SIKLOTRONTUGAS MATA KULIAH

PENDAHULUAN FISIKA INTI

Disusun oleh:Kelompok 5

1. Nelly Kurniasih 060331340032. Marleny 060331340073. Meli Indrayani 060331340134. Iqbal Dahsat 060331340265. Dadi Prayogi 06033134031 6. Prasetiorini 060431340057. Okti Pinondang 060431340088. Tanti Febrianti 06043134025

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAJURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS SRIWIJAYA

2007

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.

Siklotron

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.

Diagram skematik siklotron

Partikel-pertikel bermuatan dibelokkan dalam suatulintasan melingkar oleh medan magnetik dan dipercepat oleh suatu medan listrik

setiap partikel-partikel melintasi celah

Cara Kerja Siklotron

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 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 terhadap medan magnetik

B menempuh lintasan melingkar dengan jari-jari r. Gaya sentripetal penyebab gerak

melingkar berasal dari gaya Lorentz, sehingga diperoleh:

mqBrv

qvBrvm

FF Ls

=

=

=

2

Waktu yang diperlukan untuk satu putaran lengkap adalah priod T, di mana:

qBm

mqBrr

kelajuankeliling

kelajuanjarakT pipi 2

/2

====

Frekuensi putaran adalah

mqB

Tf

pi21==

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:

mrBqvmEK

mqBrmvmEK

221

)/(21

21

2222

22

==

==

Energi kinetik yang diperlukan proton-proton sama dengan energi yang akan

diperoleh proton-proton jika proton-proton dipercepat melalui beda potensial yang

cukup besar.

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:

QHeHeLip +++ 4244

77

11

Untuk berlangsungnya reaksi fisi di atas, diperlukan peralatan yaitu siklotron untuk

mempercepat proton.

Siklotron di Indonesia

Di Indonesia Siklotron terdapat di Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN),

dengan ruang khusus.

Gambar:

Ruang Kontrol (Control room) Siklotron

Saluran berkas pada mesin Siklotron

Kesimpulan

1. Siklotron merupakan akselerator untuk mempercepat gerak partikel bermuatan

listrik.

2. Siklotron termasuk jenis akselerator magnetik dengan gerak partikelnya

melingkar

Daftar Pustaka

http://www.batan.go.id/prr/BidSik.htm

Kanginan, Marthen. 1999. Seribu pena Fisika SMU. Jakarta: Erlangga

Kanginan, Marthen. 2000. Fisika 2000 3 C SMU Kelas 3 Caturwulan 3. Jakarta: Erlangga