini dipancarkan dari antena dan diterima oleh antenna pula. Luas daerah yang hendak dicakup dan panjang gelombang yang akan dihasilkan dapat ditentukan dengan tinggi rendahnya antenna. Kita tidak dapat mendengar gelombang radio secara langsung, tetapi radio penerima akan mengubah terlebih dahulu energy gelombang ini menjadi energi bunyi. 

Gelombang Mikro

Rentang frekuensi gelombang mikro membentang dari 3 GHz hingga 300 GHz. Frekuensi sebesar ini dihasilkan dari rangkaian osilator pada alat-alat elektronik. Gelombang mikro dapat diserap oleh suatu benda dan menimbulkan efek pemanasan pada benda tersebut. Sebuah sistem pemanas berbasis microwave dapat memanfaatkan gejala ini untuk memasak benda. Sistem semacam ini digunakan dalam oven microwave yang dapat mematangkan makanan di dalamnya secara merata dan dalam waktu singkat (cepat).

Dalam suatu sistem radar, gelombang mikro dipancarkan terus menerus ke segala arah oleh pemancar. Jika ada objek yang terkena gelombang ini, sinyal akan dipantulkan oleh objek dan diterima kembali oleh penerima. Sinyal pantulan ini akan memberikan informasi bahwa ada objek yang dekat yang akan ditampilkan oleh layar radar. 

Sinar Inframerah

Sinar inframerah termasuk dalam gelombang elektromagnetik dan berada dalam rentang frekuensi 300 GHz sampai 40.000 GHz (10 pangkat 13). Sinar inframerah dihasilkan oleh proses di dalam molekul dan benda panas. Telah lama diketahui bahwa benda panas akibat aktivitas (getaran) atomik dan molekuler di dalamnya dianggap memancarkan gelombang panas dalam bentuk sinar inframerah. Oleh karena itu, sinar inframerah sering disebut radiasi panas.

 Cahaya Tampak 

Radiasi sinar infra merah ini tidak bisa dilihat langsung oleh mata manusia, sinar ini juga tidak tembus pandang jika menembus materi yang tidak tembus. Panjang gelombang sinar infra merah ini berbanding terbalik dengan suhu. Ketika panjang gelombang mengalami penurunan maka suhu akan mengalami kenaikan.

Dalam rentang spektrum gelombang elektromagnetik, cahaya atau sinar tampak hanya menempati pita sempit di atas sinar inframerah. Spektrum frekuensi sinar tampak berisi frekuensi dimana mata manusia peka terhadapnya. Frekuensi sinar tampak membentang antara 40.000 dan 80.000 GHz (10 pangkat 13) atau bersesuaian dengan panjang gelombang antara 380 dan 780 nm (10 pangkat -9). Cahaya yang kita rasakan sehari-hari berada dalam rentang frekuensi ini. Cahaya juga dihasilkan melalui proses dalam skala atom dan molekul berupa pengaturan internal dalam konfigurasi elektron. 

Sinar UV

Sinar Ultra Violet merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi antara 10¹⁵ Hz sampai dengan 10¹⁶ Hz. Panjang gelombangnya antara 10 nm sampai 100 nm. Sinar ultraviolet dihasilkan dari atom dan molekul dalam nyala listrik. Sinar ini juga dapat dihasilkan dari reaksi sinar matahari.

Pada intinya radiasi tidak bisa dilihat oleh indra manusia sehingga untuk mendeteksinya memperlukan alat pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi untuk membantu pendeteksian. Terdapat banyak jenis alat buat pendeteksi yang spesifik dan kemampuan untuk menemukan keberadaan jenis radiasi tertentu yaitu detektor alpha, detektor beta, detektor gamma. Radiasi bisa berinteraksi dengan berbagai materi yang dilaluinya melalui proses ionisas dan eksitasi.  

Sumber Radiasi Non-Ionizing

Pada umumnya, sumber radiasi ionizing dan non-ionizing dikategorikan menjadi dua yaitu yang pertama adalah radiasi dari alam dan radiasi buatan. 

Radiasi dari Alam

·           Sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi.Sinar kosmos/kosmik banyak ditemukan berasal dari luar angkasa, sebagian berasal dari ruang matahari dan antar bintang. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi. Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova. Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer bumi sebelum mencapai detektor. Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% partikel alfa dan 1% elektron.

·           Thorium dan radon berbentuk gas dan merembes dari dalam bumi yang secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi dengan waktu jarak waktu antara milyaran tahun dan kemudian bercampur dengan udara bebas. Radiasi letaknya berbeda-beda tergantung pada konsentrasi sumber radiasi yang ada di dalam kerak bumi.

Radiasi buatan 

Radiasi buatan adalah radiasi yang diciptakan dari kegiatan manusia seperti penyinaran di bidang medis, radiasi yang didapat di fasilitas nuklir, radiasi yang berasal dari kegiatan di industri.

Contohnya reaktor nuklir yang mekanisme kerjanya sebagai pembelahan inti. Dari mekanisme proses tersebut terlihat bahwa setiap reaksi pembelahan akan menghasilkan lebih dari satu neutron baru atau akan terjadi multiplikasi neutron yang bisa melakukan pembelahan selanjutnya jika di sekitarnya ada inti yang dapat membelah yang lain. Mekanisme ini akan berlangsung terus menerus yang disebut proses reaksi berantai. Di dalam reaktor nuklir proses pembelahan ini tidak akan dibiarkan berlangsung secara bebas tetapi harus tetap dikendalikan karena berbahaya.

Dampak Kesehatan dan Lingkungan oleh Radiasi Non-Ionizing

a)      Dampak Kesehatan

Efek biologik radiasi non pengion akan dibedakan atas efek akibat radiasi optik yang meliputi radiasi ultraviolet (100 – 400 nm), radiasi tampak/cahaya (400 – 770 nm) dan radiasi infra merah ( 770 nm - 1 mm) dan efek medan radiofrekuensi elektromagnetik yang meliputi gelombang mikro (1 mm – 30 cm), gelombang frekuensi tinggi (30 cm – 100 km) dan gelombang frekuensi rendah ( > 100 km).

Radiasi UV pendek (< 220 nm) diserap oleh oksigen pada lapisan terluar atmosfer yang kemudian membentuk lapisan ozon yang berfungsi sebagai filter atau pelindung terhadap radiasi UV dengan panjang gelombang < 310 nm. Dengan demikian radiasi lainnya yang dapat menembus lapisan ozon yang akan menimbulkan efek bagi manusia. Tetapi semakin berkurangnya lapisan ozon sebagai akibat dari pelepasan chlorofluorocarbon ke atmosfer menyebabkan tingkat kerusakan akibat pajanan radiasi UV semakin besar

1.    Radiasi optik

Berdasarkan panjang gelombang, radiasi UV dibagi atas UV-C (100 - 280 nm), UV-B (280 - 315 nm) dan UV-A (315 - 400 nm), sedangkan radiasi infra merah dibagi atas IR-A (770 nm -1,4µm), IR-B (1,4 – 3 µm) dan IR-C (3 µm – 1 mm). Efek yang ditimbulkan akibat pajanan radiasi optik pada tubuh sangat bergantung pada panjang gelombang yang berhubungan dengan daya tembus atau penetrasi radiasi optik pada jaringan tubuh. Sasaran utama dari pajanan pada tubuh adalah kulit dan mata.

a.    Efek radiasi optik pada kulit

Mekanisme yang dominan dari efek pajanan radiasi pada kulit adalah reaksi fotokimia. Efek dari pajanan kronik radiasi UV lebih serius dari pada pajanan akut. Pajanan kronik pada kulit menyebabkan perubahan yangsangat bervariasi dalam struktur dan komposisi kulit, yang mengarah pada hilangnya sifat elastisitas (elastosis), dilasi pembuluh darah, dan penebalan kulit (keratosis). Efek kronik yang paling penting adalah risiko kanker kulit khusus.

b.    Efek radiasi optik pada mata

1)   Photokeratoconjunctivitis/welder’s flash/ snow blindness yaitu reaksi peradangan akut pada kornea dan conjunctiva mata sebagai akibat pajanan radiasi pada panjang gelombang 200 – 400 nm (UV-C, UV-B dan UV-A). Ini merupakan kerusakan akibat reaksi fotokimia pada kornea (fotokeratitis) dan konjunctiva (fotokonjunctiva) yang timbul beberapa jam setelah pajanan akut dan umumnya berlangsung hanya 24 – 48 jam.

2)   Pterygium dan droplet keratopathy adalah patologis pada kornea yang berhubungan dengan mata yang umum dijumpai pada lingkungan pulau yang kaya akan pajanan radiasi UV kronik (pajanan sepanjang hidup). Pterygium atau penebalan conjuctiva sebagai hasil dari pertumbuhan jaringan lemak diatas kornea, sedangkan droplet keratopathy adalahdegenerasi lapisan ikat/fibrous pada kornea dengan droplet-shaped deposit.

3)   Kataraktogenesis atau proses pembentukan katarak. Telah diduga radiasi UV pada panjang gelombang 290 – 320 nm menyebabkan katarak

2.    Radiasi Radiofrekuensi

a.    Gelombang mikro

Efek kesehatan pada umumnya sebagai akibat dari panas yang timbul pada saat terjadi interaksi antara energi gelombang mikro dengan materi biologik. Efek biologik yang terjadi karena pemanasan disebut efek termal dan yang terjadi bukan karena proses pemanasan disebut efek non termal. Efek yang berbahaya akibat pajanan microwave adalah efek termal atau hipertermia yang terutama merusak mata dan testis. Kedua jaringan relatif sangat sensitf terhadap kenaikan suhu jaringan.

b.    Gelombang radiofrekuensi

Radiasi RF tidak bisa mengionisasi molekul pada jaringan secara biologi karena kuantum energinya hanya 4 meV pada 1 THz, sementara itu energi minimal untuk mengionisasi molekul tersebut sekitar 12 eV. Berdasarkan informasi dan pemahaman sekarang, radiasi RF tidak bisa menyebabkan mutasi contohnya kanker. Meskipun begitu radiasi RF dapat memiliki resiko yang disebut dengan resiko termal.

Efek biologis radiasi RF sudah dipelajari melalui percobaan dengan hewan dan model, serta melalui penelitian epidemologi. Efek radiasinya dapat dibagi kedalam dua golongan yaitu efek thermal dan non thermal. Efek biologis yang dihasilkan oleh pemanasan jaringan oleh energi RF selalu menunjuk pada efek thermal. Hal ini sudah diketahui selama beberapa tahun bahwa pembukaan tingkatan-tingkatan tinggi dari radiasi RF bisa berbahaya karena berkaitan dengan energi RF untuk memanaskan jaringan biologi secara cepat. Efek thermal yang diamati dengan teliti adalah skatarak, kenaikan suhu jaringan dan luka bakar.

b)     Dampak Lingkungan

Bumi memiliki medan magnet bumi yang disebut sebagai medan statis sebesar lebih kurang 40 µT yang permanen dan sedikit perubahannya terhadap waktu. Sedangkan pada permukaan bumi terdapat pula medan listrik statis sebesar 0,5 kV/m sewaktu cuaca cerah dan dapat mencapai 30 kV/m pada kondisi badai petir.

Berperannya teknik elektro dalam kehidupan manusia dan lingkungan kerja selain medan elektromagnetik natural, medan elektromagnetik artificial dengan berbagai frekuensi dan amplitudonya memberikan pembebanan terhadap lingkungan hidup manusia.

Dampak SUTET pada lingkungan. Radiasi medan listrik dan medan magnet yang dihasilkan oleh SUTET bisa digolongkan sebagai radiasi non pengion. Istilah fisika radiasi non-pengion mengacu pada radiasi elektromagnetik dengan energi lebih dari 10 elektron volt (eV) yang antara lain meliputi: sinar ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang micro, ultra sound dan radio frekwensi elektromagnetik.

Ini artinya, bukan hanya tegangan ekstra tinggi saja yang dapat menghasilkan radiasi elektromagnetik. Barang-barang yang biasa kita pakai sehari-hari juga mengandung potensi serupa. Sebut saja alat-alat elektronik untuk rumah tangga seperti: setrika, mixer, microvave oven, radio, televisi/video compacte disk (VCD) player. Alat komunikasi seperti: telepon genggam (hand phone), single side band (SSB). Alat untuk perkantoran seperti: komputer, printer dan mesin-mesin hitung. Alat untuk bidang penelitian seperti: spektrofotometer, spektrometer, serapan atom dan pompa vakum. Alat yang digunakan untuk industri seperti: kompresor, injection moulding dan lain sebagainya.

Medan listrik yang berada dibawah jaringan SUTET dapat menimbulkan beberapa gejala seperti menimbulkan bunyi mendesis akibat ionisasi pada permukaan penghantar (konduktor) yang kadang disertai dengan cahaya keunguan, bulu/rambut badan akan berdiri pada bagian yang terpajan akibat gaya tarik medan listrik yang kecil, lampu neon dan tes pen dapat menyala dengan kondisi redup akibat mudahnya gas neon pada lampu neon dan tes pen terionisasi, kejutan lemah pada sentuhan pertama benda-benda yang mudah menghantar listrik (seperti pada atap seng, kawat jemuran, pagar besi dan badan mobil).

Pemanfaatan Radiasi Non-Ionizing dalam Perkembangan Teknologi

a)      Gelombang Radio

·           Gelombang radio (MF dan HF)

Gelombang radio (MF dan HF) digunakan untuk komunikasi radio (memanfaatkan sifat  gelombang MF dan HF yang dapat dipantulkan oleh lapisan ionosfer, hingga dapat mencapai tempat yang jauh).

·           Gelombang radio (UHF dan VHF)

Gelombang radio (UHF dan VHF) untuk komunikasi satelit (memanfaatkan sifat gelombang  UHF dan VHF yang dapat menembus lapisan atmosfer (ionosfer), hingga dapat mencapai satelit).

b)      Gelombang Mikro

·      Untuk pemanas microwave

Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Jika makanan menyerap radiasi gelombang mikro, maka makanan menjadi panas dalam selang waktu yang sangat singkat. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam microwave oven untuk memasak makanan dengan cepat dan ekonomis.

·      Untuk komunikasi RADAR (Radio Detection and Ranging) yaitu diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.

·      Untuk menganalisa struktur atomik dan molekul

·      Dapat digunakan untuk mengukur kedalaman laut

·      Digunakan pada rangkaian Televisi

c)      Sinar Inframerah

Adapun kegunaannya dari Infra Merah:

·           Dalam bidang kesehatan:

a.    Meningkatkan metabolisme tubuh, yang mana dengan begitu dapat mengurangi beban liver dan ginjal.

b.    Mengaktifkan molekul air yang terdapat dalam tubuh, sehingga apabila molekul yang ada dalam tubuh pecah maka akan ada molekul tunggal yang akan meningkatkan cairan tubuh.

c.    Mengembangkan Ph dalam tubuh, yang mana dapat membersihkan darah. Juga dapat mencegah terjadinya rematik yang dikarenakan oleh tingkat asam urat yang tinggi.

d.   Meningkatkan sirkulasi mikro, serta dapat memperbaiki sirkulasi darah serta mengurangi tekanan jantung yang berlebih.

e.    Infra Merah jarak jauh dapat digunakan untuk alat kesehatan, yang mana dapat memberikan informasi tentang kondisi tubuh yang sebenarnya.

f.     Dapat digunakan untuk mengetahui suhu tubuh

g.    Untuk terapi fisik, menyembuhkan penyakit cacar dan encok

h.    Untuk fotografi diagnosa penyakit

·           Dalam bidang komunikasi

a.    Terdapat system sensor Iinfra Merah yang dapat digunakan untuk menghubungkan dua perangkat. Yang mana sinar Infra Merah merespon Infra Merah yang dikirimkan melalui pemancar.

b.    Terdapat kamera yang tembus pandang dengan menggunakan Infra Merah. Yang mana sinar Infra Merah memang tidak dapat ditangkap dengan mata telanjang, namun dengan menggunakan kamera digital atau hendycam sinar Infra Merah dapat tertangkap. Dengan begitu kamera digital dan hendycam akan meningkat.

c.    Untuk pencitraan pandangan seperti nightscoop.

d.   Dapat digunakan sebagai alat komunikasi, yang mana jarak maximum adalah 10 meter dan tidak ada penghalangnya.

e.    Sebagai salah satu standardisasi komunikasi tanpa kabel.

·           Dalam bidang Industri

a.    Lampu Infra Merah, Merupakan lampu pijar yang kawat pijarnya bersuhu di atas ±2500°K.

b.    Pemanasan Infra Merah, Merupakan suatu kondisi ketika energi infra merah menyerang sebuah objek dengan kekuatan energi elektromagnetik yang dipancarkan di atas -273 °C (0°K dalam suhu mutlak).

·           Dalam bidang Keruangan

Infra merah yang dipancarakan dalam bentuk sinar infra merah terhadap suatu objek, dapat menghasilkan foto infra merah. Foto infra merah yang bekerja berdasarkan pancaran panas suatu objek dapat digunakan untuk membuat lukisan panas dari suatu daerah atau objek. Hasil lukisan panas dapat menggambarkan daerah mana yang panas dan tidak. Suatu lukisan panas dari suatu gedung dapat digunakan untuk mengetahui dari zona bagian mana dari gedung itu yang menghasilkan panas berlebihan sehingga dapat dilakukan perbaikan-perbaikan yang diperlukan.

·           Dalam bidang Militer

Dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut. Sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan.

Manfaat lain:

-       Untuk fotografi pemetaan sumber daya alam, mendeteksi tanaman yang tumbuh di bumi dengan detail

-       Mengeringkan cat kendaraan dengan cepat pada industri otomotif

d)     Cahaya tampak

·       Membantu penglihatan mata manusia

·       Salah satu aplikasi dari sinar tampak adalah penggunaan sinar laser dalam serat optik pada bidang telekomunikasi.

e)      Sinar Ultraviolet

·       Untuk proses fotosintesis pada tumbuhan

·       Membantu pembentukan vitamin D pada tubuh manusia

·       Dengan peralatan khusus dapat digunakan untuk membunuh kuman penyakit, menyucihamakan ruangan operasi rumah sakit berikut instrumen-instrumen pembedahan

·       Untuk memeriksa keaslian tanda tangan di bank-bank.

 

Tugas Fisika Lingkungan

Disini akan dijabarkan mengenai "RADIASI IONIZING" Simak yaaah!!!
kalo kurang jelas bisa komen dibawah. okeeh :)
Semangatss.. semoga bermanfaat bagi kalian XD

Radiasi ionisasi

Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Radiasi dapat didefinisikan suatu proses dimana energi dilepaskan oleh atom-atom. Radiasi selalu menjadi faktor penting di dalam lingkungan makhluk hidup, seperti penggunaan reaktor inti dan kemajuan dalam bidang radiologi.

Sifat-sifat radiasi:

Ada dua macam sifat radiasi yang dapat digunakan untuk mengetahui keberadaan sumber radiasi pada suatu tempat atau bahan, yaitu sebagai berikut:

a)    Radiasi tidak dapat dideteksi oleh indera 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.

b)   Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain.

Ionisasi ialah pembentukan sepasang ion-ion positif dan ion negatif. Pada proses ionisasi dalam jaringan tubuh terjadi kelainan atau kerusakan pada sel-sel dan jaringan yang dinamakan efek biologi. Ionisasi diudara dipakai sebagai dasar sistem pengukuran dosis radiasi. Suatu radiasi yang bisa menghasilkan pasangan ion di dalam suatu bahan medium dinaakan radiasi ionisasi. Sedangkan radiasi yang tidak bisa menghasilkan ion di dalam suatu medium dinamakan radiasi non ionisasi.

Radiasi ionizing atau radiasi pengion adalah radiasi yang apabila menumbuk atau menabrak sesuatu, akan muncul partikel bermuatan listrik yang disebut ion. Ion ini kemudian akan menimbulkan efek atau pengaruh pada bahan, termasuk benda hidup. Radiasi pengion disebut juga radiasi atom atau radiasi nuklir. Yang termasuk ke dalam radiasi pengion adalah sinar-X, sinar gamma, sinar kosmik, serta partikel beta, alfa dan neutron.

 Karakteristik dan Jenis dari Radiasi Ionisasi

Beberapa jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi partikel. Secara umum, hal ini melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari cangkang atom elektron, yang akan memberikan muatan (positif). Hal ini sering mengganggu dalam sistem biologi, dan dapat menyebabkan mutasi dan kanker.

a.    Karakteristik Sinar Alpha

·      Mempunyai inti atom helium yang bermuatan positif 2 dan mempunyai berat massa 4 sma. Sinar alpha mempunyai 2 neutron dan 2 proton yang membentuk 4 nukleon

·      Jika sinar alpha dibelokkan melewati medan magnetik akan bermuatan positif

·      Mempengaruhi plat dotografi dan menyebabkan fluorensi pada bahan fluorescent

·      Sinar alpha akan terjadi perpindahan energi jika mengenai suatu materi

·      Memiliki daya tembus kecil (daya jangkau 2,8 – 8,5 cm dalam udara)

·      Dapat mengionsasi molekul yang dilaluinya

·      Memiliki energi kinetik yang besar.

·      Sinar alfa ini dapat  menyebabkan satu atau lebih elektron suatu molekul lepas, sehingga molekul berubah menjadi ion (ion positif dan elektron) per cm bila melewati udara, dalam medan listrik dapat dibelokkan ke arah kutub negative

·      Partikel-partikel alfa bergerak dengan kecepatan antara 2.000 – 20.000 mil per detik, atau 1 – 10 persen kecepatan cahaya.

·      Efektif memproduksi pasangan ion (di udara memproduksi 30.000-100.000 pasangan ion) radiasi dari luar tubuh tidak bisa menembus kulit, tapi bila emisinya masuk dalam tubuh & memproduksi banyak pasangan ion dapat menyebabkan kerusakan lokal di kulit.

b.    Karakteristik Sinar Betha

·      Radiasi sinar beta mempunyai muatan negatif 1 yang kecepatan perambatannya menyamai kecepatan cahaya.

·      Jika sinar beta dibelokkan melewati medan magnetik akan bermuatan negatif.

·      Daya ionisasinya lebih lemah dari sinar alfa, memproduksi 200 ion radiasi yang dapat menembus beberapa cm dari jaringan otot.

·      Bermassa sangat kecil, yaitu 5,5 x 10-4 satuan massa atom atau amu, diberi simbol beta atau e.

·      Memiliki daya tembus yang jauh lebih besar daripada sinar alfa (dapat menembus lempeng timbel setebal 1 mm).

c.    Karakteristik Sinar Gamma

·      Mempunyai kekuatan penetrasi yang paling kuat dibandingkan sinar radiasi alpha dan beta (dapat menembus lempeng timbel setebal 20 cm)

·      Daya ionisasinya paling lemah

·      Sinar gamma tidak mempunyai massa dan muatan karena panjang gelombangnya sangat pendek

·      Terdifraksi oleh Kristal

·      Dapat dengan mudah melewati tubuh manusia dan menyebabkan kerusakan biologis yang besar

·      Kecepatan sinar gamma sama dengan kecepatan cahaya

·      Tidak terpengaruh oleh medan listrik maupun medan magnet.

d.   Karakteristik Partikel Neutron

Neutron merupakan salah satu bentuk dari partikel subatomik yang diklasifikasikan kedalam baryon dimana komposisinya terdiri dari satu (1) up quark dan dua (2) down quark. Statistik perilakunya ini termasuk kedalam fermion dan neutron menjadi agen yang sangat penting dalam pengembangan Nuklir.

Neutron hanya dapat berinteraksi dengan gaya gravitasi , gaya lemah dan gaya kuat. Ia juga mempunya massa 1,67492729 x 10^-27 Kg = 939,565560 MeV = 1,0086649156 u dengan waktu paruh ± 10 menit. Neutron ini mempunyai anti partikel yang disebut antineutron.

Adapun yang membedakan neutron dengan partikel subatomik lainnya adalah neutron ini tidak bermuatan (netral). Neutron yang terikat dalam inti stabil adalah stabil, Namun ada juga yang dikatakan sebagai neutron bebas dimana neutron ini tidak stabil. Karakteristiknya dapat dijelaskan sebagai berikut:

·      Diemisi dari beberapa energi

·      Mempunyai daya penetrasi

·      Tidak dapat memproduksi pasangan ion di udara atau di jaringan karena tidak bermuatan

·      Efek ionisasinya disebut secondary emmisions

e.    Karakteristik Sinar-X

Sinar–X adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10^-8 -10^-12 m dan frekuensi sekitar 10¹⁶ -10²¹ Hz. Mempunyai daya tembus yang tinggi Sinar X dapat menembus bahan dengan daya tembus yang sangat besar, dan digunakan dalam proses radiografi. Mempunyai panjang gelombang yang pendek Yaitu : 1/10.000 panjang gelombang yang kelihatan.

Mempunyai efek fotografi. Sinar X dapat menghitamkan emulsi film setelah diproses di kamar gelap. Mempunyai sifat berionisasi, efek primer sinar X apabila mengenai suatu bahan atau zat akan menimbulkan ionisasi partikel-partikel bahan zat tersebut. Mempunyai efek biologi, sinar X akan menimbulkan perubahan-perubahan biologi pada jaringan. Efek biologi ini digunakan dalam pengobatan radioterapi.

f.     Karakteristik Sinar Kosmik

Sinar kosmik adalah radiasi dari partikel bermuatan berenergi tinggi yang berasal dari luar atmosfer Bumi. Sinar kosmik dapat berupa elektron, proton dan bahkan inti atom seperti besi atau yang lebih berat lagi. Kebanyakan partikel-partikel tersebut berasal dari proses-proses energi tinggi di dalam galaksi, misalnya seperti supernova.

Dalam perjalanannya, sinar kosmik berinteraksi dengan medium antarbintang dan kemudian atmosfer bumi sebelum mencapai detektor. Hampir 90% sinar kosmik yang tiba di permukaan Bumi adalah proton, sekitar 9% partikel alfa dan 1% elektron.

Sinar kosmik dapat memiliki energi lebih dari 1020 eV, jauh lebih tinggi dari 1012-1013 eV bahwa akselerator partikel Terestrial dapat menghasilkan. Sinar kosmik yang diperkaya dengan lithium, berilium, dan boron berkaitan dengan kelimpahan relatif dari unsur-unsur di alam semesta dibandingkan dengan hidrogen dan helium.

Karena intensitas sinar kosmik jauh lebih besar di luar atmosfer bumi dan medan magnet, diharapkan memiliki dampak besar pada desain pesawat ruang angkasa yang aman dapat mengangkut manusia dalam ruang antarplanet.

Sumber radiasi

Berdasarkan asalnya sumber radiasi pengion dapat dibedakan menjadi dua yaitu sumber radiasi alam yang sudah ada di alam ini sejak terbentuknya, dan sumber radiasi buatan yang sengaja dibuat oleh manusia untuk berbagai tujuan.

A.  Sumber Radiasi Alam

Radiasi yang dipancarkan oleh sumber radiasi alam disebut juga sebagai radiasi latar belakang. Radiasi ini setiap harinya memajan manusia dan merupakan radiasi terbesar yang diterima oleh manusia yang tidak bekerja di tempat yang menggunakan radioaktif atau yang tidak menerima radiasi berkaitan dengan kedokteran atau kesehatan. Radiasi latar belakang yang diterima oleh seseorang dapat berasal dari tiga sumber utama yaitu :

·           Sumber Radiasi Kosmis

Radiasi kosmis berasal dari angkasa luar, sebagian berasal dari ruang antar bintang dan matahari. Radiasi ini terdiri dari partikel dan sinar yang berenergi tinggi dan berinteraksi dengan inti atom stabil di atmosfir membentuk inti radioaktif seperti Carbon -14, Helium-3, Natrium -22, dan Be-7. Atmosfir bumi dapat mengurangi radiasi kosmik yang diterima oleh manusia. Tingkat radiasi dari sumber kosmik ini bergantung kepada ketinggian, yaitu radiasi yang diterima akan semakin besar apabila posisinya semakin tinggi. Tingkat radiasi yang diterima seseorang juga tergantung pada letak geografisnya.

·           Sumber Radiasi Terestrial

Radiasi terestrial secara natural dipancarkan oleh radionuklida di dalam kerak bumi. Radiasi ini dipancarkan oleh radionuklida yang disebut primordial yang ada sejak terbentuknya bumi. Radionuklida yang ada dalam kerak bumi terutama adalah deret Uranium, yaitu peluruhan berantai mulai dari Uranium-238, Plumbum-206, deret Actinium (U-235, Pb-207) dan deret Thorium (Th-232, Pb-208).

Radiasi teresterial terbesar yang diterima manusia berasal dari Radon (R-222) dan Thoron (Ra-220) karena dua radionuklida ini berbentuk gas sehingga bisa menyebar kemana-mana.

Tingkat radiasi yang diterima seseorang dari radiasi teresterial ini berbeda-beda dari satu tempat ke tempat lain bergantung pada konsentrasi sumber radiasi di dalam kerak bumi. Beberapa tempat di bumi yang memiliki tingkat radiasi diatas rata-rata misalnya Pocos de Caldas dan Guarapari di Brazil, Kerala dan Tamil Nadu di India, dan Ramsar di Iran.

·           Sumber Radiasi Internal Yang Berasal Dari Dalam Tubuh Sendiri

Sumber radiasi ini ada di dalam tubuh manusia sejak dilahirkan, dan bisa juga masuk ke dalam tubuh melalui makanan, minuman, pernafasan, atau luka. Radiasi internal ini terutama diterima dari radionuklida C-14, H-3, K-40, Radon, selain itu masih ada sumber lain seperti Pb-210, Po-210, yang banyak berasal dari ikan dan kerang-kerangan. Buah-buahan biasanya mengandung unsur K-40.

B.  Sumber Radiasi Buatan

Sumber radiasi buatan telah diproduksi sejak abad ke 20, dengan ditemuk-annya sinar-X oleh WC Rontgen. Saat ini sudah banyak sekali jenis dari sumber radiasi buatan baik yang berupa zat radioaktif dan sumber pembangkit radiasi (pesawat sinar-X dan akselerator).

a.    Zat Radioaktif

Materi yang mengandung inti tak-stabil yang memancarkan radiasi, disebut zat radioaktif. Radioaktif dapat dibuat oleh manusia berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron atau biasa disebut sebagai reaksi fisi di dalam reactor atom. Radionuklida buatan ini bisa memancarkan radiasi alpha, beta, gamma dan neutron.

b.    Pesawat Sinar-X

Pesawat sinar-x adalah pesawat yang menghasilkan gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi (sinar-x) untuk digunakan dalam diagnostik atau terapi.

Sumber tegangan tinggi pada gambar dihasilkan oleh sebuah trafo tengangan tinggi ke tingkat 20 – 200 kV.   Tegangan tinggi kemudian disearahkan dan dihubungkan ke tabung sinar-x yang akan melewatkan arus konvensional hanya dalam satu arah dari anoda ke katoda.

Produksi sinar-x oleh anoda merupakan radiasi bremsstrahlung yang terdiri dari sebaran frekuensi.  Sinar-x dengan frekuensi rendah tidak memiliki kontribusi yang berarti dalam data diagnostik tetapi akan meningkatkan dosis yang diterima pasien.  Untuk mereduksi sinar-x frekuensi rendah digunakan filter aluminium sedangkan kolimator digunakan untuk membatasi luas paparan radiasi sinar-x 

c.    Akselerator

Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak pertikel bertujuan agar pertikel tersebut bergerak dengan cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet.

Dampak Kesehatan dan Lingkungan oleh Radiasi Ionizing

Sel dalam tubuh manusia terdiri dari sel genetic dan sel somatic. Sel genetic adalah sel telur pada perempuan dan sel sperma pada laki-laki, sedangkan sel somatic adalah sel-sel lainnya yang ada dalam tubuh. Berdasarkan jenis sel, maka efek radiasi dapat dibedakan atas efek genetik dan efek somatik.

Bila ditinjau dari dosis radiasi (untuk kepentingan proteksi radiasi), efek radiasi dibedakan atas efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi, sedangkan efek stokastik adalah efek yang terjadi sebagai akibat paparan radiasi dengan dosis yang menyebabkan terjadinya perubahan pada sel.

Paparan radiasi dosis rendah dapat menigkatkan resiko kanker dan efek pewarisan yang secara statistik dapat dideteksi pada suatu populasi, namun tidak secara serta merta terkait dengan paparan individu.

1.    Sistem Pembentukan darah

Sumsum tulang adalah organ sasaran dari sistem pembentukan darah karena pajanan radiasi dosis tinggi akan mengakibatkan kematian dalam waktu beberapa minggu. Hal ini disebabkan karena terjadinya penurunan jumlah sel basal pada sumsum tulang secara tajam.

2.    Kulit

Efek deterministik pada kulit bervariasi dengan besarnya dosis. Pajanan radiasi sekitar2-3 Gy dapat menimbulkan efek kemerahan (eritema) sementara yang timbul dalam waktubeberapa jam. Dosis sekitar 3 – 8 Gy menyebabkan terjadinya kerontokan rambut (epilasi) dan pengelupasan kering (deskuamasi kering) dalam waktu 3 – 6 minggu setelah pajananradiasi. Pada dosis yang lebih tinggi, 12 – 20 Gy, akan mengakibatkan terjadinyapengelupasan kulit disertai dengan pelepuhan dan bernanah (blister) serta peradangan akibat infeksi pada lapisan dalam kulit (dermis) sekitar 4 – 6 minggu kemudian.

3.    Mata

Lensa mata merupakan bagian dari struktur mata yang paling sensitif terhadap radiasi. Terjadinya kekeruhan atau hilangnya sifat transparansi lensa mata sudah mulai dapatdideteksi setelah pajanan radiasi yang relatif rendah yaitu sekitar 0,5 Gy dan bersifatakumulatif.

4.    Organ reproduksi

Efek deterministik pada organ reproduksi atau gonad adalah sterilitas atau kemandulan.Pajanan radiasi pada testis akan mengganggu proses pembentukan sel sperma yang akhirnyaakan mempengaruhi jumlah sel sperma yang akan dihasilkan. Pengaruh radiasi pada sel telursangat bergantung pada usia. Semakin tua usia, semakin sensitif terhadap radiasi karenasemakin sedikit sel telur yang masih tersisa dalam ovarium. Selain sterilitas, radiasi dapat menyebabkan menopuse dini sebagai akibat dari gangguan hormonal sistem reproduksi.

5.    Paru-paru

Efek deterministik berupa pneumonitis biasanya mulai timbul setelah beberapa minggu atau bulan. Efek stokastik berupa kanker paru-paru.

6.    Sistem Pencernaan

Bagian dari sistim ini yang paling sensitif terhadap radiasi adalah usus halus. Kerusakan pada saluran pencernaan menimbulkan gejala mual, muntah, diare, dan gangguan sistempencernaan dan penyerapan makanan. Dosis radiasi yang tinggi dapat mengakibatkankematian karena dehidrasi akibat muntah dan diare yang parah. Efek stokastik yang timbul berupa kanker pada epitel saluran pencernaan.

7.    Efek pada DNA

Kerusakan pada DNA sebagai akibat radiasi  dapat terjadi secara langsung maupun tak langsung.  Kerusakan yang parah adalah putusnya  kedua atau salah satu untai pasangan DNA yang masing-masing dikenal sebagai  double strand  breaks  atau  single strand break,  serta clustered  damage sebagai gabungan dari semua kerusakan  yang berada pada suatu tempat yang sama. Selain  itu radiasi juga dapat menyebabkan terjadinya  perubahan struktur molekul gula atau basa,  hilangnya gula atau basa dan lainnya.

8.    Efek pada Kromosom

Radiasi dapat menyebabkan terjadinya  perubahan baik pada jumlah maupun pada struktur kromosom yang disebut dengan aberasi  kromosom. Perubahan jumlah kromosom,  misalnya menjadi 47 buah pada sel somatik yang  memungkinkan timbulnya kelainan genetik. Sedangkan kerusakan struktur kromosom berupa patahnya lengan kromosom yang terjadi secara  acak dengan peluang yang semakin besar dengan meningkatnya dosis radiasi.

9.    Efek pada sel

Kerusakan sel akan mempengaruhi fungsi jaringan atau organ bila jumlah sel yang mati/rusak dalam jaringan/organ tersebut cukup banyak. Semakin banyak sel yang rusak/mati, semakin parah perubahan fungsi yang terjadi sampai akhirnya organ tersebut akan kehilangan kemampuannya untuk menjalankan fungsinya dengan baik sehingga menimbulkan kerusakan yang dapat diamati secara klinik. Gangguan pada fungsi jaringan atau organ tubuh ini menimbulkan efek deterministik. Banyaknya sel yang mengalami kematian akan meningkat dengan meningkatnya dosis radiasi.

Pemanfaatan Radiasi Ionizing dalam Perkembangan Teknologi

a)      Sinar-X

·      Dalam Ilmu Kesehatan

a.    Sinar x dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan langsung pada tubuh pasien disebut ‘’FOTO RONTGEN’’.

b.    Sinar-X digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang lebih tumpat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengesan tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan.

c.    Sinar-X digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Hal ini dikenal sebagai radioterapi.

·      Dalam bidang Perindustrian berfungsi untuk memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.

·      Dalam Penyelidikan, sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur.

·      Dalam penerbangan, sinar X digunakan untuk mengetahui instrument pesawat yang mengalami kerusakan. Hasil dari penggunaan sinar X ini memudahkan tehnisi pesawat untuk melakukan perawatan terhadap instrument pesawat yang mengalami kerusakan

b)      Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan radiasi yang memiliki energi tinggi sama seperti sinar-X, yang mana dengan energi tinggi tersebut dapat merusak sel-sel makhluk hidup oleh karena itu tak heran jika sinar gamma dapat membunuh bakteri. Karena itulah sinar gamma dapat digunakan untuk :

a.    Mensterilisasi makanan dan minuman

b.    Mensterilisasi peralatan dokter sebelum melakukan operasi.

c.    Menyembuhkan tumor, kanker, dan kelainan lain

Sinar gamma ternyata dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan tumor serta kelainan lainnya karena sinar gamma dapat menghancurkan sel-sel tersebut. Terapi ini disebut gamma knife yaitu suatu metode terapi sinar gamma (radiosurgery) yang digunakan untuk pengobatan tumor dan kelainan-kelainan lainnya di otak tanpa membuka tulang tengkorak. Radiasi sinar gamma ini digunakan untuk menghancurkan sel-sel yang sakit sementara menjaga sel-sel lainnya yang masih sehat.

Manfaat lain sinar gamma, yaitu.

a.    Dalam bidang industri, berfungsi untuk mengetahui struktur logam.

b.    Dalam bidang pertanian, bantuan dari sinar gamma mampu menjadikan sebuah tanaman tumbuh dan memproduksi bibit-bibit yang terbilang unggul dan juga mampu membuat waktu panen berlangsung lebih cepat dibanding tanpa bantuan dari radio isotop. Sebab sinar gamma digunakan untuk penyinaran dan mengarah pada perubahan bagian kromosom tanaman atau lebih tepatnya adalah sifat dari kromosom tanaman. Sehingga akan mengalami perkembangan dan pertumbuhan yang berbeda dari biasanya.

c.    Dalam bidang Teknik nuklir, sinar gamma berfungsi untuk membuat radio isotop.

d.   Dalam bidang farmasi, sinar gamma dapat digunakan untuk mensterilkan alat-alat kedokteran, sebelum dikemas dan ditutup rapat, misalnya pada proses sterilisasialat suntik. Sebenarnya sebelum dikemas, alat suntik sudah disterilkan. Tetapi,pada proses pengemasan masih mungkin terjadi kontaminasi, sehingga setelah alatsuntik tersebut dikemas dan ditutup rapat perlu dilakukan sterilisasi ulangdengan menggunakan sinar gamma.

c)      Sinar Alfa

Sinar alfa sebagai sinar utama untuk memunculkan keberadaan dari radio isotop itu sendiri. Tanpa keberadaan sinar alfa maka tidak akan ada radioisotop di dunia. Sinar alfa ditembakkan pada inti suatu atom untuk menghasilkan radioisotop (yang lebih sering digunakan untuk menembak adalah neutron).

d)     Sinar Beta

Sinar beta menjadi sinar yang bermanfaat untuk mendukung penelitian-penelitian ekstrim. Para peneliti seperti arkeologi kerap memanfaatkan pancaran sinar beta untuk menemukan fosil dan juga untuk menentukan sudah berapa lama usia dari fosil yang ditemukan. Selain itu juga sinar beta dapat digunakan di pabrik-pabrik yang mengunakan pipa tertimbun di dalam tanah, untuk melihat apakah ada kebocoran pipa tanpa harus membongkar setiap timbunan pipa yang ada. Sinar beta juga dapat digunakan untuk mengukur ketebalan kertas.