A minus Salam,dkk ISSN 0216-3128 69
OPTIMASI PARAMETER IDPS DAN ADPS UNTUK SUMBER ELEKTRON KATODA PLASMA
Aminus Salam. Budi Sanloso, Saefurrachman P S T A - BATAN. Jl Babarsari Yogyakarta
amimissalam@valiooxom
ABSTRAK
O PTIM ASI PARAM ETER IDPS DAN AD PS UNTUK SU M BER ELEKTRON KATODA PLASMA Telah dilakukan pengujian IDPS (Ignilor Discharge Power Supplv) dan ADPS (Arch Dischage Power SupllyJ untuk opiimasi parameter IDPS dan ADPS pada sumber elektron katoda Plasma. Sistem IDPS dan ADPS merupakan bagian modul yang berpasangan pada sumber elektron berbasis lucutan busur pada sistem DUET, masing-masing terdapat pada sisi kiri dan kanan. Sistem IDPS merupakan sistem eleklroda pemicu yang menginisiasi pembentukan lucutan plasma, sistem IDPS terdiri dari sistem UJT, SCR dan Trafo flyback inti ferit. Sistem UJT (unit transistor junction) berfungsi sebagai pembentuk pulsa gelombang kolak dengan frekuensi I H:, system SCR berfungsi untuk meningkatkan tegangan pulsa dari UJT dan kemudian tegangan ditingkatkan menggunakan transformator dengan flayback inti ferit menjadi tegangan tinggi pulsa. Unjuk kerja IDPS untuk inisiasi spot plasma yaitu diperoleh, gelombang pulsa teredam kritis (?=I) dengan frekuensi 50 Hz. tegangan keluaran 10 k i. arus spot plasma 11,02 A, lebar pulsa spot plasma 33 p dt dan tegangan terukur 2.2 volt Sistem ADPS merupakan penyedia sumber tegangan pulsa yang berasal dari sistem trafo (tegangan masukkan 220 T dan keluaran 1000 I j untuk leganan sumber tegangan masukkan 1000 T. rangkaian l.-C dan komponen pendukung sistem trafo dan arus tinggi) untuk tegangan masukan rangkaian L -C dihasilkan tegangan keluaran adalah 1000 volt.arus 100 A dan lebar pulsa 100 p dl Dari keluaran system IDPS dan ADPS jika (satu pasang IDPS dan ADPS) dioperasikan akan menghasilkan lucutan spot plasma bagian kiri dan kanan diperoleh hasil keluaran yang sama. Untuk Sumber elektron katoda plasma sistem "DUET" diperlukan 2 pasang IDPS - ADPS. Hasil opiimasi parameter IDPS dan A DPS yang maksimal akan menghasilkan berkas elektron yang optimal, diharapkan akan bermanfaat untuk langkah selanjutnya dalam mewujudkan sumber elektron katoda plasma di PSTA Batan Yogyakarta.
Kala kunci ignilor. MBE pulsa, katoda plasma
ABSTRACT
THE OPTIMATION IDPS AND ADPS PARAMETERS FOR ELECTRON SOURCE PLASMA CHATODE.
The oplimizalion IDPS and ADPS parameters for eleclron source plasma cathode. Has been carried on an esperiment lo oplimize parameter o f the system IDPS and ADR fo r eleclron source plasma cathode. The system oj IDPS and ADPS is a pair in the pari o f eleclron source which spot plasma and the system is on the l e f and righl on the DUET. The Junctions o f the IDPS system are UJT, SCR. and flyback transformator with feritte core (make high voltage pulses). The performance o f IDPS system fo r ionization plasma spot is pulse wave critical with frequency 50 Hz, the standar/ o f output plasma spot. The ADPS system is a generator power supply with llie output voltage I k l' and the current is I A. the performance o f ADPS system with the output I' - / k l'. I - 100 A. The realizalion on the oplimizalion IDPS are T = 10.000 Tolt. I = 11.02 A and the voltage measurement is 2.20 volt, and on the oplimizalion ADPS are l ' = / k T. I = 100 A. The oplimizalion IDPS and ADPS /sarameter fo r eleclron source plasma cathode eleclron source lo result on the image plasma cathode eleclron source on PSTA Batan Yogyakarta.
Key words ignilor. pulses IMB. plasma chatode
PENDAHULUAN
P
ada tahun 2000 di Pusat Sains Teknologi Akselerator. B A T A N Yogyakarta lelah dirintis pembuat
an Mesin Berkas Elektron (M B E ) 350 kV/IO m A untuk iradiasi bahan dan dikembangkan MBE lateks. MBE digunakan untuk mendukung pengolahan hasil perta
nian, obat-obatan, pelapisan, sterilisasi dll. Sedangkan MBE lateks untuk pengolahan karet alam. Perangkat
MBE merupakan perangkat yang besar (dengan arus kecil) untuk industri skala besar dan memerlukan sistem pendukung komponen serta ruangan yang cukup besar. Saat ini dilakukan rintisan perakitan M BE pulsa (Sumber Elektron Katoda Plasma/ SEKP), keuntungan M BE pulsa komponennya lebih kom
patibel. ruangan yang diperlukan tidak luas dan banyak manfaatnya dan harga awal dan perawatan lebih murah dibanding MBE.
Prosiding Pertemuan dan Presentas illm iah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
Yogyakarta. 10-11 Juni 2014
70 ISSN 0216-3128 Aminus Salam, i/kl\
Untuk mewujudkan MUK Pulsa dilakukan opti- masi sistem SEKP. yaitu sistem peniieu/IDPS. sistem catudaya/ADPS. sistem grid. sistem vakum, penentuan material elektroda. sistem ekstraksi berkas elektron dan sistem kerangka. Dalam melakukan optimasi parameter IDPS untuk menghasilkan spot plasma maka ditingkatkan kemampuan sistem U.IT. SC'R dan sistem peningkatan tegangan (trafo inti l'erit). Dengan melakukan optimasi IDPS diharapkan dapat diperoleh tegangan keluaran IDPS adalah > 9kV dengan lebar pulsa >4 p detik, arus spot plasma 10 A . pada ADPS V
= I kV. I = I00A lebar pulsa > 100 p dt Untuk itu dibahas optimasi parameter sistem IDPS dan ADPS untuk sumber elektron katoda plasma.
Optimasi parameter IDPS yaitu dengan mela
kukan peningkatan kemampuan UJT. SC'R dan trafo Jlyback inti ferit. Untuk trafo flyb a ck inti l'erit akan digunakan trafo yang diameternya paling besar yang ada dipasaran dan ditingkatkan jum lah lilita n serta besar kawat yang digunakan.
Untuk optimasi parameter ADPS agar dapat diperoleh tegangan keluaran 1000 volt, arus 100 A dan lebar pulsa 100 p dt telah dilakukan optimasi sistem trafo untuk masukan pada rangkaian LC untuk menjaga kestabilan keluaran sistem ADPS yaitu dengan menggunakan c a p a silo r bank untuk menghin
dari discharge sebelum rangkaian L.-C. demikian juga dilakukan penyearah arus keluaran dari rangkaian L - C' dengan menggunakan diode HDB2.5.
Dengan melakukan optimasi parameter IDPS dan ADPS pada SEKP sistem "D U E T " diharapkan dapat dihasilkan berkas elektron pada SEKP yang optimal.
Untuk menghasilkan berkas elektron juga sangat perlu diperhatikan sistem pengkabelan. karena kabel katoda dan anoda harus saling diisolasi supaya tidak terjadi lueutan di luar tabung.
DISKRIPSI SISTEM IDPS DAN ADPS
Sistem IDPS dan ADPS merupakan bagian dari sistem sumber elektron katoda plasma. Prinsip sumber elektron katoda plasma y ang diraneang dengan aeuan sistem DUET seperti tampak pada Gambar I.
Sistem Catu Daya lueutan ignitor IDPS dan sistem eatu daya tegangan pulsa ADPS merupakan satu kesatuan (satu pasang) pada sistem mesin berkas elektron katoda plasma dengan menggunakan sistem DUET. Sistem D UET terdiri dari beberapa bagian yaitu bejana plasma sistem anode berongga yang mempunyai dua sistem elektrode ignitor pembentuk spot atau lucutan permukaan di sisi kiri dan kanan, dengan grid yang dipasang di bawah dinding bejana yang juga berperan sebagai anode untuk menghasilkan plasma, sistem vakum, materi I bahan sumber elektron katoda plasma, sistem ekstraksi berkas elektron.
KwaiTlifc Flarmi
i * i
.
Tegangtn
JerideU fi/Be
Gambar I. Sumber elektron sistem dua sumber
•D U E T '
Dengan kerja IDPS dan ADPS yang optimal akan menghasilkan berkas elektron pada ruang plasma dalam anoda berongga sehingga berkas elektron yang optimal akan lerekstraksi melalui grid. maka berkas elektron dapat dimanfaatkan untuk kesejahteraan ma
syarakat Indonesia.
PERANCANGAN SISTEM IDPS
Sistem IDPS (Ignitor Dicsharge Power Supply) merupakan sistem pemicu untuk terjadinya spot plasma, sistem IDPS terdiri dari Sistem UJT. SCR.
dan trafo tegangan tinggi flayback inti ferit adalah sebagai berikut :
Sistem UJT (Unit Junction Transistor)
UJT adalah sistem rangkaian yang dapat menghasilkan pulsa tegangan rendah (bentuk gelom
bang kotak), untuk memperoleh frekuensi yang dikehendaki dari I Hz s/d 50 Hz dengan mengatur potensiomeler (R I dan R2). komponen elektronik yang diperlukan terdiri dari R. C dan transistor. Pulsa gelombang kolak sebagai keluaran dari sistem UJT akan digunakan sebagai masukan pada sistem SCR.
Gambar 2. Gambar rangkaian sistem IDPS
ProsidingPertemuan dan Presentasi Ilmiah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
Yogyakarta. 1 0 - 1 1 Juni 2014
Amirws Saloni.Jkk ISSN 0216-3128 71
Sislem kerja rangkaian l IJT akan memberikan pulsa tegangan yaitu setelah kapasitor Cj terisi muatan setelah melalui tahanan R| dan R potensiometer. waktu pengisian kapasitor direlasikan
(penyisian kapasMni ( I = 5( R ) "T R|micnsitiincn‘i )C) ( I ) Jadi setelah beda waktu l,*,,k.,,,asm,, < i terjadi pulsa baru demikian seterusnya. Maka besarnya frekuensi pengulangan adalah
- * '(p e n g is ia n kapasm u f l ( — I
Untuk mengetahui berapa daya l’ dari tahanan RI dan K potensiometer yang dibutuhkan, diperlukan relasi sebagai berikut
p = \ f c l v ? o )
dengan : V i adalah tegangan kapasitor R: - R,= 100 n
Trafo OT240 dengan perbandingan 1 : I Untuk Cj = 0 .3 pF dan frekuensi 50 Hz maka dapat diperoleh parameter R|. Rpownuunwief dan dayanya berdasarkan persamaan ( I ) nilai R, dan Rpoienswmoer adalah :
(R j + Rpolensiomeiei) “ _ I O.J A Q (4) . / ^ C ,
Dan dayany a adalah
p = - / C . V
2 = 0,0012
W 2Sistem SCR (Silicon Controlled Retifier)
SCR adalah merupakan sistem rangkaian yang berfungsi sebagai penguat tegangan/daya pulsa gelombang kolak dari UJT. sebagai pendukung pada SCR diperlukan transistor 2N2646 dan B C 141. diode, kapasitor dan R.
Trafo Inti Ferit
Trafo inti ferit digunakan sebagai penguat yang berfungsi memperbesar tegangan keluaran dari SCR.
untuk menentukan jum lah kawat lilitan pada trafo inti ferit dengan V blas 300 V. tegangan yang diperlukan 9 kV . arus 10 A . lebar pulsa 4 pdl dan frekuensinya 50 Hz. maka dapat diperoleh perbandingan lilitan sekunder (N |) dengan primer ( NU) pada trafo T ; adalah
---
9000
.50300
(0)Energi keluaran ElU„ adalah
E«.t = V ou, x ioul x t = 9000 x 10 x 4 x I O* = 0.36 (7) Berdasarkan kekekalan energi, maka
E kapasitor = ‘2l C ;V 2 buls = EoUt = 0.36 J (8)
Maka
„ 2.v 0.36 2.v 0,36 „ „
C , = --- ;--- = --- r — = 8 p F
V 2 h,,.,
300-
(9)Untuk frekuensi 50 Hz. maka besarnya R5 adalah i
R-, = - = s o o n p • 3'810
dan dava dari tahanan atau diode adalah P = f X 0 . 3 6 = I X W
(10)
( I I )
Pada keluaran dari trafo T ; dikenakan kapasitor C3 y ang besarnya adalah
C- C, 8
.ylO-6
N 2 ~900
(12)
Sehingga dengan parameter yang diperoleh diatas gambar rangkaian sistem IDPS adalah sebagai berikut
Gambar 3 : Gambar rangkaian IDPS dengan parame
ternya
Dari Gambar 3. pada sistem IDPS diharapkan pulsa berbentuk pulsa teredam kritis dengan tegangan keluaran IDPS 9 kV . lebar pulsa yang sempit (sekitar 4 p detik) dengan arus yang yang semakin besar.
Untuk memperoleh waktu operasi IDPS kiri dan kanan supaya optimum/serempak akan dilakukan pengujian sistem IDPS dengan menggunakan I unit IDPS dengan 2 trafoJlyback pada Gambar 4.
Prosiding Pertemuan dan Presentas illmiah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusal Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
12 ISSN 0216-3128 Aminus Salam, dkk
I
i h
■ Eleklroda
5
T F I (<l> inti ferit 1.5
SCR
, i
“ ■sf
Eleklroda
TF2 (O inti terit 1.5 Gambar 4 : Gambar sistem IDPS
Dalam mengatasi agar diperoleh gelombang teredam kritis maka akan dipasang beban R sebelum trafo flyback, di mana R sebagai fungsi g. dan agar teredam kritis maka (j = 1. dengan parameter (, = u/mu a = R/2L. dan (1)0= l/V LC . "
‘ 0)„ 2 L
c
i = ^ - V Z c 2 L 2L = RyfLC
R = - 2 L = ^ = , I Z I i / I V Z c v^TF V /.c V r
Untuk C - 1 pF dan L, = 82 p H maka nilai R yang dibutuhkan acar pulsa keluaran IDPS teredam kritis :
- > r ~
R = 2,1— - - — = 2782 =-- 18,1 I0 7 Q
1 x 1 0 ”
Grafik terjadinya teredam kritis dari fungsi g. disajikan pada Gambar 6
•200 -i , |
0 i S 12 16
lim e (secotKJs)
Gambar 6. Grafik arus sebagai fungsi waktu dengan variasi Q
ADPS (A r c Discharge Power Supply)
ADPS/Catu Daya Generator plasma merupakan salah satu bagian pada sistem sumber elektron berbasis katoda plasma dengan menggunakan sistem DUET.
Sistem ADPS terdiri dari sistem Trafo 220 V menjadi 1000 V. sistem rangkaian L.C dengan dioda tegangan tinggi, arus tinggi dan frekuensi tinggi. Keluaran
ADPSI dan ADPS2 dengan tegangan masukan dari satu tegangan keluaran trafo I000 V. Sistem ADPS dengan keluara I kV. arus I00 A dan lebar pulsa I00 p delik bersama keluaran dari IDPS akan membentuk berkas elektron.
PERANCANGAN SISTEM ADPS/CATU DAYA Perancangan Sistem ADPS/catu daya meliputi sistem trafo dan sistem rangkaian LC,
1. Sistem Trafo
Sistem Trafo digunakan sebagai tegangan masukan rangkaian LC pada rangkaian catu daya generator plasma sumber elektron katoda plasma diperlukan trafo dengan keluaran 1000 w a tt/1000V olt. Untuk ini dilakukan pembuatan trafo/merangkai kembali trafo dari trafo tegangan masukan 220 volt tegangan keluaran 90 volt. 10 Ampere menjadi trafo tegangan masukan 220 volt dengan tegangan keluaran 1000 v o lt/1000 watt, yaitu dengan menghitung panjang inti besi, tebal kern dan luasan kern maka dapat menentukan diameter kawat primer dan diameter kawat sekunder. Pada trafo daya sekunder 1000 watt/1000 volt, dapat ditentukan parameter-parameter sbh :
Arus sekunder: /- - P» _ ^ ^ dan
‘ v, 1000 ' Daya Primer Pp = 1.25 .v 1000 =1250 W Arus Primer / - LlL - * - 5 j
’’ I „ 220 ' Arus Sekunder / _ _£». _ * _ j ^
’ K I 000 '
Sehingga dapat dicari panjang penampang inti besi dan tebal kern sbb :
- Inti besi ditentukan panjang penampang inti b : , 1.5 x Dayu Prim er
n = ■ --- -— --- —
V 9.9
f 1,5 .v 1000
= 9.9
= 5.7 cm Tebal inti kern h :
0.6561 5.7 0.6561
= 9.7 cm
Dengan telah diperoleh panjang penampang inti kern dan tebal kern dapat diperoleh luas penampang kern sbb :
ProsidingPertemuan dan Presentasi Ilmiah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
Yogyakarta. 1 0 - 1 1 Juni 2014
Iminus Salw u.Jkk ISSN 0216-3128 73
Luas penampang A : A = b x h
= 5.7 x 9.7
= 55.29 cm’
Diameter kumparan primer trafo dp i l r 0.7 X 1.6 mm
Diameter kumparan sekunder J . = 0.7 x ^ 7 7 = 0.7 mm Jumlah lilitan primer
Jumlah lilitan sekunder N, =VS x ^ j + IO%
2. Sistem Rangkaian LC
Untuk sumber daya lueutan busur DUET digunakan rangkaian LC. sebelum rangkaian l.C dipasang capasilor C dan resistor R. dan selelah rangkaian L - C dipasang diode sebagai penvearah (serta sebagai pengaman keluaran tegangan pulsa).
Tegangan 220 V sebagai masukan pada trafo dengan tegangan keluaran 1000 V \ang digunakan sebagai tegangan masukan pada dua buah rangkaian L-C sehingga tegangan pulsa keluaran ADPSI dan ADPS 2 adalah IOOOV. sedangkan pada keluaran anoda dan katoda dipasang komponen diode dimana pada tegangan masukan diperlukan trafo 220 volt dengan keluaran 1000 volt.
Andaikan teganean masukan V. = 1000 V. I = 100 A dengan t = I O Jdetik
rangkaian sistem catu daya generator plasma berbasis katoda plasma yang terdiri dari sistem trafo dengan ditentukan lilitan primer 416 dan lilitan sekunder 1136. rangkaian LC (dilengkapi dengan tahanan R, capasilor dan dioda d) dimana C = 0.1 p F/ 1.2 kV dan I. = 90 p I I dimana kapasitor dan induktor masing niasing berjumlah lima buah seperti Gambar 7
Gambar 7. Gambar sistem rangkaian ADPS
TATA KERJA
Dalam melakukan uji IDPS dan ADPS pada sistem katoda plasma untuk memperoleh optimasi parameter IDPS dan ADPS. pada sistem IDPS satu rangkaian IDPS dipasang dua trafo Jlybaek inti feril untuk keluaran IDPSI dan IDPS2 dengan tujuan dapat diperoleh dua pemicu yang karakteristiknya sama.
Dalam melakukan uji IDPS flayback inti ferit IDPSI dengan diameter <l> 1.5 cm dan flayback inti ferit IDPS2 dengan diameter d> 1.3 cm (dikarenakan untuk memperoleh flayback inti fe ril diameter <t> 1.5 cm sangat sulit) dan dapat dihasilkan gelombang teredam kritis (terpenuhi £ = l). Untuk sistem ADPS optimasi parameter ADPS dilakukan dengan menggunakan gambar dimana satu keluaran dari trafo sebesar 1000 volt digunakan untuk masukan dua buah sistem rangkaian L-C sehingga tersusun keluaran rangkaian ADPSI dan ADPS2.
maka Pl =
y,.
lucu l an
= I 0 f t Jika n = 5. maka T = 2 .2 pL n C ,
____ 1 0 ^ _____
~ 2.2 x 10 x 5
= 0 .9 p F
E‘| = C ; = ... = C 5 L 1 = L : = ... = L5
Untuk C, = 0.1 pF maka L, = p \ C, = 90 pH
Dari hasil penentuan jenis trafo dan hasil jum lah lilitan primer, sekunder serta penentuan komponen elektronik yang diperlukan maka dapat dilakukan rancangan
Uji sistem IDPS
Dalam melakukan uji sistem IDPS dengan beban dan tanpa beban dilakukan terlebih dahulu menyusun rangkaian IDPS yaitu dari melakukan perakitan dari piranti rangkaian IDPS dan pemasangan alat ukur
\ang diperlukan >aitu CRO.
Sistem rangkaian IDPS adalah sebagai berikut
U .
■fL <S ►
Hr. L
y? J“ i ... )---
’ $«<• :j £ i-.-os.
. t
Gambar 8. Gambar ranekaian sistem IDPS
Prosiding Pertemuan dan Presentas illmiah-Penelilian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator • BATAN
74 ISSN 0216-3128 Amitmu Salam, clkk
Pada Gambar 8 rangkaian sistem IDPS sebagai pembangkit gelombang pulsa adalah sistem UJT dengan menggunakan 2N2646. B C I4 I dan komponen R dan C dengan diatur tahanan r variabel sehingga dapat menghasilkan gelombang pulsa, keluaran dari sistem UJT diperkuat oleh trafo OT240 (1:1) dan digunakan sebagai masukan pada SCR diperkuat tegangannya sebesar 300 V o lt sehingga pada keluaran SCR tegangannya menjadi berlipat. Keluaran pada SCR supaya menjadi lebih tinggi hingga orde kV diperlukan flyback inti l'eril diameter <l> 1.5 cm
Uji sistem ADPS
Sistem ADPS merupakan sumber daya tegangan tinggi dengan komponen utama rangkaian L-C sehingga diharapkan tegangan keluaran ADPS dalam bentuk gelombang pulsa (kolak). Hasil pengukuran dapat diamati dengan menggunakan CRO. gambar rangkaian ADPS adalah sebagai berikut :
...
Gambar 9. Gambar sistem rangkaian ADPS Untuk memperoleh sumber tegangan tinggi bentuk pulsa/ADPS diperlukan tegangan 1000 volt yang diperoleh dari sebuah trafo dengan tegangan masukan 220 volt. Untuk mengubah trafo dengan masukan 220 volt dan keluaran 1000 volt yaitu dengan menentukan jumlah lilitan kawat primer dan sekunder pada trafo dengan pemilihan diameter kawat primer dp
= 1.6 mm dan diameter kawat sekunder ds = 0.7 mm.
Keluaran dari trafo sebesar 1000 V disambungkan dengan C (capasilor bank) yang berfungsi untuk menstabilkan muatan listrik yang kemudian dihubungkan dengan 2 buah rangkaian LC (C' = luF dan U = 82 p i l ). sebagai penahan pulsa sang sangat eepat pada keluaran rangkaian LC’ maka digunakan diode H DB 2.5 yang mempunyai spesifikasi untuk tegangan tinggi, arus tinggi dan frekuensi tinggi.
Seperti halnya pada sistem keluaran IDPSI dan IDPS2 maka pada keluaran sistem ADPS juga dibentuk keluaran ADPSI dan ADPS2. sehingga IDPSI berpasangan dengan ADPSI dan IDPS2 dengan ADPS2 sehingga kerja masing-masing pasangan dapat menghasilkan spot plasma yang sama pada sisi kiri dan kanan pada SEKP sistem DUITI
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk melakukan uji IDPS dan ADPS. terlebih dahulu disusun rangkaian sistem IDPS dan ADPS.
IDPSI dengan ADPSI dan IDPS2 dengan ADPS2 kemudian di set yang dilengkapi peralatan pendukung seperti CRO. power supply. sistem vakum. Rogowski co il dll. Dari uji IDPS dan ADPS tanpa diode HDB2 (dengan diode BY399) serta dengan diode (diode HDB2.5) diperoleh data yang disajikan pada Tabel I dan 2 dan gralik yang disajikan pada Gambar 10 s/d Gambar 18.
U ji IDPS dan ADPS tanpa menggunakan diode Tabel I : fabel data hasil u ji IDPS arus lucutan busur
plasma (tanpa diode) diameter <1> 1.5 cm No Spot l’lusma Elckiroda
Kiri
Spoi Plasma Elektroda Kanan
V(V) KA) t(p s ) V(v) KA) i(p s )
I 1.88 I0.36 32 2.24 12.34 35
2.0 11.02 33 2.0 11.02 33
2.08 11.45 36 2.0 11.02 33
I abel 2 : I abel data hasil uji ADPS arus lucutan busur plasma (tanpa diode) diameter Flyback inti l'erit <l> 1.5 cm
No ADPS Kanan ADPS Kiri
V(V) l(A) t (us) V(V) KA) x (ps)
1 7.6 156.79 88 7,80 160,91 84
6.0 123.78 85 6.4 132.03 83
3 5.8 119.65 84 6.0 123.78 85
Grafik hasil uji APDS tanpa diode
Gambar 10 : Gambar tampilan tegangan spot plasma sistem DUITI pada permukaan katoda kiri ( 1 = 2 V ) sistem IDPS
ProsidingPertemuan dan Presentasi Ilmiah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
Yogyakarta. 1 0 - 1 1 Juni 2014
Aminus Salam ,i/kk ISSN 021 (i • 3128 75
Gambar I I : Gambar tampilan tegangan spot plasma sistem D I ll£ T pada permukaan katoda kanan ( l ' = 2 V ) sistem IDPS
Gambar 12. Tegangan busur plasma sistem DUET pada permukaan katoda kiri ( f ' = 6.10 V) sistem ADPS.
Gambar 13. Tegangan busur plasma sistem DUET pada permukaan katoda kanan (T = 6.0 V) pada ADPS.
I ji IDPS dan ADPS menggunakan diode
Dilakukan pengujian IDPS dan ADPS sumber elektron katoda plasma sistem D UET dengan diameter Flyhack inti fe ril d> 1.5 cm dan dilakukan simulasi PFN (pnlse per/orm ing network) untuk mempredeksi keluaran ADPS lebar pulsa dan tinggi pulsa lucutan plasma dari hasil di atas yang tidak menggunakan diode, untuk itu uji ADPS dilakukan dengan dirakit komponen diode sehingga dari uji ADPS dapat dihasilkan data yang disajian pada table 3 dan lable 4.
Tabel 3 label data hasiluji ADPS arus lucutan busur plasma (dengan diode) diameter Flyback inti feril <1> 1.5 cm
No ADPS Kailan ADPS Kiri
V(V) KA) I ()IS) V(V) KA) t
(MS)
I 6.0 123.78 85 I.80 119.65 84
-> 5.2 I07.28 95 5.8 107.28 98
3 5.0 103.15 96 5.8 119.65 96
label l label data hasil uji IDPS arus lucutan busur plasma (dengan diode) diameter Flyback inti feril <l> 1.5 cm No S pol P asma Flektroda
Kaitan
Spot Plasma Flektroda K iri
V (V ) K A ) t (ps) V (v) K A ) K p s )
1 2.0 33 1 1.02 2.08 36 11.46
2 3.76 40 20.72 3.56 41 19.61
3 2.21 11.68 33 2.12 11.68 35
Dari hasil simulasi PFN seperti ditunjukkan pada Gambar 14 scope I teramati arus keluaran PPN, sedangkan scope 2 teramati arus balik pada diode terpasang sehingga dengan pemasangan diode pada rangkaian PFN menghasilkan sinyal terpotong (kurva tertinggi seperti sang diinginkan), tetapi diode mendapatkan arus balik 60 A. Pada pembebanan kapasitor sinyal keluaran berubah menjadi pulsa.
Untuk mengatasi pemasangan diode diperlukan diode dengan arus >60 A . untuk itu dilakukan pemasangan diode jenis HDB 2.5 dengan kapasitas arus hingga 150 A. G ratik hasil uji ADPS dengan menggunakan diode jenis I IDB 2.5 ditampilkan pada Gambar 15 s/d 18 .
Prosidmg Pertemuan dan Presentas illmiah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan danTeknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
76 ISSN 0216-3128 /Iminus Salam, dkk
Gambar 14 : Gambar Rangkaian LC dan grafik simulasi P F S'.
Gambar 15. G ra lik tegangan busur plasma sistem DUET pada permukaan kaloda k iri ( 1=6.0 V)
Gambar 16. Grafik tegangan busur plasma sistem DUET pada permukaan katoda kanan (V=5,8 V).
Uji IDPS dendan Diode
Gambar I7. Graliklegangan spot plasma sistem DUET pada permukaan katoda k iri ( 1 = 2.08 V ).
Gambar 18. G ralik tegangan spot plasma sistem DUET pada permukaan katoda kanan ( 1 = 2 V)
ProsidingPertemuan dan Presentasi Ilmiah-Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan l eknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akseleralor - BATAN
Yogyakarta, 1 0 - 1 1 Juni 2014
A m inus Sulam, dkk ISSN 0216-3128 77
KESIMPULAN
l'clah lakukan uji sistem IDPS dan ADPS pada sumber elektron katoda plasma sistem DUET, untuk menghasilkan optiniasi parameter IDPS dan ADPS pada SEKP dilakukan :
1. Keluaran dari sistem IDPS adalah satu unit UJ I dan SCR digunakan sebagai masukan dua trald Jlyback fe ri! (<l> 1.5 em ( jumlah lilitan N2 = N4 = 240 lilitan dan N l = N3 = 8 lilita n ) sehingga menjadi IDPSI dan IDPS2. diperoleh hasil uji IDPS V = 10 kV. lebar pulsa t = 40 pdelik dan I
= 20.72A (sebagai aeuan adalah V > 0 kV. t >
4p delik dan I = 10 A )
2. Pada sistem ADPS keluaran trald 1000 V olt . I A sebagai masukan dua buah rangkaian L-C ( O l pF. I. = 82 pi l. diode I IDB2.5) sehingga pada ADPS menjadi A D P S I dan ADPS2. Hasil uji ADPS V = 1000 V. I = I07.28A dan t = 98 p dt (sebagai acuan tegangan V = 1000 V. arus I =
100 A serta lebar pulsa x = 100 p dl).
3. Untuk optimasi parameter IDPS dan ADPS menghasilkan berkas elektron yang sama pada sisi k ir i( l) dan sisi kanan(2) maka dilakukan penyusunan IDPS dan ADPS seeara berpasangan yaitu IDPSI dengan A D P S I dan IDPS2 dengan ADPS2.
UCAPAN TERIMAKASIII
Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Prof. Drs. II. Sudjatmoko. S.U. dan Bapak Drs. Widdi Usada yang lelah memberikan arahan dan bimbingan dalam penulisan makalah ini.
serta kami ucapkan banyak terima kasih kepada Bapak llery Sudarmanto. Bapak Untung Margono dan Bapak—Ibu team SI KP yang lelah bersama-sama dalam melakukan uji sistem IDPS dan ADPS.
DAFTAR PUSTAKA
1. E F IM OKS. Generation o f large-cross-section beams in plasma-cathode systems. Lecmre nol e p a n 8. presenied in BAS 2011. Yogyakarta.
Indonesia. December 5th-9th. 2011
2. E F IM OKS. Law pressuredischarge f o r plasma eleclron source. Leclure nole p a ri 2. presenied
in BAS 2011. Yogyakarta. Indonesia. December 5lh-9lh. 201 I
3. E F IM OKS. Plasma C'alhode Electron Sources.
Physics. Technology. Applications. WILEY-VCH I 'eriag GmbH & Co. KGaA. Wienheim. 2006.
ISBN: 3-527-4063A-A
4. S. LEE. C onirol Electronics, i n Laser and Plasma Technology. Procces. OJ' llte First Tropical ( 'ollege on Applied Physics. W orld Scienlijic P iihlisliing Co Ple l.td. Singapore. 1085
5. " —..." M A l'H -LA B. The Language o f Tecltnical Compuling. Versi 7.0.0 l.9920(R I4).
Copy Pight 1984-2004. The Math Work. Inc.
\la y 06.2004
6. ITAS/TO. Vademekttm Elektronika. Percetakan P T G ra media. Jakarta. 1984
7. MILLM AN. H ALK!AS. M. BARMAWI dan M.O.
T J!A. Elektr
T ri M a rti j i A t mono
- Apakah di dalam plasma juga terbentuk daerah - daerah seperti cathoda dark space. kolom positif.
Faraday dan seterusnya, dan apakah ada relevansi dengan penelitian yang dilakukan?
- Bagaimana pengaruh tekanan gas isian terhadap besaran terukur, seperti arus berkas elektron dan lebar pulsa
Aminus Salam
- Pada ruang plasma dalam anoda berongga dengan adanya berkas elektron, d a ri sisi k iri dan kanan pada prinsipnya akan terjadi cathode dark space. kolom p o s itif Farrady cup dan lain- lainnya dan relevansi dengan penelitian disini itu ada. hanya saja yang kami lakukan dibatasi pada sistem IDPS dan APPS.
- Gas isian pada ruang plasma akan mem
pengaruhi adanya berkas elektron, hal la in yang mempengaruhi adalah dengan tingkat kevakuman dalam ruang plasma
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah - Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2014 Pusat Sains dan Teknologi Akselerator - BATAN
Yogyakarta, 10-11 Juni 2014
