Radiasi Pengion

Radiasi pengion ialah radiasi yang dapat menimbulkan ionisasi dan eksitasi pada materi yang ditembusnya. Pada umumnya radiasi pengion hanya disebut radiasi saja. Berbagai jenis radiasi pengion dikelompokkan berdasarkan struktur atau sumbernya. Apabila radiasi pengion menembus suatu materi, maka materi tersebut akan mengalami ionisasi atau eksitasi dengan menyerap energi radiasi.

Definisi Radiasi Pengion

Radiasi elektromagnetik atau partikel yang mampu mengionisasi, baik secara langsung maupun tidak langsung, dalam lintasannya menembus materi disebut radiasi pengion.

Ionisasi ialah proses terjadinya ion (ion positif dan elektron bebas) dari suatu atom netral dalam materi yang dikenai energi.  Radiasi ionisasi langsung bisa berupa partikel bermuatan listrik (misalnya sinar a, b, dan proton), yang dapat mengakibatkan ionisasi dengan memberikan energinya kepada elektron orbital dalam suatu atom atau molekul. Sedang gelombang elektromagnetik misalnya sinar-X, sinar γ, (yang juga  bersifat partikel,  yaitu foton), dan partikel tak bermuatan listrik (misalnya neutron) menghasilkan partikel bermuatan listrik pada saat berinteraksi dengan atom dalam materi. Misalnya, foton mengeluarkan elektron, neutron mengeluarkan proton. Neutrino (n) dikeluarkan pada saat partikel b dipancarkan dengan muatan berlawanan dengan elektron. Partikel-partikel ini, karena massanya kecil dan tidak bermuatan listrik, sulit berinteraksi dengan materi tetapi karena dapat mengionisasi disebut radiasi pengion tak langsung.

Jenis dan mekanisme radiasi pengion

Radiasi a, b (elektron atau positron), g, dan neutron ialah radiasi pengion yang dihasilkan dari inti atom yang mengalami transformasi inti. Inti atom yang mengalami transformasi (peluruhan) ialah inti atom yang bersifat tidak stabil, dan radiasi pengion yang dipancarkannya disebut radiasi pengion nuklir. Setelah mengalami peluruhan, inti atom yang tidak stabil akan menjadi inti atom yang stabil. Inti atom yang mengalami transformasi inti disebut inti induk, dan hasil transformasi inti disebut anak luruh atau inti hasil peluruhan. Jenis sumber radiasi alam yang banyak dikenal antara lain U-238 dan Th-232, masing-masing sebagai inti induk, sedang deret peluruhannya dikenal sebagai deret uranium dan deret thorium.

Radiasi pengion yang dihasilkan oleh transisi elektron dalam kulit atom akibat tumbukan elektron berkecepatan tinggi dengan atom logam berat, misalnya Pb atau Cu, disebut sinar-X. Sinar-X ialah radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang mempunyai daya tembus tinggi. Ion dari atom helium, hidrogen, deuterium, tritium, dan lain-lain, yang dipercepat juga bersifat pengion.

Radiasi pengion berenergi tinggi yang berasal dari benda angkasa dan menembus ke dalam atmosfer bumi disebut radiasi kosmik primer, dan radiasi kosmik yang dihasilkan oleh interaksi radiasi kosmik primer dengan inti atom yang ada di udara disebut radiasi kosmik sekunder. Radiasi kosmik primer terdiri dari sekitar 90% proton, sisanya adalah inti helium (partikel a) dan inti atom yang lebih berat. Radiasi kosmik masuk kedalam atmosfer bumi berinteraksi dengan berbagai atom di udara dan menghasilkan partikel misalnya elektron, positron, sinar g, partikel-antara fion (p intermediate), m (muon), neutron, proton, n (neutrino), dan lain lain. Intensitas radiasi kosmik sekunder di permukaan tanah adalah 1 menit^-1.cm^-2.

Interaksi radiasi dengan materi

Pada saat menembus materi sebagian radiasi pengion diteruskan, sebagian dihamburkan, sebagian diserap, dan apabila energi radiasi cukup kuat akan terjadi reaksi ionisasi yaitu terlepasnya elektron dari atom atau molekul. Apabila energi radiasi hanya cukup untuk memindahkan elektron dari orbit dalam ke orbit yang lebih luar maka tidak akan terjadi ionisasi, tetapi hanya terjadi eksitasi.

Setelah terjadi ionisasi atau eksitasi, atom atau molekul akan mengalami disintegrasi menjadi ion dan menghasilkan radikal bebas. Molekul ion yang terbentuk akan mengalami perubahan struktur bila bereaksi dengan molekul lain yang tidak mengalami ionisasi atau eksitasi. Reaksi kimia yang berlangsung pada proses reaksi kimia berikutnya disebut reaksi tidak langsung. Interaksi antara radiasi dengan materi sangat bergantung pada jenis dan energi radiasi.

Pada saat kembali pada kondisi stabil atom yang mengalami eksitasi akan memancarkan foton (cahaya) karena terjadinya efek fluoresensi. Radiasi mengakibatkan terjadinya proses penghitaman film, mengakibatkan perubahan struktur polimer, seperti polietilen, mengakibatkan terjadinya proses polimerisasi pada molekul monomer dan lain-lain. Hal ini semua terjadi karena efek ionisasi dan atau eksitasi. Demikian pula proses ionisasi dan eksitasi akan terjadi pada makhluk hidup bila terkena radiasi (misalnya efek sterilisasi). Proses meradiasi materi dengan radiasi pengion disebut iradiasi. Berbagai macam penggunaan iradiasi ditampilkan pada Tabel di bawah ini.