Minggu, 18 Maret 2012

laser sinar X

Laser sinar-X


Perkembangan laser dewasa ini tampaknya menginginkan panjang gelombang sinar yang semakin pendek, agar tenaga yang dibawa laser juga menjadi semakin besar. Energi foton memang berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Dari watak watak medium penghasil laser maupun proses terjadinya laser itu sendiri sudah diketahui amat sulit membuat laser yang sangat kuat tenaganya semacam itu. Salah satu produk perkembangan tersebut adalah laser sinar-X ini, yang berbeda dengan laser konvensional hanya pada panjang gelombangnya saja, yaitu jauh lebih pendek. Sinar X adalah bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya kira-kira di antara 0,1 A° dan 100 A°.
Energi foton dalam laser besarnya sama dengan energi yang dilepaskan oleh atom medium saat ia meluruh ke keadaan energi rendah. Oleh sebab itu energi foton yang besar dapat diperoleh jika atom mediumnya memiliki keadaan energi yang tinggi sekali. Keadaan energi amat tinggi ini dimiliki oleh ion bermuatan tinggi, yaitu sebuah atom berat yang digunduli elektron-elektron bagian luarnya. Sayangnya, energi yang diperlukan untuk mencopot sebuah elektron luar saja besarnya sebanding Z2, dimana Z adalah nomer atom yang identik dengan cacah muatan inti atomnya. Sehingga energi total yang dibutuhkan untuk memperoleh ion bermuatan tinggi ini kira-kira sebanding dengan Z3. Tampaknya energi yang harus dibayar akan menjadi lebih tinggi dibandingkan laser konvensional. Belum lagi laju emisi spontan yang sebanding dengan Z4, makin besar Z yang dimiliki atom medium yang dipakai berarti semakin cepat pemompaan harus dilakukan agar keadaan inversi populasi dapat dicapai.
Kesulitan-kesulitan teknis ini pertama kali teratasi pada tahun 1984 ketika laser sinar-X yang pertama dibangun di Lawrence Livermore National Lab. (LLNL) Amerika Serikat. Medium yang digunakan adalah lapisan selenium (Se) setebal 75 nm, lebarnya beberapa mm dan panjang beberapa cm. Atom-atom selenium tersebut digunduli 24 elektron luarnya dan dieksitasi ke keadaan berenergi tinggi dengan tembakan Nova, laser terkuat di dunia yang mampu membawa daya sebesar 1014 watt dalam sebuah pulsa kurang dari 1 ns (10 - 9 detik). Laser dari Nova ini mengenai lapisan Se pada panjangnya selebar 0,1 mm. Begitu kena, lapisan akan terpanasi dan menguap membentuk plasma silindris berdiameter 0,1 mm dan panjang ratusan kali lebih besar dibanding panjang lapisan Se. Plasma ini menyerupai rongga resonansi optis pada laser konvensional. Perbedaannya adalah perlipatan foton sinar X di sini hanya terjadi dengan sekali lewat, karena tentu saja tidak ada cermin yang mampu memantulkan sinar X secara total. Laser Se ini memiliki panjang gelombang 200 A° (sinar -X lunak) dengan daya sekitar 5 juta watt di dalam sebuah pulsa 0,1 ns.
Gambar 1 : laser Sinar-X Selenium

Laser sinar-X lunak yang diidam-idamkan adalah memiliki panjang gelombang 44 A° agar dapat dipakai untuk membuat citra struktur biologis dengan resolusi tinggi, karena pada panjang gelombang tersebut kontras antara air dan struktur biologis mencapai maksimum. Hal ini memungkinkan dibuatnya sutau hologram untuk strukturstruktur biologis yang ukurannya terlalu kecil untuk diamati dengan cahaya.






Tidak ada komentar:

Poskan Komentar