Blok diagram Pesawat roentgen konvensional Keterangan gambar : 1. Blok rangkaian Power Supply berfungsi untuk mendistribusikan tegangan listrik keseluruh rangkaian pada pesawat rontgen. 2. Blok rangkaian Pemanas Filamen, berfungsi untuk memberikan pemanasan filamen sehingga pada filamen, terjadi Thermionic emission. 3. Blok rangkaian Tabung Rontgen/X-Ray Tube. Pada blok ini terdapat tabung vakum yang didalamnya terdapat anoda, katoda dan focusing cup. Anoda merupakan tempat terbenturnya electron pada target. Katoda sebagai sumber electron dan berpolaritas negative. Katoda yang juga selaku filamen, bisa single focus maupun double focus, seperti terlihat pada gambar I.7 dan I.8. 4. Blok rangkaian Transformator Tegangan Tinggi (HTT). Rangkaian ini terdiri dari transformator tegangan tinggi, penyearah, mA meter yang dipasang pada center tap dan dihubung ke grounding. 5. Blok rangkaian Timer. Rangkaian timer berfungsi sebagai pengontrol waktu, terhubungnya antara rangkaian power supply dengan rangkaian HTT. 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 / sekring Berfungsi sebagai pengaman. 3) Voltage Compensator Alat 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 : N 1 = E2 : N 2 Dimana : 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 4) 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 5) Line Resistance ( R Mate) Setiap pesawat mempunyai hambatan atau R yang diberikan oleh pabrik, contohnya pada pesawat shimadzu R=0,04-0,08Ω, 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). 6) Voltage Indicator : Untuk mengetahui apa tegangan PLN mengalami kenaikan atau penurunan. 7) KVP selector Mayor Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminal x 10 KV 8) KVP selector Minor Untuk memilih tegangan tinggi / memilih besarnya beda potensial antara anoda dan katoda, yang besar selisih tiap terminalnya 1 KV 9) 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 N 1, kemudian kumparan sekunder yang terdiri dari N2 dan N3. N2 di paralel dengan C diseri dengan N3. Masukkan / input disebut Ek1 dan keluaran / output disebut Ek2. Ada 3 kemungkinan keadaan pada stabilizer tegangan : a) EK 1= EK 2 ( PLN Normal ) Tidak terjadi penaikan / penurunan tegangan PLN. Pada N2,tegangan mendahului arus sebesar 90o sedangkan pada C arus akan mendahului tegangannya rebasar 90 o. 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. b) 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 c) Pada saat Ek1 Jika tegangan diprimer Turín 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 + IXN3 Space 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 filament Berfungsi untuk step down filament, biasanya tegangan yang digunakan adalah tegangan 110 volt menjadi 12 v/18 v tergantung spesifikasi tabung. Filamen tabung rontgen Berfungsi sebagai sumber elektron dan juga sebagai katoda.. Terdiri dari bahan Tungsten yang mempunyai titik lebur yang tinggi 3600 oC 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 B. 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. 3. Rangkaian Tabung Rontgen Rangkaian tabung rontgen terdiri dari tabung rontgen dan penyearahnya a. 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 table berada diluar patient table X-ray tube under table berada di bawah universal patient table b. Penyearah Arus Jenis-jenis penyearah : 1. 2. 3. 4. 5. 6. Self rectifier X-ray unit Penyearah inversuppessor Penyearah sistem bridge Penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda Penyearah ½ gelombang dengan 2 dioda Penyearah gelombang dengan 1 dioda 4. Blok Rangkaian Transformator Tegangan Tinggi (HTT) 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. 5. Blok tangkaian timer Timer 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 Elektrik Cara 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(+)→SWR→kondensator C→terminal 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 Automatic Cara kerja : 1) menetukan lamanya waktu penyinaran = R.Cpada 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. 2) 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. 3) setelah kapasitor terisi penuh, maka Thirytron akan mendapat tegangan sehingga akan mengaktifkan relay S1. 4) dengan aktifnya Relay S1, maka kontaktor SW3 akan terbuka. Sehingga tidak ada arus yang mengalir pada primer trafo tegangan tinggi. 5) prose penyinaran telah selesai. Gambar wiring diagram pesawat rontgen konvensional 1. Tahap - tahap pengoperasian pesawat rontgen konvensional a. Tahap I ( Preparation ) 1) Main Switch On, 2) Lihat keadaan voltage indikator, jika jarumnya bergerak ke kanan maka kita harus menambah jumlah lilitan primer auto trafo dengan menggunakan Line V (voltage Compensator) jika jarum bergerak ke kiri maka kita harus mengurangi jumlah lilitan primer pada auto trafo dengan menggunakan line V (voltage compensator) sehingga diperoleh perbandingan transformasi antara nilai tegangan & jumlah lilitan primer dengan nilai tegangan & jumlah lilitan sekunder menjadi tetap dengan demikian nilai tegangan setiap lilitan akan menjadi jelas nilai nominalnya. 3) Memilih radiografi / fluoroscopy tergantung kebutuhan. 4) Menentukan besarnya tegangan tinggi (KV) sesuai kebutuhan dengan menggunakan KV selector mayor dan minor dengan ditunjukkan pada KV meter untuk Radiografi. Menentukan besarnya tegangan tinggi (KV) untuk fluaroscopy dengan menggunakan KV selector untuk fluaroscopy. 5) Menentukan besarnya mA control pada rangkaian pemanas filamen dengan mengatur tahanan atur sehingga terjadi voltage drop yang berarti tegangan pemanas filamen kecil, besarnya dilihat di mA meter untuk fluoroscopy mengatur besarnya mA dengan memutar selector mA untuk fluoroscopy. 6) Menentukan lamanya penyinaran dengan mengatur timer pada selector timer. filamen tabung rontgen mulai menyala, jika X ray tube menggunakan rotating anoda, maka anoda mulai berputar. 7) Mengatur posisi pasien sesuai dengan jenis pemotretan, mengatur letak bucky, spot film device, dan CCTV. b. Tahap II ( Ready ) 1) Jika yang dilakukan Radiografi maka kita menekan handswitch posisi 1/2 , Rotating anoda pada tabung rontgen akan berputar normal pada tegangan normal. 2) Filamen mendapat tegangan normal 12 – 24 V, filamen mengalami pemanasan sehingga terjadi Thermionic Emission, elektron terlepas dari ikatan atomnya dan membentuk awan elektron. c. Tahap III ( exposure ) 1) Jika Radiografi, maka kita menekan handswitch dalam posisi penuh, berarti kita menekan saklar yang menghubungkan Power Suplly dengan HTT yang digang dengan timer,sehingga timer bekerja. 2) Jika memilih fluoroscopy maka kita menginjak Footswitch, maka timer mulai bekerja. 3) Timer bekerja sehingga akan menghubungkan semua kontraktor dengan push button yang digang / dihubung 4) Setelah timer ditekan sehingga HTT mendapat supply dari Power Supply, setelah anoda dan katoda disambungkan dengan HTT, Primer HTT diberi tegangan AC menginduksi medan listrik, timbul garis-garis gaya magnet (Garis Gaya Magnit) yang berubah setiap saat/waktu, sehingga menimbulkan Gaya Gerak Listrik pada kumparan sekunder HTT akibatnya timbul beda potensial antara anoda dan katoda. 5) Setelah anoda dan katoda mendapat beda potensial, yaitu pada saat anoda mendapat polaritas (+) dan katoda mendapat polaritas (-) maka awan elektron pada katoda tertarik menuju anoda dan tertahan di anoda akibatnya terbentuk rangkaian tertutup karena adanya arus elektron yang berlawanan dengan arus tabung. 6) Selain terjadi arus tabung maka saat elektron membentur target yang menumbuk sampai ke inti atom disebut Breamstrakhlung sedangkan electron yang menubruk lapisan kulit K disebut K karakteristik, yaitu terpentalnya atom di kulit K dan diisi kembali oleh atom dari partikel di sekitarnya. Perpindahan atom menuju kulit K menghasilkan Energi Gelombang Elektromagnetik yang panjangnya 0,1 – 1 Amstrong yang disebut sinar X / sinar rontgen. 7) Setelah waktu yang telah ditentukan maka timer tidak bekerja lagi, dan akan memutuskan hubungan antara Power Suplly dan HTT, sehingga HTT tidak mendapat tegangan tinggi dan expose pun terhenti. 8) Lamanya expose / penyinaran ditentukan oleh pemilihan timer.