Suparno, Konversi Paparan pad a Perubahan KV Pesawat Sinar-X Rigaku-RF-250EGM

Konversi Paparan pada Perubahan kV Pesawat Sinar-X Rigaku-RF-250EGM

Suparno, Anda, SutrasnoPusdiklat - Badan Tenaga Nuklir Nasional

Abstrak

Telah dilakukan pengujian rumus konversi paparan pada perubahantegangan tabung pesawat sinar-X, dari rumus terse but dapat dihitung faktorkonversi paparan teoritis. Penelitian dilaksanakan dengan melakukan ujiradiografi sebuah "step wedge" menggunakan pesawat sinar-X Rigaku-RF-250EGM dengan mengubah tegangan tabung dari 120 kV ke 130 kV, 140kV, 150 kV, dan 200 kV Dari hasil percobaan telah dapat ditentukanfaktorkonversi paparan dari masing-masing perubahan tegangan tabung sinar-X.Faktor konversi paparan teoritis dibanding denganfaktor konversi paparanhasil percobaan pada masing-masing perubahan tegangan tabung terdapatperbedaan antara -1.44% sampai dengan +8.12 % Penggunaan faktorkonversi paparan teoritis untuk perhitungan paparan menghasilkanperbedaan densitas antara -0,1 sampai dengan +0,05.

Pendahuluan

Pada pekerjaan radiografi sinar-Xdilapangan, perubahan variabelpenyinaran (jarak sumber ke film(Source to Film Distance, SFO) atauarus tabung (milliamperage), seringdilakukan guna menyesuaikankondisi geometri benda uji ataufaktor lain, seperti misalnya untukmempercepat penyinaran ataumemperbaiki kualitas gambar.Perubahan SFO dalam batas-batastertentu tidak memiliki pengaruhyang berarti pada kualitas film hasilradiografi. Perubahan arus tabungsinar-X juga tidak memilikipengaruh pada kualitas radiografi,hanya berdampak pada lamanyawaktu penyinaran.

Faktor penyinaran lain yangmemungkinkan untuk diubah adalahtegangan tabung (kY), yangmemiliki dampak terhadapperubahan energi. Perubahan energiumumnya dilakukan untukmengkompensasi ketebalan bendauji. Benda uji yang tebal harusdiradiografi dengan radiasi energitinggi, sebaliknya benda uji yangtip is dapat diradiografi denganenergi rendah. Perubahan kY jugasering dilakukan pada radiografimaterial yang memiliki beda tebalterlalu besar untuk merighasilkangam bar radiografi yang memilikidensitas dalam rentang yangditerima oleh standar.

Widyanuklida Vol. 8. No.I-2 Desember 2007

Permasalahan yang sering timbulketika melakukan perubahan kVadalah tidak tersedianya exposurechart pada kV yang diinginkansehingga hal tersebut menjadikendala dalam melakukan pekerjaanradiografi. Untuk memecahkanmasalah tersebut, dalam tulisan inidikembangkan rumus teontishubungan antara paparan (exposure)dengan kV yang dapat digunakanuntuk mengkonversi waktupenyinaran bila dilakukanperubahan kV.

Hubungan Paparan danTeganganIntensitas radiasi (energil satuanluasl satuan waktu) yangdipancarkan dari tabung sinar Xdirumuskan secara empiris sebagaiberikut [1]:

I K i z, V2 (1)

dengan K adalah suatu tetapan, idan V masing-masing adalah arusdan tegangan tabung yangditerapkan, dan Z; adalah nomoratom target.

Untuk bahan target yang sarna (Kdan Z; tetap), perubahan arustabung dan tegangan tabungmenyebabkan perubahan intensitas,yang hubungannya dapatdirumuskan dengan persarnaan (2).

2

Pada jarak tertentu, paparan absolutradiasi (dalam Roentgen)merupakan hasil kali antaraintensitas dengan waktu penyinaran.Dengan demikian, untukmendapatkan densitas yang sarnapada film hasil radiografi, filmharus disinari dengan paparanabsolut (X) yang sarna, sehinggapersamaan (2) dapat ditulis menjadi

(3)

Untuk mendapatkan densitas yangsarna,XI = X2, maka

(4)Dalam radiografi, hasil kali antaraarus tabung dengan waktupenyinaran disebut paparan relatif(relative exposure), yangdilarnbangkan dengan E, dan diberisatuan rnA menit, sehinggapersarnaan (4) dapat ditulis menjadi

(5)

(2)

EksperimenUntuk mengevaluasi persamaan (5),dilakukan percobaan uji radiografidengan sinar X pada sebuah stepwedge besi, pada step yangmempunyai ketebalan 8 mm,

Suparno, Konversi Paparan pada Perubahan KV Pesawat Sinar-X Rigaku-RF-250EGM

menggunakan pesawat Rigaku-Rf'-250EGM, yang mempunyai focalspot 2x2 mm dan arus tabung 5 rnA,pada tegangan tabung 120 kV, 130kV, 140 kV, 150 kV, dan 200 kV.Tegangan tabung 120 kV digunakansebagai tegangan acuan danpenentuan paparannyamenggunakan exposure chart,sedangkan paparan untuk tegangantabung yang lain ditentukan denganpersamaan (5). Untuk setiaptegangan tabung dilakukan 7 kalipenyinaran dengan nilai paparan(rnA men it) yang berbeda.

Radiografi dilakukan pada SFO 700mm dengan menggunakan filmAGFA 07. Dalam percobaan ini,film hasil radiografi 130 kV, 140kV, dan 150 kV diproses secarabersamaan dengan film hasilradiografi tegangan acuan (120 kV)yang sarna. Sedangkan film hasilradiografi 200 kV diproses secaraterpisah bersama film hasilradiografi tegangan acuan (120 kV)yang lain.

Hasil dan AnalisaPerubahan kV menyebabkanperubahan paparan yangdirumuskan dalam persamaan (5).Nilai V,/,N,2 dalam persamaan (5)disebut faktor konversi paparanteoritis. Tabel 1 menunjukkan hasilperhitungan faktor konversi paparanteoritis pada peru bah an tegangantabung dari 120 kV ke 130 kv, 140kV, 150 kV, 200 kV.Tabel I Hasil perhitungan faktor

konversi papa ran teoritis

Perubahan kVFaktor KonversiPaparan Teoritis

120 kY ke 130 kY 1,17120 kY ke 140 kY 1,36120 kY ke 150 kY 1,56120 kY ke 200 kY 2,78

Evaluasi faktor konversi paparandilakukan dengan sederetanpercobaan uji radiografi padasebuah step wedge. Uji radiografidilakukan dengan merubah nilaipaparan (rnA men it) untuk setiapkV. Penentuan nilai paparan yangditerapkan pada tegangan acuan(120 kV) didasarkan pada exposurechart, sedangkan nilai paparanuntuk setiap kV dikonversi denganpersamaan (5). Setelah itu dicatatnilai densitas untuk setiap nilaipaparan pada ketebalan step wedge8 mm. Selanjutnya, hubungan antaralog paparan relatif (Log E) terhadapdensitas untuk setiap kV diplotdalam suatu kurva. Dari kurva yangdihasilkan, diperoleh nilai paparanuntuk densitas 2. Perbandingan nilaipaparan pada densitas 2 antarakurva acuan (120 kV) dan kurvalainnya merupakan nilai faktorkonversi paparan hasil percobaan.Gambar 1 dan 2 masing-masingmenunjukkan kurva hubunganantara log paparan relatif dandensitas untuk peru bah an kV dari120 kV ke 130 kV, 140 kV, 150 kV,dan 200 kV. Dengan menggunakankurva tersebut dapat ditentukan nilaipaparan (E) pada densitas 2 untukkV acuan dan kY lainnya.Selanjutnya dari data tersebut dapatditentukan faktor konversi hasilpercobaan, yang dituangkan dalamTabel2 dan Tabel 3.

3

Widyanuklida Vol. 8. No.I-2 Desember2007

··--··-----·-~I-t,ii'~==:=:=::=::=:=:=:;:::=:=::~~'2li_._'~I~'!:!:!:!I"'~;'!:!:!:!:!"":!:!:!:!!I::::::::::::::!'I~.r:::!"!!:!_~::!!!:!:'.~; 11~!j...•...•..•'~'~;~II~I'~"..o...:...&..o.'._.._ ~ ~,~, ! ••..••.••.•••.•,1

,~~' ::::::: I,',:£::::i.:II:i:. :I!.:U'!

, !Z!:!!:: I ~ I .::::!! I !~ .•..•...•...•..•,I~' .•.•.•..•.-"!:=:::=:: ::::2: :=:::: i- ~1'm:III·.w:::::u.·'w=.,1.~J'tT'T'TTI~;·~·i

·:~II~I'~I'~,!. , rrrrr:' IDIJIr IDI!I: '!I!I! I !'_"""'_'--'I_::"""""'_,!, j:~:::::i:;) I i:!III, ,::;::::::::::I. .. ~; i;:::::::::::: :::.:::=:: j

,I""" I. "" I 'iTTTT.rrTTTT"T'T"TTl"IITnTT,j I''::0.67;0.71'O.77='-"~"~"-'1 III 'L.l.J...J...J..I'~I'~IIJ.....i....L...'l

KurvaK •••••••••

IIIL ._

0.00 0.10 0.20 0.30 OAO 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10

___._.__...__ .• ._~_E_ .•__ .•..... _ . .._.. ...__.. I

Gambar 1 : Kurva karakteristik untuk perubahan dari 120 kV ke 130 kV,140 kV, 150kV

I-i

Kurva Karakteristik

iI

!!I

II

III

III log EL ._. __ . ._. . .... ...

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20

Gambar 2: Kurva karakteristik untuk perubahan dari 120 kV ke 200 kV

4

Suparno, Konversi Paparan pada Perubahan KV Pesawat Sinar-X Rigaku-RF-250EGM

Tabel 2: Hasil perhitungan faktor konversi yang mengacu pada Gambar I

Faktor Perbedaan FaktorkV Log E E Konversi Konversi paparan

Papa ran hasil teoritis terhadap faktorPercobaan konversi paparan hasil(Em/En) percobaan

120kV 0,765 5,89(acuan) ~130kV 0,705 5,07 1,15 2,22%140kV 0,67 4,67 1,24 8,12%150kV 0,6 3,98 1,46 5,64%

Tabel 3 : Hasil perhitungan faktor konversi yang mengacu padaGambar 2

Faktor Perbedaan FaktorkV Log E E Konversi Konversi paparan

Paparan hasil teoritis terhadap faktorPercobaan konversi papa ran hasil(Et201En) percobaan

120 kV 0,84 6,92(acuan)200 kY 0,39 2,45 2,818 -1,44%

Dari data pada Tabel 2 dan Tabel 3,terlihat bahwa untuk tegangan 130kY, 140 kV, 150 kY nilai faktorkonversi teoritis lebih besardaripada faktor konversi paparanhasil percobaan. Sedangkan, untuktegangan 200 kV, faktor konversipaparan teoritis lebih kecil daripadafaktor konversi paparan hasilpercobaan.Dengan mengacu paparan untukdensitas 2 pada 120 kV, yaitu 5,89,dan 6,92, dapat dihitung nilaipaparan menggunakan faktor

konversi teoritis. Berdasarkan nilaipaparan tersebut, dari kurvakarakteristik dapat ditentukan nilaidensitasnya, seperti yangditunjukkan dalam Tabel4.

5

Mengacu pada standar ASME Vartikel 2, batas minimal densitasyang diizinkan untuk radiografi lasdengan sinar X adalah 1,8. Dengandemikian batas maksimal perbedaandensitas adalah 0,2. Dihubungkan

Widyanuklida Vo 1.8. No.I-2 Desember 2007

Tabel 4. Paparan hasil perhitungan dan densitas yang dihasilkan

Densitas untuk Perbedaan DensitaskV E LogE Paparan terhadap paparan

ITeoritis percobaan (densitas

2) -

I 130 5,03 0,70 1,95 - 0,05140 4,33 0,64 1,90 - 0,10

I 150 3,77 0,58 1,90 - 0,10200 2,49 0,396 2,05 +0,05

Tabel5. Hasil perhitungan faktor konversi maksimum mengacu padaGambar 1 dan Gambar 2

Faktor konversi Beda faktorkV LogE E maksimum konversi

E 120(2/En(l.8) maksimumterhadap faktorkonversi paparan

percobaan130 0.655 4.52 1.30 +13.5 %140 0.62 4.17 1.41 +12.2 %150 0.55 3.55 1.65 +12.2 %200 0.34 2.19 3.16 +12.2 %

Densitas yang dihasilkan padategangan 130 kV, 140 kV, 150 kVkurang dari 2, sedangkan padategangan 200 kV lebih dari 2. PadaTabel 2 dan Tabel 3, terlihat bahwaperbedaan faktor konversi antara -1,44% sampai dengan +8,117%memberikan perbedaan densitasmaksimum 0,1.

6

dengan perbedaan faktor konversipaparan, untuk memperoleh batasmaksimal perbedaan faktorkonversi dilakukan analisa paparanpada kurva karakteristik (gambar 1dan gambar 2) untuk densitas 1,8,Hasil analisa disajikan dalam Tabel5. Faktor konversi maksimal dalamtabel tersebut adalah perbandinganantara nilai paparan tegangantabung 120 kV pada densitas 2 dannilai paparan masing-masingtegangan tabung pada densitas 1,8.

Supamo, Konversi Paparan pada Perubahan KV Pesawlt Sinar-X Rigaku-RF-2S0EGM

Dari Tabel 5, dipilih +12,2 %sebagai batas maksimal beda faktorkonversi paparan karena pada nilaitersebut akan memberikan densitas1,8 pada 140 kY, 150 kY, 200 kY,dan lebih dari 1,8 pada 130 kV.

Kesimpulan

1. Perbedaan faktor konversipaparan teoritis dibandingkandengan faktor konversi hasilpercobaan pada perubahantegangan dari 120 kY ke 130 kY,140 kY, 150 kY, dan 200 kYadalah -1,44% sampai dengan8,12%.

2. Perhitungan paparanmenggunakan faktor paparanteoritis menghasilkan perbedaandensitas -0,1 sampai dengan+0,05, dibanding perhitungandengan faktor paparanpercobaan.

3. Mengacu pada standar ASME Yartikel 2 bahwa densitas minimaluntuk radiografi las dengan sinarX adalah 1,8, maka dapatditentukan batas maksimalperbedaan faktor konversipaparan yaitu + 12,2% atau batasmaksimal perbedaan densitasyaitu -0,2.

,4. Perbedaan densitas dan

perbedaan faktor konversipaparan masih dalam batas yangditentukan, sehingga rumuskonversi paparan dapatditerapkan pada mesin sinar XRigaku-RF-250EGM milikPusdiklat BATAN.

Saran

Perlu dilakukan percobaan denganmenggunakan tegangan acuan yangberbeda atau pesawat sinar X lainuntuk lebih memperjelas lingkuppenerapan rumus konversi paparan.

Daftar Pustaka

Cart, Louis, Nondestructive Testing, ASM International, 1995Busong, C. Stewart, Radiologic Science for Technologists, Mosby-Year

Book, 1993.

7