FISIKA ATOM & RADIASI

FISIKA ATOM & RADIASI

 Atom → bagian terkecil dari suatu elemen yang berperan dalam reaksi kimia, bersifat netral (muatan positif dan negatif sama).

 Model atom: J.J. Thomson (1910), Ernest Rutherford (1911), dan Niels Bohr (1913).

Model Atom Thomson Model Atom Rutherford Model Atom Bohr Sumber: http://pipihseptianingsih.wordpress.com/2012/05/03/atom-2/

Konsep gerak dan lintasan elektron

1. Elektron bergerak mengelilingi inti dengan momentum sudut sebesar :

2. Elektron bergerak dalam lintasan stasioner tanpa memancarkan energi.

3. Elektron dapat pindah dari lintasan satu ke lintasan yang lain sambil memancarkan atau menyerap energi berupa gelombang elektromagnetik sebesar : dt. 10 x 6,626 Planck konstanta dst. 1,2,3,4 yaitu dasar kwantum bilangan 2 34 -J n n h n L        diserap atau n dipancarka yang netis elektromag gelombang frekuensi f lintasan kedua antara energi perbedaan E h.f     E

Inti Atom

_{Atom terdiri dari :}

_{Inti atom terdiri dari proton dan neutron .}

_{Jumlah proton (Z) sama dengan jumlah elektron mengelilingi}

inti. Jumlah neutron dinyatakan dengan N, jumlah nukleon (partikel inti) A = Z + N

Notasi penulisan nukleon atom X ditunjukkan :

-

+

Elektron Proton Neutron

X

A Z

Massa 1 elektron = 9,1 x 10-28_gram Massa 1 proton = 1,67 x 10-24_gram Massa 1 neutron = massa 1 proton

Radioaktif

 _{Inti radioaktif → unsur inti yang mempunyai sifat memancarkan}

sinar tak tampak, alfa, beta atau gamma.

 _{Becquerel , tahun 1896 → senyawa uranium memancarkan sinar}

tak tampak yang dapat menembus bahan yang tidak tembus cahaya serta mempengaruhi emulsi fotografi.

 _{Marie Currie, tahun 1896 → inti uranium dan beberapa unsur}

lain memancarkan salah satu partikel alfa, beta atau gamma.

Sinar Alfa

 _{Partikel yang dipancarkan oleh sebuah inti yang terdiri dari 4}

buah nukleon yaitu 2 proton dan 2 neutron, merupakan inti helium.

 _{Memiliki daya tembus sangat kecil, dalam udara sejauh 4 cm}

dengan energi 5,3 MeV.

 _{Jika terjadi tumbukan, partikel alfa kehilangan energi 100 MeV,}

partikel akan menangkap 2 elektron menjadi helium netral saat energinya 1 MeV.

 _{Hubungan antara energi dengan jarak tembus partikel alfa :}

(Cm) dalam us jarak temb R (MeV) Energi E R 2,12 2/3    E

Sinar Beta

 _{Merupakan partikel yang dilepas atau terbentuk pada suatu nukleon}

inti. Dapat berupa elektron bermuatan negatif (negatron), bermuatan positif (positron) atau elektron cupture (penangkapan elektron).

 Memiliki energi 0,01 MeV – 3 MeV, dengan daya tembus 100 kali lebih jauh dari sinar alfa. Partikel alfa dengan energi 1 MeV dapat menembus air 0,4 Cm.

 Menyebabkan kenaikan tingkat energi pada atom yang dilaluinya (pengion).

 Jarak tembus beta positron hampir sama dengan beta negatron.

 Positron dapat mendekati elektron atom atau bahkan menyatu dan berubah menjadi sinar gamma (proses anhiliasi)

 Hubungan energi dengan jarak tembus :

) (gram/cm us Jarak temb R (MeV) maksimum energi E 0,160 -E 0,543 R 2    Neutron

 _{Partikel tidak bermuatan listrik yang dihasilkan dalam rekator}

nuklir.

 _{Mempunyai energi tapi tidak mengionisasi.}  _{Pengurangan energi, melalui:}

_{Proses hamburan (scattering).}

_{Reaksi inti → membentuk inti berisotop}

_{Reaksi fisi → membentuk 2 inti menengah dan beberapa}

neutron serta energi.

_{Peluruhan → pelapasan salah satu partikel.}

• _{Pemanfaatan: untuk pengobatan tumor otak → cairan Boron}

ditembakkan neutron dan mengalami disintegrasi inti sehingga memancarakan sinar alfa untuk menghancurkan jaringan tumor.

Proton

_{Inti zat cair yang bermuatan positif.}

_{Digunakan dalam radio terapi untuk menghancurkan kelenjar}

Sinar Gamma dan Sinar X

 _{Merupakan gelombang elektromagnetik}  Sinar gamma → hasil disintegrasi inti atom.

 Sinar X → Merupakan sinar katoda, muncul karena adanya perbedaan potensial arus searah yang besar diantara dua elektroda dalam sebuah tabung hampa.

 Perbedaan tegangan antar elektroda 20 KeV – 100 KeV, di klinik biasa digunakan 80 – 90 KeV.

 Sifat sinar X :

Menghitamkan plat film

Mengionisasi gas

Menembus berbagai zat

Menimbulkan fluoresensi

Energi Absorbsi

 Penyerapan energi ke dalam materi yang disinari.

 _{Berdasarkan energi radiasi yang diserap, absorbsi dibagi dalam 3 proses yaitu :}

 Efek fotolistrik → energi radiasi diserap dan digunakan untuk melepas elektron

dari ikatan inti pada kulit bagian dalam. Elektron yang dikeluarkan disebut foton elektron dan membawa energi kinetik sebesar

 Efek kompton → energi radiasi yang terserap hanya sebagian untuk foton

elektron, sisa energi terpancar sebagai “ scattered radiation” dengan energi yang lebih rendah dari semula. Terjadi pada elektron bebas atau yang berada pada kulit terluar.

 Pembentukan sepasang elektron → proses pembentukan positron dan

elektron terjadi dengan energi radiasi yang sangat tinggi. lintasan pada elektron ikatan Energi E f i o   h E_i E

Ionisasi dan Jenis Radiasi

 Ionisasi → peristiwa pembentukan ion positif atau ion negatif menyebabkan kelainan atau kerusakan pada sel tubuh.

 Ionisasi di udara dapat digunakan sebagai dasar sistem pengukuran dosis radiasi.

 Jenis radiasi berdasarkan ada tidaknya ionisasi:

 Radiasi yang tdk menimbulkan ionisasi: sinar ungu, sinar infra merah, gelombang ultrasonik.

 Radiasi yang menimbulkan ionisasi: sinar alfa, sinar beta, sinar gamma, sinar X dan proton.

 Energi radiasi E_(erg) = h x f

h = konstanta Planck = 6,62 x 10-27_{erg detik}

f = frekuensi radiasi gelombang panjang cm/detik 10 x 3 GEM kecepatan C C f 10      

Radiasi

 _{Radiasi → energi yang}

dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang.

 Radiasi pengion →jika menumbuk sesuatu

menghasilkan ion (ionisasi) = radiasi nuklir.

Sumber :

http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/proteksiradiasi/ pengenalan_radiasi/1-1.htm

Sumber Radiasi

 _{Radionuklida alami}

_{Primordial : sudah ada secara alami, memiliki umur paro}

panjang.

_{Kosmogenik : hasil interaksi sinar kosmik, waktu paro}

pendek.

Tabel Radionuklida Primordial Nuklida Lamba ng Umur-paro Keterangan Uranium 235

235_{U 7,04x10}8_{tahun 0,72% dari uranium alam}

Uranium 238

238_{U 4,47x10}9_{tahun 99,2745% dari uranium alam; pada batuan terdapat 0,5 - 4,7}

ppm uranium alam Thorium

232

232_{Th 1,41x10}10_tahu

n

Pada batuan terdapat 1,6 - 20 ppm. Radium

226

226_{Ra 1,60x10}3_{tahun Terdapat di batu kapur}

Radon 222 222_{Rn 3,82 hari Gas mulia}

Kalium 40 40_{K 1,28x10}9_{tahun Terdapat di tanah}

Nuklida Lambang Umur-paro Sumber

Karbon 14 14_{C 5.730 tahun Interaksi}14_N(n,p)14_C

Tritium 3 3_{H 12,3 tahun Interaksi}6_Li(n,a)3_H

Berilium 7 7_{Be 53,28 hari Interaksi sinar kosmik dengan unsur N} dan O

Tabel Radionuklida Buatan Manusia

Nuklida Lambang Umur-paro Sumber

Tritium 3 3_{H 12,3 tahun Dihasilkan dari uji-coba senjata nuklir, reaktor nuklir,}

dan fasilitas olah-ulang bahan bakar nuklir.

Iodium 131 131_{I 8,04 hari Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata nuklir,}

reaktor nuklir.131_{I sering digunakan untuk mengobati}

penyakit yang berkaitan dengan kelenjar thyroid. Iodium 129 129_{I 1,57x10}7_{tahun Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata nuklir}

dan reaktor nuklir.

Cesium 137 137_{Cs 30,17 tahun Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata nuklir}

dan reaktor nuklir.

Stronsium 90 90_{Sr 28,78 tahun Produk fisi yang dihasilkan dari uji-coba senjata nuklir}

dan reaktor nuklir. Technesium

99m

99m_{Tc 6,03 jam Produk peluruhan dari}99_{Mo, digunakan dalam diagnosis}

kedokteran.

Technesium 99 99_{Tc 2,11x10}5_{tahun Produk peluruhan}99m_Tc.

Plutonium 239 239_{Pu 2,41x10}4_{tahun Dihasilkan akibat}238_{U ditembaki neutron.}

Alat Pendeteksi Radiasi

 _{Radiasi dideteksi menggunakan monitor radiasi: film fotografi,}

tabung Geiger-Muller, Pencacah sintilasi, bahan termoluminesensi dan dioda silikon.

 _{dosimeter perorangan untuk mengetahui dosis radiasi}  _{Survaimeter untuk mengukur kecepatan radiasi.}

 _{Pengukuran dosis berdasarkan: kehitaman film dosimeter film)}

atau jumah cahaya yang dihasilkan melalui poses pemanasan (Thermo Luminescence Dosimeter)