1_pendahuluan Radiografi

Courtesy of Baskan and Suparno

1 Pendahuluan 1.1 Tinjauan Umum Uji Radiografi (RT) Uji Radiografi adalah teknik mendapatkan gambar bayangan dari benda padat dengan menggunakan daya tembus radiasi sinar-x atau sinar gamma (γ). Gambar yang didapat merupakan bentuk proyeksi benda tersebut tanpa rincian kedalamannya. Gambar direkam dalam film yang disebut radiograf atau biasa kita sebut film radiografi. Nama lain yang kurang popular ialah roentgenogram atau, skiagra. Kontras radiografi disebabkan pada perbedaan dalam kemampuan penyerapan radiasi (dalam hal ini sinar-x atau gamma) dan perbedaan tebal benda uji, perbedaan susunan kimia, densitas yang tidak homogen, cacat, diskontinuitas atau proses hamburan didalam benda uji. Radiasi yang digunakan, diproyeksikan terhadap benda uji untuk mendapatkan kontras dan definisi yang baik pada bidang gambar. Kemudahan untuk memeriksa benda uji pada sisi yang berlawanan juga diperlukan. Selanjutnya, film radiografi diperlukan untuk merekam bayangan dalam kondisi yang aman. Dibawah ini beberapa teknik yang dekat dengan radiografi; i. Tomografi memberikan informasi dalam tiga dimensi; yaitu rincian dari setiap lapisan pilihan suatu benda uji akan ditampakan, sehingga kondisi dan posisi dari cacat dapat ditentukan. ii. Radioscopi (real-time radiography) dimana foton sinar-x dikonversi dengan beberapa metoda untuk kemudian dimunculkan berupa gambar analog seperti pada layar televisi. iii. Xerografi, dimana gambar laten yang tertangkap pada pelat Selenium sebagai subyek yang diisi, selanjutnya bubuk biru lembut akan tertarik pada daerah yang dipengaruhi oleh sinar-x dan dicetak pada kertas putih

Pendahuluan

1

Courtesy of Baskan and Suparno

yang dilapisi plastik. Secara khusus digunakan di rumah sakit sebab diperlukan penyinaran yang pendek. iv. Menggunakan sumber radiasi lain seperti neutron, positron, proton atau elektron. v. Radiometri dimana gambar direkam menggunakan detektor radiasi.

Selanjutnya beberapa definisi yang diberikan dokumen ASTM (E 1316) yang berhubungan dengan radifografi; -

Radiologi (Radiology) adalah ilmu dan aplikasi dari sinar-X dan sinar γ dan radiasi lainya.

-

Pemeriksaan Radiografi (Radiographic inspection) adalah penggunaan sinar-X dan sinar-γ serta radiasi lainya untuk mendeteksi diskontinuitas pada bahan.

-

Pengujian radiology (Radiological examination) mempunyai definisi yang sama. Umumnya bila menggunakan suatu film atau radiograf untuk merekam gambar maka dapat menggunakan istilah pemeriksaan radiografi.

1.2 Sejarah Perkembangan Radiografi Industri Sejarah Uji Radiografi (RT) melibatkan dua langkah awal yang penting. Pertama penemuan sinar x oleh Wilhelm Conrad Roentgen pada tahun 1895 dan kedua penemuan bahan radioaktif baru yang disebut “radium” oleh Marie dan Pierre Curie yang diumumkan pada Desember 1898. 1.2.1 Penemuan Sinar-x Salah satu tokoh besar dalam radiografi adalah orang yang menemukan sinar x, yaitu Wilhelm Conrad Roentgen. Roentgent lahir pada tanggal 27 Maret 1845 di Lennep, Jerman. Roentgen belajar di Utrecht dan Zurich dan akhirnya menjadi Profesor fisika di Strasbourg pada tahun 1876, Giessen pada 1879, dan Wurzburg pada 1888, dimana penemuannya yang terkenal terjadi. Ia terakhir menjadi Profesor fisika di Munich pada tahun 1899.

Pendahuluan

2

Courtesy of Baskan and Suparno

Sinar x ditemukan selama experimen laboratorium di Universitas Wurzburg yang terjadi pada 8 November 1895. Ia berexperimen di ruang laboratorium yang setengah digelapkan dengan sebuah tabung vakum, yang disebut tabung “Crooke”, yang diselimuti dengan kertas fotografi hitam untuk mendapatkan efek visual yang lebih baik ketika sinar katoda dihasilkan. Ketika experimen, ia mengamati kejadian pada karton yang dilapisi dengan barium platinocyanida yang terletak pada meja yang tidak terlalu jauh dari tabung, saat tabung dibangkitkan. Meskipun tidak ada cahaya tampak yang lepas dari tabung karena diselimuti oleh kertas hitam, Rontgent mengamati bahwa layar barium platinocyanida berpendar. Ia juga mengamati bahwa bila ia menggerakkan karton yang dilapisi skrin barium platinocyanida mendekati tabung, skrin berpendar dengan intensitas lebih tinggi, yang membuktikan bahwa ada sinar yang tak diketahui namanya memancar dari tabung. Sebagai hasil dari penemuan tersebut, Roentgent mulai melakukan experimen lebih lanjut dengan mengambil gambar radiografi berbagai obyek dalam laboratorium, termasuk kotak kayu yang berisi logam berat, kunci pada pintu laboratorium, dan senapan laras ganda dengan ukuran pelet yang berbedabeda didalamnya. Ia juga melakukan sinar x material lain, seperti kartu bermain, buku, kayu dan bahkan lembaran logam tipis. Ia juga mengamati bahwa bila ia meletakkan tangannya diantara tabung dan karton yang mengandung garam fluorescent, batas bayangan yang lemah dari bagian tangannya tampak. Struktur tulang

dalam

dagingnya

diamati.

Pembuktian

paling

bersejarah

atas

penemuannya, ketika istrinya datang berkunjung ke laboratorium. Saat kunjungan tersebut Wilhelm Conrad Roentgent mengambil gambar radiografi dari tangan istrinya, Bertha.. Pada hari pertama penemuannya, ia menyebut sinar yang tak diketahui tersebut sebagai “cahaya X”, tetapi banyak dari teman ilmuannya menyebut “sinar Roentgen”. Kenyataannya, pernyataan “sinar Roentgen” sangat populer pada awal 1900-an. Dalam tahun 1901, Roentgen dianugerahi hadiah Nobel pertama dalam bidang sains untuk pekerjaannya dengan sinar x. Pada tahun 1902, istilah yang Roentgen sebutkan untuk penemuannya, yaitu “sinar-x” mulai digunakan. Kemajuan dari penelitian ini maju dengan pesat, seperti pada awal 1896 telah digunakan untuk memeriksa paket pos, pengujian porselen dan batu berharga serta

Pendahuluan

3

Courtesy of Baskan and Suparno

bidang pengobatan. Pada Maret 1896, saat pameran listrik nasional di New York, T.A. Edisson dan asistennya C.M Dally mempertunjukan penggunaan pesawat sinar-x. Sayang sekali, C.M Dally juga merupakan salah seorang dari korban pertama akibat radiasi sinar-X ini pada tahun 1904. Selanjutnya penggunaan sinarx untuk pemeriksaan las dimulai pada January 1896. Radiografi tangan yang tertembak mesiu juga telah dilakukan pada Februari 1896. Selama 1986 juga object logam pada pabrik baja di Pittsburgh and pemeriksaan persenjataan militer telah dimulai di Amerika, Jerman dan Austria. Roentgen mengesampingkan berbagai tawaran komersial yang berkaitan dengan penemuannya. Fakta lain yang menarik perhatian mengenai Roentgen adalah bahwa ia menolak untuk mematenkan penemuannya, sehingga dunia dapat secara bebas memanfaatkan hasil kerjanya. Pada tahun-tahun terakhirnya, Roentgen menarik diri dari perhatian publik. Ia meninggal pada tanggal 10 Februari 1923 karena tumor usus dan dikuburkan disamping istrinya pada kuburan keluarga di Giessen. Pada waktu kematiannya, ia hampir bangkrut akibat inflasi yang diikuti dengan perang dunia I. Pada 20 tahun pertama setelah penemuan Roentgen yang terkenal tersebut, sinar-x digunakan dalam kalangan medis oleh dokter yang mengembangkan teknik sinarx medis, untuk melihat bagian dalam tubuh manusia ketika pasien masih hidup. Pada tahun 1912, Laue, Knipping, dan Frederick berhasil melakukan experimen pertama menggunakan difraksi sinar-x.

Dikarenakan produk pertama tabung

pesawat sinar-x memberikan hasil yang sangat tidak memuaskan, sukar dikendalikan dan intensitas sinar-x yang rendah, maka diperlukan disain baru. Untuk itu pada tahun 1913 oleh Coolidge telah memberikan hasil yang lebih berarti, sehingga pesawat sinar-x mampu meningkatkan intensitas dan energi hingga 100 kV. Segera setelah experimen tersebut, pesawat sinar-x menghasilkan intensitas sinar-x yang lebih besar dan memungkinkan mengontrol radiasi. Pada pengujian tak merusak, Dr. H.H. Lester mulai bereksperimen dengan berbagai material pada awal tahun 1920 di Watertown Arsenal, Watertown, Massachusetts.

Pendahuluan

4

Courtesy of Baskan and Suparno

Pada 1931, ASME memberikan izin pada pengelasan bejana tekan dengan pengesahan menggunakan sinar-x, sedangkan pada Angkatan Laut Inggris dan Lloyd Register untuk perkapalan juga menerima aturan yang sama. Generator sinar-x tegangan tinggi (1000 kV) telah tersedia pada tahun 1931 oleh General Electric Co, juga radiografi sinar-x untuk benda bergerak cepat telah dilakukan di Jerman dan Amerika pada 1938, Belanda (1940) dan Inggris (1941). Untuk sinarx ber-energi tinggi hingga dengan orde jutaan volt telah dihasilkan dengan menggunakan Betatron. Sedangkan untuk pesawat sinar-x yang dapat dibawa ke tempat operasi telah dimulai pada tahun 1960-an dengan energi hingga 15 MeV dan dapat meradiografi las hingga ketebalan 30 cm.

Sampai perang dunia II, pentingnya sinar-x dalam NDT tidak diketahui, atau tidak ada teknologi yang secara luas digunakan. Pentingnya radiografi industri tercermin dalam nama pertama asoasi teknik yang sekarang disebut ASNT (American Society for Nondestructive Testing). ASNT didirikan pada tahun 1941 dengan nama The American Industrial Radium and X-ray Society. 1.2.2 Penemuan Sinar Gamma Ada banyak laporan mengenai Marie dan Pierre Curie dan tidak ada keraguan bahwa kedua ahli fisika tersebut hidupnya sangat menarik, unik. Marie Sklodowska, begitulah namanya sebelum ia menikah, lahir di Warsawa pada 7 November 1867. Ketika berusia 24 tahun, ia pergi ke Paris untuk belajar Fisika dan Matematika. Ketika disana, ia bertemu Pierre Curie, yang berusia 35 tahun, 8 tahun lebih tua dari Marie. Ia (Pierre) adalah ahli fisika yang dikenal secara internasional dan sangat serius yang berdedikasi menghabiskan hidupnya mengerjakan pekerjaan ilmu pengetahuan. Mereka menikah pada bulan Juli 1895 dan mulai bekerja bersama-sama pada berbagai experimen ilmu pengetahuan. Salah satu pengamatan awal mereka adalah bahwa thorium memancarkan sinar yang sama seperti uranium. Mereka juga mengamati bahwa ada beberapa reaksi yang datang dari material yang mengandung bismuth dan barium. Ketika Marie mengambil sejumlah kecil bismuth, meninggalkan sisa dengan aktivitas yang

Pendahuluan

5

Courtesy of Baskan and Suparno

cukup besar. Pada akhir Juni 1898, Curie telah memperoleh sejumlah cukup bahan tersebut dan membuktikannya kira-kira aktivitasnya 300 kali lebih besar daripada uranium. Mereka juga mensarikan bahan dari pitchblende, identik dengan bismuth, yang mereka akui mengandung sebuah logam yang tak pernah diketahui sebelumnya. Ia menyarankan bahwa material baru dengan aktivitas tinggi tersebut dinamakan polonium sesuai dengan negara asal Marie. Pada hari-hari pertama experimen, istilah “radioaktivity” diperkenalkan. Akhirnya, pada tanggal 26 Desember 1898, mereka memperoleh bukti bahwa ada bahan baru aktif yang bereaksi dan berperilaku kimia hampir seperti barium. Mereka menyarankan nama radium digunakan untuk unsur baru tersebut. Untuk memperoleh bukti bahwa unsur tersebut ada, mereka memproduksinya dalam jumlah yang cukup dan menentukan karakteristiknya seperti berat atomnya. Untuk mengerjakan ini, mereka perlu sejumlah besar pitchblende yang darinya radium dapat disarikan. Mereka mampu memperoleh beberapa ton pitchblende dan bekerja laboratorium secara intensif untuk memisahkan radium dari pichblende dimulai. Ia bekerja dalam pondok dengan lantai tanah yang mempunyai sebuah atap gelas dan tidak ada pelindung hujan yang memadai. Pada musim panas, seperti rumah yang panas. Akhirnya, dari beberapa ton pitchblende, mereka mampu mengisolasi satu decigram radium florida hampir murni dan, pada waktu itu, menentukan berat atom radium 225. Mari mempresentasikan pekerjaanya dalam tesis doktoral pada 25 Juni 1903. Sebagai hasil dari penemuan unsur baru tersebut, Marie Curie dianugerahi hadiah Nobel. Ia orang wanita pertama yang menerima anugerah tersebut. Bekerja didekat radium, yang radioaktivitasnya tinggi, dan gas radon, menghasilkan efek samping yang merugikan. Pierre Curie luka dan terbakar jarinya karena memegang tabung gelas kecil berisi garam radium dan larutan. Ia melakukan tes medis pada dirinya sendiri dengan mengusap cuplikan garam radium pada tangannya sampai 10 jam dan kemudian mengevaluasi hasil paparan, yang kebakar hari demi hari. Setelah beberapa hari, luka masih ada dan Pierre

Pendahuluan

6

Courtesy of Baskan and Suparno

memberi saran bahwa mungkin suatu hari radium dapat digunakan untuk “treatment” kanker. Marie juga mulai mencatat akibat dari paparan radiasi. Jarinya retak dan luka. Pierre dan Marie mulai berpengalaman dengan tanda-tanda kelelahan. Pada waktu itu mereka tidak memiliki pendapat mengenai efek radiasi pada tubuh manusia. Berlawanan dengan yang diperkirakan, Pierre Curie tidak mati karena paparan radiasi yang mengenainya. Ia terbunuh tergilas kereta kuda di Paris pada bulan April 1906. Meninggalkan Marie, yang berusia 38 tahun, dengan 2 anak perempuan berumur 9 dan 2 tahun pada waktu itu. Akhirnya, Marie Curie meninggal karena leukimia pada tanggal 4 Juli 1934. Pekerjaan Curie menandai dimulainya banyak pengembangan yang akhirnya mengantarkan kepada sumber radioaktif terutama yang digunakan pada radiografi industri, yaitu Ir-192 dan Co-60. Komunitas ilmuan banyak berhutang budi kepada Curie untuk pengorbanan mereka, kususnya memperhatikan kerusakan tubuh yang mereka derita akibat terpapari radium. Sebelum Curie mulai bekerja mengisolasi dan mengidentifikasi radium, ilmuan Bequerel menemukan bahwa radiasi tertentu dipancarkan oleh bijih uranium. Penemuan Henry Bequerel tersebut memberikan arah dan semangat bagi Curie untuk memulai bekerja dengan radium. Ilmuan kunci lainnya dari England, Rutherford, adalah salah satu ilmuan yang mengidentifikasi radiasi yang dipancarkan oleh unsur radioaktif tertentu. Ia juga mengembangkan teori bahwa unsur memiliki isotop dan bertanggungjawab atas dikenalinya keberadaan netron. Selanjutnya Villard pada tahun 1900 dapat membuktikan adanya daya tembus sinar-γ yang kuat pada bijih Uranium hingga dapat menembus timah hitam (Pb) hingga 25 cm. Juga Pillon dan Laborde menerapkan sinar-γ ini untuk memeriksa logam pada tahun 1903. Banyak pemeriksaan awal yang dilakukan Pullin, yang pada saat itu sumber sinar gamma yang digunakan adalah garam Radium dengan ukuran efektif sekitar 2 mm. Dengan kedatangan reaktor nuklir yang mampu membangkitkan intensitas netron tinggi, kemungkinan membuat isotop buatan menjadi nyata. Iridium 191 dan

Pendahuluan

7

Courtesy of Baskan and Suparno

cobalt 59, kedua unsur tersebut ada di alam dan sangat stabil. Ketika dipapari dengan netron thermal atau netron lambat, masanya menjadi lebih berat satu satuan. Dengan penambahan netron tersebut, Ir-191 menjadi Iridium 192 dan cobalt 59 menjadi cobalt 60. Kedua isotop tersebut adalah tidak stabil sehingga radioaktif. Kunci pengembangan lain sekitar isotop radioaktif meliputi alat yang digunakan untuk membungkus isotop radioaktif dan proyektor atau kamera yang menyimpan isotop, yangmana darinya dapat dioperasikan.

1.3 Filosofi Uji Tak Rusak

Alasan dasar uji tak rusak adalah untuk menjamin tingkat kepercayaan yang maksimum terhadap hasil produk. Karena hasil produk dibuat dari beberapa komponen yang diuji dengan uji tak rusak, maka menjadi tugas personel yang berwenang untuk menentukan apakah hasil uji tak rusak tersebut dapat menjamin tingkat kepercayaan yang dipersyaratkan. Untuk itu diperlukan standar yangmana hasil pengujian harus memenuhi standar tersebut.

1.4 (Pendidikan) Teknik radiografi di masa datang Meskipun telah berkembang berbagai metoda dan teknik yang digunakan pada abad yang lalu, komputer lambat laun akan menjadi bagian dari pemeriksaan radiografi. Teknik radiografi di masa datang akan mengalami banyak perubahan. Seperti telah diketahui sebelumnya, banyak perusahaan yang melakukan pemeriksaan tanpa menggunakan bantuan film. Pekerja radiografi di masa datang akan menangkap gambar dalam bentuk digital dan dikirim menggunakan surat elektronik kepada pelanggan bila pemeriksaan telah diselesaikan. Evaluasi film akan menggunakan komputer. Inspektur akan menangkap gambar digital, dimasukan ke dalam komputer dan menunggu hasil cetak beserta laporan penerimaan / penolakan. Sistem akan dapat melakukan sken benda uji dan membentuk gambar tiga dimensi sehingga sangat membantu para inspektur menentukan lokasi cacat didalam benda uji.

Pendahuluan

8

Courtesy of Baskan and Suparno

Inspektur dimasa datang akan dapat mengetahui setiap lapisan dari evaluasi benda uji dalam rincian yang lebih baik. Gambar warna, sebagaimana yang dihasilkan ultrasonik sekarang ini akan membuat interpretasi terhadap indikasi lebih layak dan menghemat waktu. Demikian pula teknik pendidikan dan bahan-bahannya akan perlu direvisi dan dimutakhirkan agar selalu sejajar dengan teknologi dan sesuai dengan persyaratan industri. Hal ini sudah tentu akan tepat bila dilakukan dengan komputer. Program komputer dapat membuat simulasi pemeriksaan radiografi menggunakan model komputer pembantu disain (CAD – computed aided design) dari suatu bagian untuk menghasilkan ketepatan secara fisik dari gambar film radigrafi sinar-x. Program juga membolehkan operator untuk memilih bagian mana yang akan diperiksa, mengatur tempat dan arahnya dalam rangka untuk mendapatkan hubungan yang sesuai antara alat dan benda uji, mengatur kondisi / parameter dari pesawat sinar-x untuk film radiorgafi yang diinginkan. Simulasi komputer memberikan pengaruh yang besar pada pendidikan kelas sehingga pelajar dapat melihat hasil nyata pada saat itu juga. Simulator dan komputer tentunya akan menjadi alat utama bagi instruktur sebaik para pelajarnya di kelas.

Pendahuluan

9