Sejarah Sinar Alpha, Beta, GammaPada tahun 1899, Ernest Rutherford (penemu ) melakukan studi tentang sinar radioaktif. Dia menempatkan radium di bagian bawah kotak timah kecil. Sinar yang dihasilkan dikenakan pada medan magnet yang sangat kuat. Rutherford menemukan bahwa sinar dipisahkan menjadi tiga bagian yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.Untuk memudahkan, Rutherford menamai tiga jenis radiasi tersebut dengan alfa (), beta () dan gamma (). Sinar alfa dibelokkan ke arah yang berlawanan dengan sinar beta. Gambar di atas menunjukkan bahwa sinar alfa bermuatan positif (dibelokkan ke arah medan magnet negatif), sinar beta bermuatan negatif (dibelokkan ke arah medan magnet positif), sedangkan sinar gamma tidak bermuatan (tidak dibelokkan).Penelitian lebih lanjut telah menunjukkan bahwa sinar alfa merupakan inti helium, sinar beta adalah elektron dan sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik yang frekuensinya lebih tinggi dari sinar-X.Sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu alfa, beta, dan gamma. Ketiganya memiliki sifat yang berbeda. Inilah perbedaan sifat sinar alfa, beta, dan gamma:1. Sinar Alpha Dibelokkan oleh medan listrik dan magnet. Pembelokan kurang tajam jika dibandingkan dengan partikel beta, karena partikel alfa mempunyai massa lebih besar. Mempengaruhi plat fotografi, dan menyebabkan fluoresensi pada bahan fluorescent. Mengionisasi gas yang dilalui. Massa partikel alpha adalah 6,643 x 10-27 kg atau kira-kira empat kali massa proton. Muatan partikel alfa adalah +3,2 x 10 -19 C (dua kali muatan proton). Sebuah partikel alpha terdiri dari dua proton dan dua neutron. Kecepatan sebuah partikel adalah 107 m/s. Daya tembus yang sangat kecil. Memiliki energi kinetik yang besar. Menghancurkan sel-sel hidup dan menyebabkan kerusakan biologis. Mereka bisa tersebar saat melewati mika tipis atau emas foil. Sinar alfa dihasilkan oleh pancaranpancaran partikel partikel dari sebuah sumber radioaktif. Sinar alfa tidak lain adalah inti atom Helium bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Jadi sinar alfa mengandung 4 nukleon yaitu 2 proton dan 2 neutron. Merupakan komponen sinar yang dibelokkan ke kanan yaitu bermuatan positif jika dilewatkan oleh medan magnetik. Sinar alfa akan dibelokkan menuju keping negatif jika dilewatkan melalui suatu medan listrik. Jika sinar alfa mengenai suatu materi, maka akan terjadi perpindahan energi dari sinar alfa ke materi tersebut melalui suatu tumbukan tidak elastis dengan elektron luar dari atomatom dalam materi tersebut. Sinar alfa dapat menghitamkan film. Jejak partikel alfa dalam bahan radioaktif berupa garis lurus. Radiasi sinar alfa memiliki daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar beta dan sinar gamma. Radiasi sinar alfa memilki jangkauan beberapa sentimeter di udara dan sekitar 10-2 mm dalam logam tipis. Radiasi sinar alfa mempunyai daya ionisasi paling kuat. Berdasarkan percobaan dalam medan magnetik dan medan listrik dapat ditentukan kecepatan dan muatan sinar alfa. Kecepatan sinar alfa berharga antara 0,054c sampai 0,07c, dimana c adalah kecepatan cahaya dalam sinar vakum. Sinar alfa bergerak lebih lambat daripada sinar beta karena massanya lebih besar.

2. SInar Beta Dibelokkan oleh medan listrik dan magnetik. Defleksi besar karena partikel beta lebih ringan daripada a-partikel. Mempengaruhi pelat fotografi. Mengionisasi gas yang mereka lalui. Massa partikel beta adalah 9,1 x 10 -31 kg dan muatannya adalah +1,6x10-19 C. Kecepatannya adalah 108m/s. Daya tembus partikel beta adalah lebih dari partikel alfa. Menyebabkan fluoresensi bahan fluorescent. Menghasilkan sinar-X ketika dihentikan oleh logam yang mempunyai nomor atom dan titik leleh tinggi seperti tungsten. Menyebabkan kerusakan radiasi yang lebih besar karena dapat dengan mudah melewati kulit tubuh. Sinar beta dihasilkan oleh pancaran partikelpartikel beta. Sinar beta adalah partikel elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Sinar beta bermuatan -1e. Radiasi sinar beta memiliki daya tembus lebih besar daripada sinar alfa, tetapi lebih kecil daripada sinar gamma. Sinar beta dibelokkan dengan kuat oleh medan magnetik dan medan listrik, karena massanya sangat kecil. Kecepatan partikel sinar beta berharga antara 0,32c dan 0,9c. Jejak partikel beta daam bahan berbelok belok. Jejak tersebut disebabkan oleh hamburan yang dialami oleh elektron di dalam atom. Batas jangkauannya beberapa cm di udara

3. SInar Gamma Tidak dibelokkan oleh medan listrik dan magnetik. Mempengaruhi pelat fotografi. Kekuatan ionisasi sangat rendah dibandingkan dengan partikel alfa maupun beta. Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik seperti sinar-X dan sinar tampak. Panjang gelombang sinar gamma lebih pendek dari sinar-X. Kecepatan sinar gamma sama dengan kecepatan cahaya. Daya tembus tinggi. Menyebabkan fluoresensi pada bahan fluorescent. Terdifraksi oleh kristal. Meskipun sinar-X dan sinar gamma memiliki sifat yang mirip, asal keduanya berbeda. Sinar-X berasal dari awan elektron di luar inti, dimana sinar gamma berasal dari inti. Dapat dengan mudah melewati tubuh manusia dan menyebabkan kerusakan biologis yang besar. Mempunyai daya tembus paling besar. Tidak dibelokkan oleh medan magnetik dan medan listrik. Memilki frekuensi yang sangat besar. Sinar gamma merupakan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek, dengan demikian tidak bermuatan dan hampir tidak bermassa. Kecapatan partikel gamma bernilai sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Foton gamma tidak banyak berinteraksi dengan atom suatu bahan.

Proses terjadinya Sinar alphaAtom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen1, yang tidak memiliki neutron).

Di dalam inti atom, proton dan neutron sebagai penyusun inti atom terlihat seperti halnya partikelpartikel lain, diatur oleh beberapa interaksi. Gaya inti kuat, yang tidak teramati pada skala makroskopik, merupakan gaya terkuat pada skala subatomik. Hukum Coulomb atau gaya elektrostatik juga mempunyai peranan yang berarti pada ukuran ini. Proton dan neutron bisa bergabung dan terikat kuat dalam keadaan stabil karena dipengaruhi gaya inti yang bekerja di dalamnya.

Gaya inti terjadi pada partikel yang berdekatan saja

Gaya elektrostatik terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhanPartikel mekanika kuantum tidak pernah dalam keadaan diam, mereka terus bergerak secara acak. Gerakan teratur padapartikel ini dapat membuat inti seketika tidak stabil. Hasil perubahan akan mempengaruhi susunan inti atom sehingga halini termasuk dalam reaksi nuklir/reaksi inti. Susunan pada inti yang berubah akan menyebabkan inti atom menjadi tidakstabil.Suatu inti atom yang tidak stabil terjdi ketika jumlah proton jauh lebih besar dari jumlah neutron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatik jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atomatom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil.Tabel Perbandingan Kestabilan Inti Atom

Inti Atom StabilInti Atom Tidak Stabil

Jumlah proton (Z) lebih sedikit atausama banyak dengan neutron (N)sama banyak dengan neutron (N)Jumlah proton (Z) lebih besar darijumlah netron (N)

Gaya inti lebih besar dibandingkandengan gaya elektrostatisGaya elektrostatis jauh lebih besardi bandingkan dengan gaya inti

Ada hal atau reaksi yang dilakukan oleh inti agar menjadi inti yang stabil yaitu meluruh.Konsep Peluruhan RadioaktifPeluruhan Radioaktif atau bisa disebut juga Radioaktivitas adalah pemancaran sinar radioaktif secara spontan yang dilakukan oleh inti atom yang tidak stabil agar menjadi inti atom yang stabil.Peluruhan Radioaktif ada 3, yaitu: peluruhan alfa, peluruhan beta dan peluruhan gamma.

Peluruhan AlphaPeluruhan alfa, terjadi ketika suatu inti memancarkan partikel alfa (inti helium yang terdiri dari dua proton dan dua neutron). Hasil peluruhan ini adalah unsur baru dengan nomor atom yang lebih kecil. Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal.

Proses Peluruhan AlphaPeluruhan alfa adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktif dimana sebuah inti atom berat tidak stabil melepaskan sebuah partikel alfa (inti helium) yang dapat dituliskan sebagai 4He2 atau 42 dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan nomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula, menurut reaksi:

X dan Xmenyatakan jenis inti yang berbeda (jadi inti akan berubah menjadi unsur lain karena peluruhan alfa)

Sebagai contoh 234U meluruh dan mengeluarkan sebuah partikel alfa.

Sistematika Peluruhan Alfa

Dua proton dan dua netron ini bergerak terus di dalam inti, yang kadangkadang bergabung dan terkadang berpisah. Di dalam inti partikel alfa terikat oleh gaya inti yang sangat kuat yang jauh lebih kuat dari gaya elektrostatik. Tetapi jika partikel alfa inti bergerak lebih jauh dari jarijari inti ia akan segera merasakan tolakan gaya Coulomb. Karena semua proton bermuatan positif, mereka saling tolak dan inti tidak akan pernah stabil, karena gaya inti yang kuat yang mengikat mereka bersamasama.Peluruhan alfa merupakan salah satu bentuk peluruhan radioaktif yang memancarkan partikel alfa ketika inti radioaktif itu meluruh. Partikel alfa ini terdiri dari 2 proton dan 2 neutron. Selain memancarkan partikel alfa, inti radioaktif ini juga akan membantuk inti yang baru (inti anak).Secara sistematis, ketika sebuah inti memancarkan sinar alfa/partikel alfa, inti tersebut kehilangan empat nukleon dua diantaranya adalah proton dan dua lagi adalah neutron.

Dalam peluruhan dibebaskan energi, karena inti hasil peluruhan terikat lebih erat dari pada inti semula. Energi yang dibebaskan muncul sebagai energi kinetik partikel alfa. Massanya dapat dihitung dari massa semua inti yang terlibat menurut persamaan:

Dimana Q menyatakan kelebihan energi massa inti (berupa energi kinetik).

Karena massa elektron saling menghapuskan maka digunakan massa atom saja.

Emisi Partikel Alfa

Salah satu emisi radioaktivitas yaitu emisi pertikel alfa. Partikel alfa pada dasarnya adalah partikel bermuatan positif yang dipancarkan oleh beberapa unsur radioaktif. Partikel alfa terdiri atas 2 neutron terikat pada 2 proton, jadi identik dengan inti atom helium Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio netron terhadap proton yang terlalu rendah.Partikel Alfa dipancarkan bergerak pada kecepatan ratarata 15.000 km/detik dan memiliki energi kinetik dalam kisaran 5 MeV. Energi dari partikel Alfa dipancarkan selalu konstan untuk proses peluruhan alfa tertentu.Suatu inti yang memancarkan partikel alfa, terkadang meninggalkan keadaan eksitasi pada inti anakan, yang kemudian menghasilkan emisi sinar gamma untuk mengembalikan inti pada keadaan dasar (stabil). Seperti contoh yang terjadi pada tranformasi inti 226Ra menjadi 222Rn dimana energi partikel alfa sebesar 7.77 MeV dipancarkan sehingga mengghasilkan inti 222Rn yang stabil. dan energi partikel alfa sebesar 4,591 MeV dipancarkan dan meninggalkan keadaan tereksitasi yang kemudian kembali ke keadaan stabil dengan sebelumnya memancarkan sinar gamma sebesar 0.186 MeV.Partikel alfa, karena memiliki muatan listrik dan massa yang relatif besar sehingga menyebabkan partikel ini memiliki kemampuan yang sangat terbatas dalam menembus bahan dan menjadi cepat kehilangan energi di udara. Sehelai kertas tisu bahkan kulit mati sudah cukup tebal untuk menyerap semua radiasi alfa yang keluar dari bahanbahan radioaktif.

Ini mengakibatkan radiasi alfa yang berasal dari sumbersumber di luar tubuh bukan merupakan sebuah bahaya. Namun akan menjadi bahaya jika isotopisotop pemancar alfa tersebut terendap secara internal (di dalam tubuh) seperti terhirup, tertelan, atau bahkan terserap ke dalam aliran darah. Sehngga tidak ada lagi shielding effect dari lapisan terluar kulit yang mati, dapat menyebabkan radiasi alfa tersebut dihamburkan pada jaringan hidup, sehingga dapat menyebabkan toksin yakni dapat menimbulkan resiko kanker, khususnya setelah diketahui bahwa radiasi alfa dapat menyebabkan kanker paruparu ketika sumber radiasi alfa tak sengaja terhisap.

Peluruhan BetaDalam peluruhan beta, sebuah proton berubah menjadi neutron atau sebaliknya (neutron menjadi proton).npataupnJadi Z dan N masingmasinng berubah satu satuan, tetapi A tidak berubah.Pada peluruhan beta, yang paling utama adalah sebuah neutron meluruh menjadi sebuah proton dan sebuah elektron.n p+eKetika proses peluruhan ini pertama kali dipelajari, partikel yang dipancarkan disebut partikel beta, kemudian baru diketahui bahwa partikel itu adalah elektron.Elektron yang dipancarkan pada peluruhan beta bukanlah elektron kulit atom dan juga bukan elektron yang semula berada dalam inti. Tetapi elektron ini diciptakan oleh inti dari energi yang ada. Jika ada beda energi diam sekurangkurangnya, maka penciptaan elektron sangat mungkin terjadi.Terdapat 3 proses pada ketidakstabilan beta:1) Peluruhan Beta Minus ()2) Peluruhan Beta Plus (+)3) Proses Penangkapan Elektron (Electron Capture)

Proses terjadinya sinar XTabung Roentgen Di dalam tabung roentgen ada katoda dan anoda dan bila katoda (filament) dipanaskan lebih dari 20.000 derajat C sampai menyala dengan mengantarkan listrik dari transformator, Karena panas maka electron-electron dari katoda (filament) terlepas, Dengan memberikan tegangan tinggi maka electron-elektron dipercepat gerakannya menuju anoda (target), Elektron-elektron mendadak dihentikan pada anoda (target) sehingga terbentuk panas (99%) dan sinar X (1%), Sinar X akan keluar dan diarahkan dari tabung melelui jendela yang disebut diafragma, Panas yang ditimbulkan ditiadakan oleh radiator pendingin.

b. Sifat-sifat sinar X 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.