AKSELERATOR SIKLOTRON

AKSELERATOR SIKLOTRON

Kelompok 21. Azarine Arvia N.V.K23110102. David Hanif Setiaji K23110153. Scundy Nourma P. K2311072

Akselerator Siklotron merupakan alat untuk mempercepat partikel berat bermuatan listrik seperti, proton,deutron dan partikel-partikel alpa, terdiri dari dua ruang semisilinder yang ditempatkan dalam medan magnet.

Di antara kedua semisilinder diberi potensial listrik bolak-balik (104 volt). Ion akan mengalami gaya magnet kemudian bergerak dalam setengah lingkaran lalu dipercepat oleh medan lisrik E, masuk lagi ke dalam medan magnet B dan bergerak milingkar dengan jari-jari lebih besar (karena kecepan lebih besar).

Prinsip Kerja Siklotron Dua elektroda tembaga yang berbentuk D disebut dees dalam keadaan hampa udara. Kedua elektroda dihubungkan dengan tegangan AC frekuensi tinggi. Partikel yang dipercepat ditaruh ditengah-tengah siklotron (P). Dee tersebut dicelupkan di dalam medan magnet yang arahnya keluar bidang.

Gambar Diagram Sebuah Siklotron

proton-proton bergerak dalam dua bidang dee. Setiap kali proton-proton lewat melintasi dee, suatu tegangan diberikan pada proton-proton. Percepatan ini meningkatkan kelajuan proton-proton dan juga jari-jari kelengkungan lintasan proton-proton.

Sekali proton tersebut berada di dalam dees, maka proton disaring dari medan listrik oleh dinding logam dee, medan magnet tidak disaring sehingga proton tersebut membelok berbentuk lingkaran dengan jari-jarinya yang bergantung pada kecepatan.

Setelah beberapa putaran, proton-proton memperoleh energi kinetik tinggi (dalam orde 10 atau 20 MeV per satuan muatan listrik)

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 dee untuk menghasilkan percepatan haruslah AC.

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 dan searah dengan arah medan listrik E).

Medan magnetik B, yang diberikan oleh sebuah elektromagnet besar, berarah masuk dalam bidang kertas. Titik merah 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.

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:

Waktu yang diperlukan untuk satu putaran lengkap adalah priode T

Frekuensi , dari tegangan bolak-balik yang diberikan harus sama dengan frekuensi proton-proton yang bergerak melingkar. Sehingga, frekuensi siklotron adalah:

Frekuensi dari tegangan AC yang diberikan, tidak bergantung pada jari-jari r. Sehingga, frekuensi tidak harus diubah ketika partikel (proton) 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:

Energi kinetik yang diperlukan proton-proton sama dengan energi yang akan diperoleh proton-proton jika proton-proton dipercepat melalui beda potensial yang cukup besar.