Download - KELOMPOK 7 (SIKLOTRON)
PENDAHULUAN
Penggunaan radiasi dalam bidang kedokteran terus menunjukkan peningkatan
dari waktu ke waktu, meliputi tindakan-tindakan radiodiagnosa, radioterapi, dan
kedokteran nuklir, yang umumnya menggunakan sumber radiasi yang spesifikasi
fisiknya berbeda-beda, menggunakan radiasi pengion terutama sinar-X. Kini ada
berbagai jenis radiasi pengion untuk keperluan radioterapi yang dibangkitkan
menggunakan akselerator (alat pemercepat) partikel.
Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel
bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya.
Mempercepat gerak partikel bertujuan agar partikel tersebut bergerak sangat cepat
sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat partikel ini
diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Di lihat dari jenis gerakan partikel,
ada dua jenis akselerator, yaitu akselerator dengan gerak partikelnya lurus
(akselerator linier) dan gerak partikelnya melingkar (akselerator magnetik) dengan
jenis-jenisnya antara lain: Betatron, Siklotron, Akselerator proton, Generator Netron,
EULIMA dan HIMAC.
Akselerator partikel pertama kali dikembangkan oleh dua orang fisikawan
Inggris, J.D Cockcroft dan E.T.S walton, di laboratorium Cavendish, Universitas
Cambridge pada 1929.
1
BAB II
ISI
2.1 Pengertian
Siklotron merupakan piranti untuk mempercepat gerak partikel bermuatan
listrik. Siklotron dikembangkan pada tahun 1930 oleh E. O. Lawrence (1901-1958),
dengan menggunakan sebuah medan magnetik untuk menjaga agar ion-ion bermuatan
(biasanya proton) bergerak dalam lintasan.
Digram skematik siklotron
Partikel-pertikel bermuatan dibelokkan dalam suatu lintasan melingkar oleh medan
magnetic dan dipercepat oleh suatu medan listrik setiap partikel-partikel melintasi
celah
2.2 Cara Kerja
Proton-proton bergerak dalam dua bidang setengah lingkaran yang terpisah
oleh suatu celah. Setiap kali proton-proton lewat melintasi celah di antara kedua
bidang setengah lingkaran, suatu tegangan diberikan pada proton-proton yang
2
akan mempercepat proton-proton. Percepatan ini meningkatkan kelajuan proton-
proton dan juga jari-jari kelengkungan lintasan proton-proton.
Setelah beberapa putaran, proton-proton memperoleh energi kinetik tinggi
(dalam orde 10 atau 20 MeV per satuan muatan listrik) dan tiba pada sisi terluar
siklotron. Proton-proton kemudian dapat menumbuk suatu sasaran yang
ditempatkan di dalam siklotron atau meninggalkan siklotron dengan bantuan
“magnet pembelok” dan diarahkan ke suatu sasaran eksternal. Tegangan yang
diberikan ke kedua bidang setengah lingkaran untuk menghasilkan percepatan
haruslah bolak-balik. Ketika proton-proton sedang bergerak ke kanan melintasi
celah, bidang yang kanan haruslah negatif dan yang kiri positif (medan listrik E
berarah dari polaritas + ke polaritas – dan untuk muatan positif seperti proton,
besar gaya pemercepat F = q E dan searah dengan arah medan listrik E).
Gambar diagram sebuah siklotron:
Medan magnetik, yang diberikan oleh sebuah elektromagnet besar, berarah masuk
dalam bidang kertas. A adalah sumber ion garis-garis gaya menunjukkan medan
listrik dalam celah
Setengah siklus berikutnya, proton-proton bergerak ke kiri melintasi celah,
sehingga bidang kiri haruslah negatif supaya medan listrik pada celah tetap
berfungsi mempercepat proton-proton. Frekuensi f, dari tegangan bolak-balik
yang diberikan harus sama dengan frekuensi proton-proton yang bergerak
melingkar. Partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan v tegak lurus
3
terhadap medan magnetic B menempuh lintasan melingkar dengan jari-jari r.
Gaya sentripetal penyebab gerak melingkar berasal dari gaya Lorentz, sehingga
diperoleh:
Waktu yang diperlukan untuk satu putaran lengkap adalah priod T, di mana:
Frekuensi putaran adalah
dengan,
f = frekuensi siklotron (Hz)
q = muatan proton (1,6 x 10-19 C)
m = massa proton (1,67 x 10-27 kg)
B = induksi magnetik yang dihasilkan pasangan magnet (Wb/m2 atau T)
Frekuensi dari tegangan bolak-balik yang diberikan, tidak bergantung pada
jari-jari r. Karena itu, frekuensi tidak harus diubah ketika ion-ion mulai dari
sumber dan dipercepat untuk menempuh jari-jari yang makin lama makin besar.
Energi kinetik maksimum partikel bermuatan (proton) ketika keluar dari siklotron,
yaitu:
4
Energi kinetik yang diperlukan proton-proton sama dengan energi yang akan
diperoleh proton-proton jika proton-proton dipercepat melalui beda potensial yang
cukup besar.
2.3 Reaksi yang Dihasilkan Siklotron
Reaksi fisi merupakan reaksi pembelahan suatu inti berat ketika ditembaki
oleh partikel (proton) berenergi tinggi yang keluar dari Siklotron atau ketika
menyerap neutron lambat (terjadi dalam reaktor nuklir).
Contoh reaksi fisi ketika Li ditembaki proton:
Untuk berlangsungnya reaksi fisi di atas, diperlukan peralatan yaitu siklotron
untuk mempercepat proton.
2.4 Siklotron di Indonesia
Di Indonesia Siklotron terdapat di Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN),
dengan ruang khusus.
Gambar:
5
KESIMPULAN
1.Siklotron merupakan akselerator untuk mempercepat gerak partikel
bermuatanlistrik.
2 . S i k l o t r o n t e r m a s u k j e n i s a k s e l e r a t o r m a g n e t i k d e n g a n
g e r a k p a r t i k e l n y a melingkar
3. Pada siklotron, partikel-pertikel bermuatan dibelokkan dalam suatu lintasan
melingkar oleh medan magnetik dan dipercepat oleh suatu medan listrik setiap
partikel-partikel melintasi celah.
7