Home > Umum > Radiasi > Sinaran Mengion

Sinaran Mengion

Definisi Sinaran

Sinaran adalah proses pemindahan tenaga kepada medium atau ruang yang boleh berlaku dalam bentuk gelombang atau zarah. Bentuk gelombang terdiri daripada gelombang mekanikal atau gelombang elektromagnet manakala bentuk zarah pula terdiri daripada zarah bercas dan zarah tidak bercas.

Sinaran Elektromagnet

Setiap bentuk gelombang mempunyai sifat-sifat yang berbeza seperti amplitud, panjang gelombang dan frekuensi. Sifat-sifat gelombang elektromagnet adalah seperti berikut :

  1. Mempunyai daya keupayaan elektrik dan magnet yang berayun dalam bentuk serenjang atau bersudut tepat dalam arah dan fasa yang sama seperti ditunjukkan dalam jadual 1;


    Jadual 1 : Bentuk Gelombang

  2. Tidak mempunyai berat;
  3. Tidak bertindakbalas dengan daya keupayaan elektrik atau magnet;
  4. Mempunyai halaju yang tetap iaitu 2.998 x 108 m/sec;
  5. Bergerak dalam garisan lurus dan tidak memerlukan bahan perantara semasa gerakan.

Sinaran elektromagnet terbahagi kepada dua (2) jenis iaitu sinaran mengion dan sinaran tak mengion seperti yang ditunjukkan dalam spektrum gelombang dalam Jadual 2. Sinaran mengion mempunyai frekuensi dalam lingkungan 1016 hingga 1024 hertz manakala frekuensi sinaran tak mengion pula dalam lingkungan 1015 hingga 100 hertz.


Jadual 2 : Spektrum Sinaran Elektromagnet

Sinaran Mengion

Sinaran mengion adalah sejenis sinaran elektromagnet yang mempunyai tenaga kinetik dan tenaga kuantum dalam suatu magnitud tertentu untuk melakukan proses pengionan atom atau molekul melalui interaksi dalam orbit atom. Proses pengionan ini berlaku apabila zarah foton dapat diserap oleh elektron dan menyebabkan elektron mempunyai tenaga yang mencukupi iaitu dalam lingkungan 4-25 eV untuk melompat keluar daripada orbitnya. Proses ini ditunjukkan seperti dalam jadual 3.


Jadual 3: Proses Pengionan

Sinaran mengion dikategorikan kepada dua (2) jenis sinaran, iaitu pengionan langsung dan pengionan tidak langsung;

  1. Pengionan langsung berlaku apabila tenaga dipindahkan kepada medium secara langsung antara partikel bercas dan elektron dalam orbit atom. Proses ini juga turut melibatkan interaksi tenaga coulomb antara cas-cas elektrik di dalam orbit atom tersebut.
  2. Pengionan tidak langsung berlaku apabila tenaga dipindahkan kepada medium melalui dua (2) proses iaitu ;
    1. Partikel bercas akan dibebaskan ke dalam medium (seperti foton membebaskan elektron/positron atau neutron membebaskan proton/ion berat).
    2. Partikel bercas tersebut akan memindahkan tenaga ke dalam medium dengan jumlah tenaga yang rendah dalam orbit atom tersebut.

Jenis-Jenis Sinaran Pengionan Langsung

  1. Sinar alfa (?) – Sinar ? adalah zarah yang bercas positif yang terdiri daripada dua neutron dan dua proton. Sinar ? ini mempunyai jisim yang besar dan mempunyai daya penembusan yang rendah dan hanya boleh dihentikan oleh sekeping kertas. Kuasa pengionannya pula adalah tinggi dan boleh menghasilkan sehingga 10 000 – 70 000 pasangan ion/cm. Sinar ? wujud dipersekitaran dan boleh terhasil secara semula jadi atau buatan manusia. Sinar ? boleh dipancarkan melalui radionuklid seperti radon-222, polonium-210, uranium-238, torium-230, plutonium-240 dan americium-241.
  2. Sinar beta (?) – Sinar ? adalah zarah yang bercas negatif yang terdiri daripada elektron. Sinar ? adalah zarah yang ringan dan mampu bergerak lebih pantas berbanding dengan sinar ?. Sinar ? mempunyai daya penembusan yang sederhana dan boleh dihentikan oleh sekeping logam nipis seperti aluminium. Kuasa pengionannya juga sederhana tinggi dan boleh menghasilkan hanya 60 – 7000 pasangan ion/cm. Sinar ? juga wujud di persekitaran sama ada terhasil secara semula jadi atau buatan manusia. Sinar ? juga boleh dipancarkan melalui radionuklid seperti seperti tritium, karbon-14, berilium-10, strontium-90 dan bromin-85.

Jenis-Jenis Sinaran Pengionan Tak Langsung

  1. Sinar Gamma (Sinar ?) – Sinar ? terhasil apabila tenaga foton dipancarkan melalui proses yang berlaku di dalam nukleus atom. Ia mempunyai tenaga penembusan yang sangat tinggi dan berupaya untuk menembusi kepingan plumbum yang tebal. la juga mempunyai kelajuan yang sangat tinggi setanding dengan kelajuan cahaya. Walaupun ia mempunyai daya penembusan dan kelajuan yang tinggi tetapi kuasa pengionannya sangat rendah. Sinar ? boleh dipancarkan melalui radionuklid seperti kalsium-40. Manakala sinar ? yang terhasil melalui buatan manusia pula ialah seperti cobalt-60 dan cesium-137.
  2. Sinar X – Sinar x dipancarkan melalui tenaga foton yang tinggi dan terhasil akibat tindak balas zarah-zarah bercas dengan bahan sasaran. Sinar x mempunyai sifat yang sama dengan sinar ? tetapi dihasilkan daripada sumber yang berbeza. Sinar x mempunyai tenaga dan daya penembusan yang rendah berbanding dengan sinar ? dan boleh dihentikan oleh beberapa milimeter kepingan plumbum
  3. Neutron – Neutron adalah zarah berat yang tidak bercas. Neutron dibebaskan daripada atom melalui proses pembelahan atom uranium di dalam reaktor nuklear. Neutron mempunyai kuasa penembusan yang tinggi dan mempunyai julat tenaga yang besar. Walaubagaimanapun, ia mempunyai kuasa pengionan yang sangat rendah. Boron boleh digunakan sebagai perisai yang berkesan untuk menghentikan penembusan pancaran neutron.

Kegunaan Sinaran Mengion

Sinaran mengion banyak digunakan dalam bidang perubatan seperti berikut:

  1. Untuk mendiagnosis pesakit dengan menggunakan x-ray.
  2. Untuk membunuh sel-sel barah dalam rawatan radioterapi dengan menggunakan sinar gamma dari kobalt-60. Selain itu ia juga digunakan untuk membunuh kuman dalam proses pensterilan alat perubatan seperti termometer, jarum dan picagari suntikan, alat pembedahan dan sebagainya.
  3. Untuk mengesan kedudukan di mana salur darah tersumbat akibat daripada pembekuan darah dengan menggunakan radioisotop natrium-24.
  4. Untuk menentukan kedudukan tumor otak dengan menggunakan radioisotop fosforus-32.
  5. Untuk menentukan ativiti kelenjar tiroid dengan menggunakan radioisotop iodin-131.

Manakala sinaran mengion juga banyak digunakan dalam bidang perindustrian seperti berikut:

  1. Pembuatan kertas, kepingan plastik dan kepingan logam bagi menentukan ketebalan material tersebut, contohnya seperti ketebalan tin dan bungkusan.
  2. Untuk mengesan kebocoran paip air di bawah tanah dengan menggunakan radioisotop natrium-24.
  3. Untuk mengesan rekahan dalaman yang mungkin terdapat dalam plat keluli dengan menggunakan sinar gamma.

Kesan Penggunaan Sinaran Mengion

Sinaran mengion boleh memberi kesan terhadap sel biologi dalam badan manusia sekiranya terdedah dalam tempoh masa yang tertentu. Proses pengionan yang berlaku dalam sel akan menyebabkan kerosakan pada tisu dan organ badan. Selain itu, proses ini juga akan menghasilkan ion yang reaktif secara kimia dan secara tidak langsung akan memusnahkan ikatan kimia tersebut. Individu yang terdedah secara langsung kepada sinaran mengion boleh menjejaskan pertumbuhan sel-sel dalam badan, meningkatkan risiko kanser dan menyebabkan mutasi genetik kepada generasi akan datang. Dedahan dos yang sangat tinggi juga boleh menyebabkan kerosakan tisu yang besar dan membawa kepada kematian dalam masa beberapa minggu selepas terdedah kepada sinaran mengion.

Rujukan

  1. The essential physics of medical imaging by Bushberg JT et. al. Williams & Wilkins, 1994.
  2. Introduction to Radiological Physics And Radiation Dosimetry by Frank Herbert Attix. University of  Wisconsin Medical School, Madison, Wisconsin,1986
  3. http://ms.wikipedia.org/wiki/Sinaran_pengion
  4. http://www.who.int/ionizing_radiation/about/what_is_ir/en/

Semakan Akhir : 10 Oktober 2014
Penulis / Penterjemah : Haizana bt. Hairuman
Akreditor : Mohd Khairudin b. Mohamed Samsi