8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
1/25
D ASA R – D ASA R FISIKARAD IASI
Kelompok I
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
2/25
A. Pendahuluan
Klasifkasi kekuatan di alam
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
3/25
Klasifikasi partikel dasar
Dua kelas partikel dasar yang dikenal:
Quark adalah partikel yang menunjukkaninteraksi yang kuat. Quark adalah
konstituen dari hadrons dengan muatanlistrik raksional (2/3 atau ! / 3" danditandai dengan salah satu dari tiga jenismuatan yang kuat dise#ut $arna (merah%
#iru% hijau". &epton adalah partikel yang tidak
#erinteraksi kuat. 'lektron% muon% tau% danneutrino yang #erhu#ungan.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
4/25
Klasifikasi Radiasi
adiasi diklasifkasikan ke dalam dua kategoriutama:
adiasi nonionisasi (tidak dapatmengionisasi materi".
adiasi pengion (dapat mengionisasi materi".radiasi ion se)ara langsung (partikel#ermuatan"
)ontoh * elektron% proton% partikel alpha% ion
#eratadiasi ion se)ara tidak langsung (partikel
netral"
+ontoh * oton (, ray% gamma ray"% neutron
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
5/25
Klasifikasi radiasi pengion foton
adiasi pengion oton diklasifkasikan menjadiempat kategori:
Karakteristik x ray
-asil dari transisi elektronik antara kerang atom.
Bremsstrahlung
-asil terutama dari interaksi elektroninti+oulom#
Gamma ray
-asil dari transisi nuklir.
Annihilation kuantum (radiasipemusnahan)
-asil dari pemusnahan positronelektron.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
6/25
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
7/25
B. Struktur Atom dan Nuklir
engertian Dasar truktur 0tom artikelpartikel penyusun atom
adalah:
1 roton1 eutron
1 'lektron
roton dan neutron yang dikenalse#agai nukleon dan mem#entukinti.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
8/25
M odel Atom Rutherford
'rnest utherord mengusulkanmodel atom yang sekarangditerima adalah :
assa dan muatan positi dari
atom terkonsentrasi dalam intidengan ukuran !4!5.
uatan ele)tron negati#erputar mengelilingi inti dariatom utherord dengan jari
jari sekitar !4!4 m
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
9/25
6erdasarnya modelnya dan empat asumsi tam#ahan%utherord menurunkan kinematikan ham#uran padaparlikel ala pada inti emas menggunakan prinsip daramekanika klasik.
Keempat asumsi diu#ungkan kepada :
assa inti emas
assa inti emas le#ih #esar dari massa partikel ala
-am#uran partikel ala-am#uran partikel alpha pada elektron atom dia#aikan.
enetrasi inti
artikel ala tidak menem#us inti% yaitu% tidak ada reaksinuklir yang terjadi
'nergy kineti) partikel ala
artikel ala dengan energi kinetik urutan #e#erapa e7 adalahdan hu#ungan klasik sederhana nonrelati8istik untuk kinetikenergi E
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
10/25
M odel Atom Bohr
odel atom 6ohr #erdasarkan empat postulat :
ostulat !: 'lektron #erputar sekitar inti utherord diterdefnisi dengan #aik% memungkinkan or#it (seperti gerakplanet ". 'lektron #erputar sekitar inti utherord dalamdidefnisikan dengan #aik% pada or#it yang diper#olehkan.9aya +oulom# dari tarikmenarik antara elektron dan inti#ermuatan positi yan diseim#angi dengan gaya sentriugal.
ostulat 2 : ketika di or#it% elektron tidak kehilangan energiapapun meskipun terus diper)epat (tanpa kehilangan energisementara elektron di or#it diper#olehkan". ketika di or#it%elektron tidak kehilangan energi apapun meskipun terus
diper)epat. Ini #ertentangan langsung dengan hukum dasaralam (-ukum &armor s" yang menyatakan #ah$a:
;etiap kali se#uah partikel #ermuatan diper)epat ataumelam#at se#agian dari energi dipan)arkan dalam#entukoton (#remsstrahlung"<
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
11/25
ostulat 3 : omentum sudut dari elektron dalam or#itdiper#olehkan terkuantisasi (kuantisasi momentumsudut". omentum sudut & dari elektron dalam or#it yang
dii=inkan terkuantisasi dan di#erikan se#agai &% di mana nadalah #ilangan #ulat dise#ut se#agai #ilangan kuantumutama dan h. Kemungkinan momentum sudut terendahdari elektron dalam or#it yang dii=inkan adalah &. emuamomentum sudul elektron or#ital atom adalah kelipatan
#ilangan #ulat kelipatan
ostulat > : e#uah atom meman)arkan radiasi hanya jikaelektron #erpindah dari satu or#it ke yang lain (emisienergi selama transisi or#ital". e#uah atom
meman)arkan radiasi hanya jika elektron mem#uattransisi dari or#it a$al yang diper#olehkan dengan#ilangan kuantum ni ke or#it akhir dengan #ilangan
kuantum n . 'nergi dari oton yang dipan)arkan sama
dengan per#edaan energi antara kedua or#it atom.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
12/25
Atom M ulti-elektron
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
13/25
Struktur Nuklir
e#agian #esar massa atomterkonsentrasi pada atom inti yangterdiri dari Z proton dan A-Z neutron
Z adalah nomor atom dan A nomormassa atom (model atom utherord6ohr". roton dan neutron #iasanyadise#ut nukleon dan terikat ke inti
dengan kekuatan yang kuat. adius r dari inti diperkirakan dari :
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
14/25
Reaksi Nuklir
eaksi nuklir: 0 ? 6 ? a * # atau 0 (a% #" 6
royektil (a" mem#om#ardir sasaran (0"yang #eru#ah menjadi inti (6" dan (#".
Kuantitas fsik yang paling penting yangdilestarikan dalam reaksi nuklir adalah:
1 uatan1 omor massa
1 omentum linier
1 assaenergi
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
15/25
Radioaktivitas
adioakti8itas adalah se#uah proses dimana inti tidak sta#il (Induk" meluruhmenjadi konfgurasi nuklir #aru (anakan"yang mungkin sta#il atau tidak sta#il
ama lain yang digunakan untukpeluruhan radioakti adalah:
1 eluruhan nuklir
1 Disintegrasi nuklir1 @ransormasi nuklir
1 @ransmutasi nuklir
1 eluruhan radioakti
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
16/25
M ode Peluruhan Radioaktif
eluruhan radioakti adalah proses dimana inti tidak sta#il men)apaikonfgurasi yang le#ih sta#il.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
17/25
+. Interaksi 'lektron
Aenis interaksi yang dialami elekron dengan atom
tertentu dari radius tergantung pada dampakparameter b dari interaksi% yang didefnisikanse#agai jarak tegak lurus antara arah elektronse#elum interaksi dan inti atom (lihat 9am#ar
3.2".
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
18/25
Bntuk b>>a% elektron akan mengalami tum#ukanlemah dengan seluruh atom dan hanya se#agianke)il energi akan ditranser dari elektron keelektron or#ital.
Bntuk b=a % elektron akan mengalami tum#ukankeras dengan elektron or#ital dan raksi yang )ukup#esar dari energi kinetik elektron akan ditranser ke
elektron or#ital. Bntuk b
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
19/25
Interaksi elektron-elektronorbital Interaksi antara elektron dengan elektron
or#ital dari penyerap menye#a#kanionisasi dan eksitasi atomatom penyerap.
Interaksi elektron elektron intiInteraksi )oulom# antara elektron dan inti atompenyerap menghasilkan% -am#uran elektron tanpa kehilangan energi(tum#ukan elastis" dapat dikarakterisasi dengan
daya ham#uran sudut. -am#uran elektron dan kehilangan se#agiandari energi kinetik melalui produksi oton sinarC#remsstrahlung dikarakterisasi dengan daya
penghenti radiasi.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
20/25
Daya Penghenti
Kehilangan energi dari elektron melaluitum#ukan tak elastis digam#arkan oleh dayapenghenti linier total yang me$akili energikinetik hilang dari elektron per satuanpanjang lintasan ,% atau
edangkan kehilangan energi dari se#uahelektron #ergerak melalui se#uah mediumdengan kerapatan ρ dijelaskan dengan dayapenghenti energi massa total % yang me$akilienergi kinetik hilang dari elektron per satuanpanjang lintasan ,% atau
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
21/25
Daya hamburan angular massa
-am#uran +oulom# ganda dari elektronmelintasi lintasan panjang melalui mediumpenyerap se)ara umum dijelaskan dengansudut kudrat ratarata ham#uran yangse#anding dengan kete#alan massa dari
penyerap.
Daya ham#uran angular massa didefnisikanse#agai%
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
22/25
D . Interaksi-interaksi Foton
Tipe-tipe radiasi ionisasi oton se!aratidak langsung
inar C karakteristik% hasil dari transisi
elektron antara kulitkulit atom. -am#uran +oloum# ( 6remsstrahlung"%
se#agian #esar hasil dari interaksiinteraksielektroninti )oloum#.
inar 9amma% hasil dari transisi (peralihan"inti.
0ihilasi kuantum (radiasi penghan)uran"% hasildari penghan)uran positronelektron.
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
23/25
Dalam penetrasi pada medium penyerapan"oton-oton mungkin mengalami interaksi yang
berma!am-ma!am dengan atom-atom darimedium" termasuk :
enyerap atom se)ara keseluruhan
Inti medium penyerapan
r#itor#it elektron medium penyerapan
Interaksi oton-oton dengan inti#
Interaksi otoninti se)ara langsung(photodisintegration"
Interaksi antara oton dan medan elektrostatik dariinti (produksi pasangan"
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
24/25
Jenis-jenis interaksi foton denganabsorber
enurut jenis target ada duakemungkinan untuk interaksi otondengan atom:
Interaksi otonor#ital elektron Interaksi otoninti
enurut jenis a)ara ada duakemungkinan untuk interaksi otondengan atom:
enyerapan oton lengkap
8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi
25/25
Dalam $sika medis interaksi oton dibedakanmena%di empat kelompok :
!. Interaksi sangat penting 'ek otolistrik
-am#uran +ompton oleh elektron #e#as
roduksi pasangan ( termasuk produksi kem#ar tiga"
2. Interaksi penting yang tidak #iasa
-am#uran ayleigh
-am#uran @hompson oleh elektron #e#as
3. Interaksi kurang penting
eaksi hotonu)lear
>. Interaksi dia#aikan
-am#uran @hompson dan +ompton oleh inti
roduksi meson
-am#uran Del#ru)k