## PEMETAAN PANAS PENYERAPAN RADIASI TERAHERTZ (THz) DALAM JARINGAN BIOLOGI PADA SAPI
Malik Usman 1* , Tobing Okta 1 , Hamdi M 1 , Walfred Tambunan 1
1 Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jambi
* E-mail : usman.malik@lecturer.unri.ac.id

## Abstrak
Kajian pemetaan panas penyerapan radiasi THz terhadap jaringan sapi telah dilakukan untuk menentukan temperature dan warna kontur dari  rasio  kedalaman  jaringan  biologi  sapi  yaitul  emak,  kulit,  tumor  dan  otot.  Pemetaan  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  metode komputasi duadimensi dengan Software Wolfram Mathematica 8. Padajaringan lemak,dengan daya radiasi THz 50 mW, dihasilkan rasio kedalaman sebesar 0,264 dan T = 6,6oC. Jaringan kulit dengan daya 75 mW, dihasilkan rasio kedalaman sebesar 0,435 dan T = 11oC, jaringan tumor dengan daya 100 mW dihasilkan rasio kedalaman sebesar 0,646 dan T = 16,5oC, jaringan tumor dengand aya 150 mW, rasio kedalaman yang dihasilkan adalah 0,836 dan T = 21oC. Hasil  penelitian menunjukkan bahwa jaringan lemak memiliki tingkat produksi panas tinggi diantara jaringan lainnya. Hal ini disebabkan karena jaringan lemak memiliki kandungan air yang lebih banyak dan fibrasi yang lebih cepat. Hasil perbandingan antara eksperimen dan komputasi temperature dalam rasio kedalaman penyerapan radiasi THz terhadap jaringan biologis sapi menunjukkan hasil yang akurat,yaitu dengan persentase ketidakpastian sebesar 0.08 %.
Kata kunci : Radiasi Terahertz (THz), Software Wolframe Mathematica 8, Jaringan Biologi, Pemetaan Panas, Penyerapan Radiasi
Abstract
[Titel : Heat Mapping of Terahertz (Hz) Radiation Absorption in Cow Biological Tissue] Thermal Mapping simulation of THz Radiation Absorption of cow’s biological tissue has been done to determine the temperature and color of the contours from the depth ratio of each tissue which is fat, skin, tumor and muscle tissue by using two-dimensional computation method with Software Mathematica 8. Fat tissue uses 50 mW power, produces ratio 0,264 with yellow contour produces T = 6,6oC, skin tissue with 75 mW power produces ratio 0,435 with green contours produces T = 11oC, tumor tissue with 100 mW power, produces ratio 0,646 with blue contours produce T = 16,5oC, tumor tissue with 150 mW power, produces ratio 0,836 with purple contours produces T = 21oC, each contours color indicate that fat tissue has high thermal productivity level among skin, tumor and muscle tissue because fat contains more water and fast to calibrate. The result of experimental and computational temperature comparison in the depth ratio of THz radiation absorption of cow’s biological tissue indicate 0,08% of uncertainty percentage.
Keywords : Terahertz (THz) Radiation, Software Mathematica 8, Biological Tissue, Thermal Mapping, Radiation Absorption.

## PENDAHULUAN
Radiasi  terahertz  adalah  satu  dari  daerah spektrum elektromagnetik yang berhubungan dengan proses  molekul  spesifik  yang  mempunyai  frekuensi minimum  0.1 THz. Hal ini sebagai proses molekular dari  rotasi  molekul-molekul  poliatomik  untuk rotasi molekul kecil dan vibrasi ikatan fleksibel (Luca dan dkk,2014) .
Radiasi  terahertz  berinteraksi  dengan jaringan  biologi  dan  memiliki  hubungan  dengan teorema  hamburan  optik  yang  menggambarkan persamaan  transpot  poton  yang  dinyatakan  dengan persamaan :
' ) ˆ ( ) ˆ ˆ ( ) ˆ ( - d d ) ˆ ( ) ( 4     d L p L s L 's , r 's , s s , r s , r L . s      s t
dengan  cross  section  penyerapan  radiasi  THz  yang berinteraksi  dengan  jaringan  biologi  dinyatakan dengan persamaan penyerapan penampang  a yaitu :
Dimana adalah  koefisien  penyerapan, adalah daya penampang, dan adalah jarak.
Penyerapan  panas  radiasi  terahertz  berkaitan dengan  penyerapan  energy  radiasi  dan  konduktivitas termal, dimana radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda  sebagai  akibat  suhunya  disebut  radiasi  panas (radiasi  termal).  Begitu  suhu  benda  di  tingkatkan, intensitas  relatif  dari  spectrum  cahaya  yang dipancarkannya  berubah (Hamdi  dan  Usman, 2015) .Laju  perpindahan    panas  yang  terjadi  pada perpindahan  panas  konduksi  adalah  berbanding dengan gradien suhu normal sesuai dengan persamaan berikut:
Q k
Dimana  Q  adalah  laju  perpindahan  panas  (kj  / det,W)    sementara  k  adalah  konduktifitas  termal (W/m.°C) kemudian A adalah luas penampang  (m²) selanjutnya dT adalah perbedaan temperatur  ( °C, °F ) sementara adalah perbedaan jarak (m/det) dan Δ T adalah perubahan suhu ( °C, °F ).
Persamaan diferensial parsial untuk menyatakan perpindahan panas dua dimensi tersebut adalah (Buchori, 2000).
[ ] Syarat batas dan yang mewakili
konduksi panas dalam   domain dua dimensi. Kondisi batas  yang  sedemikian  rupa  sehingga  suhu  U,  sama dengan 0 pada semua tepi domain: dan ) untuk , sementara untuk dan )  untuk
METODE PENELITIAN Berikut  ini  diagram  alir  yang  menunjukkan prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini:
Gambar 1. Prosedur penelitian
Simulasi  pada  penelitian  ini  menggunakan impelentasi  matematika dan  modeling  yang  akan disimulasikan  adalah  modeling  pada  pemetaan  panas penyerapan  radiasi  THz  jaringan  yaitu  konduktivitas panas, koefisien penyerapan radiasi, densitas jaringan dan  koefisien    hamburan  rendah.  Proses  pemodelan yang  pertama  memasukkan  rasiowaktu  pada  setiap jaringan  dengan  daya  yang  berbeda  setiap  masing- masing jaringan.
Berikut  ini  adalah  diagram  alir  yang menunjukkan  komputasi  numerik    terhadap pemetaan panas penyeraapan radiasi THz :

## Mulai
Input Persamaan Modeling (Densitas, Kondukstivitas Termal, Difusivitas,
Massa, Kalor Spesifik Panas, Kapasitas Panas, Daya, Koefisien Hamburan)
Input nilai variabel (σ,K C ,k,m,c,C,P,µ) ) ) Model Diterima Selesai tidak Variasi pemetaan dua dimensi jaringan sapi ya
Mulai Studi Pustaka Penentuan Jaringan  Biologi Penetapan Parameter Fisika Pemrograman dan Simulasi Selesai Hasil dan analisis
Gambar 2. Diagram alir simulasi pemetaan panas penyerapan radiasiTHz
Komputasi  numerik  terhadap  pemetaan  panas penyerapan  radiasi  THz  dilakukan  untuk  beberapa eksperimen  jaringan  dengan  inputan  daya  yang berbeda.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Pemetaan Distribusi Panas Pada Kedalaman  Permukaan  Jaringan  Biologis Pada Sapi
Pemetaan  konduksi  panas  teknik  dua  dimensi digunakan untuk mengetahui temperature dan warna kontur  dari  rasio  kedalaman  pada  jaringan  sapi meliputi  antara  lain:  jaringan  lemak,  jaringan  kulit, jaringan otot dan jaringan tumor.
Berikutadalah  pemetaan  panas  masing- masing jaringan pada sapi:
(a) (b) (c)
(d)
Gambar 4 . Pemetaan panas dengan rasio warna pada (a)  jaringan  lemak  (b)  jaringan  kulit  (c)  jaringan tumor (d) Jaringan otot
Kontur warna yang menunjukkan temperatur  rendah  terletak  pada  rasio  warna  0.1, sementara temperatur tinggi berada pada rasio waktu 1.0.  Hasil  pemetaan  panas  dari  masing-masing jaringan terlihat bahwa pada daya yang rendah sebesar 50 mW jaringan lemak lebih mudah menyerap radiasi dan memiliki temperatur yang rendah  dibandingkan dengan jaringan kulit, tumor dan otot,ini terlihat dari kontur berwarna orange yang lebih dominan.
2. Perbandingan Hasil Eksperimen Temperatur  Pada  Kedalaman  Rasio Dengan Hasil Komputasi
Temperatur  jaringan  hewan  padasapi dipengaruhi  oleh  kedalaman  rasio.  Hasil  yang diperolah  dari  Gambar  1,  Gambar  2,  Gambar  3, Gambar  4  adalah  hasil  dari  komputasi  dalam  bentuk pemetaan.  Hasil  pemetaan  tersebut  dibuat  dalam bentuk  tabel,  kemudian  dibandingan  dengan  hasil eksperimen  yang  dilakukan  oleh  penelitian sebelumnya. Berikut  ini  adalah  hasil  tabel  data perbandingan temperature eksperimen dan pemodelan:
Tabel  1.Data  perbandingan  nilai  temperatur  hasil komputasi  dan  eksperimen  pada  jaringan lemak sapi.
Tabel  2.Data  perbandingan  nilai  temperatur  hasil komputasi  dan  eksperimen  pada  jaringan kulit sapi.
Tabel  3.Data  perbandingan  nilai  temperatur  hasil komputasi  dan  eksperimen  pada  jaringan tumor sapi.
Tabel  4.Data  perbandingan  nilai  temperatur  hasil komputasi  dan  eksperimen  pada jaringan otot sapi.
Hasil  perbandingan  temperature  dari  setiap jaringan  dengan  daya  yang  bervariasi  dan  range frekuensi  yang  rendah  0.1  THz  setiap  jaringan  yang menyatakan  bahwa  frekuensi  berbanding  terbalik dengan  temperature.  Perbandingan  temperature
setiap  jaringan  diperoleh  persentase  ketidakpastian yang cukup akurat sebesar 0.08 %.

## SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  diperoleh  dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Jaringan  lemak  lebih  mudah  menyerap radiasi  dikarenakan  lemak  mengandung  air lebih banyak, lebih mudah berfibrasi, lemak juga  memiliki  karakteristik  struktur penyusun  jaringan  yang  berbeda  setiap jaringan  dan  memiliki  temperatur  yang rendah  dibandingkan  dengan  jaringan  kulit, tumor dan otot.
2. Hasil perbandingan temperature eksperimen dengan  pemodelan  diperoleh  persentase ketidakpastian sebesar 0.08%, ini menunjukkan  bahwa  hasil  pemodelan memiliki tingkat keakuratan yang tidak jauh berbeda dengan hasil eksperimen.
3. Daya  yang  rendah  pada  suatu  jaringan akan menghasilkan temperatur yang rendah juga, maka  dari  daya  berbanding  lurus  dengan temperatur.

## DAFTAR PUSTAKA
Hamdi, Muhamad dan Usman Malik. 2015. “Prediksi Transfer  Panas  Radiasi  Terahertz  Dalam Jaringan  Biologi  Menggunakan  Metode Komputer    Analog”.  Prosiding  Seminar Nasional Fisika (E-Journal)volume IV.
L. Buchori, Y. Bindar dan Istadi. (2000). “Komputasi Perpindahan  Panas Konduksi Dua Dimensi Untuk  Konveksi  Dan  Radiasi  Termal”. Teknik  Kimia,  Universitas  Diponegoro,
Semarang, p. F5.1-F5.8
Pietro  Michelia,  dan  Luca  Mari.  2014.  The  theory and  practice  of  performance  measurement: Management  Accounting  Research    147– 156