PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
Awal dari akselerator tak lepas dari eksperimen Geissler seorang peniup Awal dari akselerator tak lepas dari eksperimen Geissler seorang peniup gelas yang mampu memvakumkan tabung gelas sampai 10
gelas yang mampu memvakumkan tabung gelas sampai 10-3-3 torr pada tahuntorr pada tahun
1860.
1860. DengDengan tabung lucuan tabung lucutan ini membawtan ini membawa dia a dia menmenemukemukan sinar katodaan sinar katoda, dan, dan ini
inilah lah memeruprupakaakan n aksakseleeleratrator or perpertamtama a yayang ng palpaling ing sedsederherhanaana. . EksEksperperimeimenn dengan akselerator ini kemudian dapat menghasilkan penemuan besar lainnya dengan akselerator ini kemudian dapat menghasilkan penemuan besar lainnya yaitu sinar-X oleh W. Rontgen (1895) dan penemuan elektron oleh J.J. Thomson yaitu sinar-X oleh W. Rontgen (1895) dan penemuan elektron oleh J.J. Thomson (1897).
(1897). Perke
Perkembanmbangan gan akseakselerator lerator selanselanjutnyjutnya a digudigunakan nakan pada pada penelpenelitian itian dasar dasar fisik
fisika a nuklnuklir, ir, untuk mempeluntuk mempelajari ajari reaksreaksi i partikpartikel-parel-partikel nuklir tikel nuklir dan dan strukstruktur tur nuklinuklir r (inti atom). Ini diperoleh pada tahun 1932 oleh Cockroft dan Walton pada tahun (inti atom). Ini diperoleh pada tahun 1932 oleh Cockroft dan Walton pada tahun 1932, dengan menggunakan proton 600 keV.
1932, dengan menggunakan proton 600 keV. Dalam perkembangan selanjutnyaDalam perkembangan selanjutnya berkas partikel yang dihasilkan oleh akselerator dapat digunakan untuk berbagai berkas partikel yang dihasilkan oleh akselerator dapat digunakan untuk berbagai keperluan aplikasi seperti diperlihatkan pada Gambar 1.
keperluan aplikasi seperti diperlihatkan pada Gambar 1.
Gambar
Sei
Seirinring g dendengan gan beberkerkembmbangangnya nya tekteknolnologogi i aksakseleeleratrator or yanyang g memelipuliputiti akselerator linier dan siklik aplikasi akselerator berkembang pesat dan menjamah akselerator linier dan siklik aplikasi akselerator berkembang pesat dan menjamah ber
berbagbagai ai bidbidang kehidang kehidupaupan n mamanusnusia. ia. TabTabunung g SinSinar-X meruar-X merupakpakan an tontonggaggakk sej
sejaraarah h aplaplikaikasi si aksakseleeleratorator r parpartiktikel el yanyang g memmempunpunyai yai damdampak pak sasangangat t besbesar ar terhadap kehidupan manusia.
terhadap kehidupan manusia.
Didalam kamus Ilmu Pengetahuan pengertian akselerator partikel menurut Didalam kamus Ilmu Pengetahuan pengertian akselerator partikel menurut ilmu fisika adalah mesin untuk meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan ilmu fisika adalah mesin untuk meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan dengan mempercepatnya di dalam medan listrik. Komponen utama akselerator dengan mempercepatnya di dalam medan listrik. Komponen utama akselerator terdiri dari sumber berkas partikel bermuatan atau injektor, sistem pemercepatan, terdiri dari sumber berkas partikel bermuatan atau injektor, sistem pemercepatan, sistem tabung hampa, dan sistem penanganan berkas partikel (sistem optik), sistem tabung hampa, dan sistem penanganan berkas partikel (sistem optik), iradiator target, dan sistem
iradiator target, dan sistem instrumentasi dan instrumentasi dan kendali. kendali. Dari uraian tersebut dDari uraian tersebut dapatapat dibay
dibayangkaangkan n bahwbahwa a akseakseleratolerator r memmempunypunyai ai kemkemiripan iripan dengdengan an kompkomponen onen TVTV yaitu adanya sumber elektron yang dipancarkan oleh filamen, sistem pemercepat yaitu adanya sumber elektron yang dipancarkan oleh filamen, sistem pemercepat berupa tegangan tinggi, lempeng vertikal dan horisonal bermuatan listrik, elektron berupa tegangan tinggi, lempeng vertikal dan horisonal bermuatan listrik, elektron berada pada keadaan vakum. Pada TV elektron berenergi ditembakan pada kaca berada pada keadaan vakum. Pada TV elektron berenergi ditembakan pada kaca pen
pendar dar sedsedangangkan kan padpada a aksakseleeleratrator or eleelektrktron on dikdikelueluarkarkan an ke ke atmatmosfosfer er untuntukuk keperluan proses radiasi seperti contoh Gambar 2.
keperluan proses radiasi seperti contoh Gambar 2.
Gambar 2: Skematik akselerator elektrostatik Gambar 2: Skematik akselerator elektrostatik
Berda
Berdasarkasarkan n medamedan n elektelektromaromagnet gnet yang yang digundigunakanakan, , sistesistem m pemepemerceprcepatat partik
partikel el dapadapat t dibeddibedakan akan menmenjadi jadi pempemercepercepat at elekelektrostatrostatik tik ((static static fieldfieldss) dan) dan pem
pemercercepaepat t eleelektrktrodiodinamnamik ik ((alternalternating ating fieldsfields). ). BerBerdasdasarkarkan an benbentuk tuk lintlintasasanan partikel, teknologi akselerator dibagi menjadi dua yaitu akselerator l
partikel, teknologi akselerator dibagi menjadi dua yaitu akselerator l inier dan siklik.inier dan siklik. Pada akselerator linier partikel dipercepat dalam sekali lintasan lurus oleh medan Pada akselerator linier partikel dipercepat dalam sekali lintasan lurus oleh medan elektrostatik atau RF yang terpasang pada struktur pemercepat. Pada akselerator elektrostatik atau RF yang terpasang pada struktur pemercepat. Pada akselerator linier pertambahan energi kinetik total partikel tergantung dari panjang struktur linier pertambahan energi kinetik total partikel tergantung dari panjang struktur pemercepat.
pemercepat. Oleh karena aOleh karena adanya tegangan danya tegangan dadal maka dadal maka untuk dimensi untuk dimensi struktur struktur pemercepat yang sama akselerator linier RF dapat menghasilkan energi kinetik pemercepat yang sama akselerator linier RF dapat menghasilkan energi kinetik partikel bermuatan yang jauh lebih besar dibandingkan dengan akselerator linier partikel bermuatan yang jauh lebih besar dibandingkan dengan akselerator linier elektrostatik.
elektrostatik.
Pada akselerator siklik partikel bergerak mengikuti orbit tertutup berevolusi Pada akselerator siklik partikel bergerak mengikuti orbit tertutup berevolusi berulang kali. Energi kinetik partikel yang sangat besar dengan mudah dapat berulang kali. Energi kinetik partikel yang sangat besar dengan mudah dapat dihasilkan, sesuai dengan jumlah pengulangan partikel ketika melewati medan dihasilkan, sesuai dengan jumlah pengulangan partikel ketika melewati medan RF. Bentu
RF. Bentuk akselerk akselerator siklik secator siklik secara garis besara garis besar dapat dibagar dapat dibagi dua jenis i dua jenis yaituyaitu aks
akseleeleratrator or memedan dan magmagnet net stastatik tik (si(sikloklotrotron) n) dan dan aksakseleeleratrator or memedan dan mamagnegnett tersinkronisasi (sinkrotron).
tersinkronisasi (sinkrotron).
Akselerator partikel bekerja berdasarkan interaksi partikel bermuatan dalam Akselerator partikel bekerja berdasarkan interaksi partikel bermuatan dalam meda
medan elektromn elektromagneagnet. t. PeraPeran medan elektromn medan elektromagneagnet t ini dimulaini dimulai sejak awal i sejak awal yaituyaitu ketik
ketika a partikpartikel el bermbermuatan dihasilkauatan dihasilkan n dalam suatu dalam suatu sumbsumber er pembpembangkit partikelangkit partikel be
bermrmuauatatan n atatau au ininjejektktoror, , sesebebelulum m didipepercrcepepat at lelebibih h lalanjnjut ut dedengngan an memedadann elektromagnet.
elektromagnet. Perkembangan Perkembangan teknologi pemercteknologi pemercepatan pada epatan pada akselerator sangatakselerator sangat menakjubkan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.
menakjubkan seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Berda
Berdasarkasarkan n jenis partikel jenis partikel akseakseleratolerator r yang yang diperdipercepacepat t makmaka a akselakselerator erator partikel dibagi menjadi dua yaitu akselerator ion dan elektron. Luaran akselerator partikel dibagi menjadi dua yaitu akselerator ion dan elektron. Luaran akselerator dapat berbentuk berkas ion atau elektron yang dicirikan oleh besarnya arus, dapat berbentuk berkas ion atau elektron yang dicirikan oleh besarnya arus, energ
energi i kinetkinetik, ik, dan dan profiprofil l berkaberkas. s. KarakKarakaterisateristik tik dari dari masinmasing-mag-masing sing paramparameter eter berkas ini sangat penting dalam aplikasi.
berkas ini sangat penting dalam aplikasi. Da
Dalalam m mememmpepelalajajari ri akakseseleleraratotor r papartrtikikel el didihahararapkpkan an pepembmbacaca a tetelalahh mempelajari dasar-dasar elektromagnetik atau listrik dan magnet serta mekanika mempelajari dasar-dasar elektromagnetik atau listrik dan magnet serta mekanika relativistik khusus. Satuan yang digunakan dalam membahas teori akselerator relativistik khusus. Satuan yang digunakan dalam membahas teori akselerator biasanya menggunakan satuan cgs (cm, gr, second) untuk melihat lebih detail biasanya menggunakan satuan cgs (cm, gr, second) untuk melihat lebih detail elektrodinamika partikel. Namun dan hal ini penulisan rumus berdasarkan satuan elektrodinamika partikel. Namun dan hal ini penulisan rumus berdasarkan satuan
mk
mks s (m(meteterer, , kgkg, , sesecocondnd) ) sesedadangngkakan n ununtutuk k peperhrhiruirungngan an bebesasararan n fisfisisisnynyaa meng
menggunagunakan satuakan satuan praktis yang umun praktis yang umum dipakaim dipakai. . SatuaSatuan praktis yang umumn praktis yang umum dipakai dalam akselerator untuk energi digunakan eV. Satu eV yaitu energi yang dipakai dalam akselerator untuk energi digunakan eV. Satu eV yaitu energi yang diberikan pada elektron jika elektron dengan muatan 1 e Coulomb melewati beda diberikan pada elektron jika elektron dengan muatan 1 e Coulomb melewati beda poten
potensial 1 volt sehinsial 1 volt sehingga gga memmempunypunyai energi 1,6ai energi 1,6022x1022x100-19-19 CV (JoulCV (Joule). e). SatuaSatuann
energi akselerator biasanya orde keV – TeV. Ingat k=10
energi akselerator biasanya orde keV – TeV. Ingat k=1033, M=10, M=106,6, G=10G=1099 dandan
T=10
T=101212. Satuan arus biasanya dalam orde ratusan nA – ratusan mA. n=10. Satuan arus biasanya dalam orde ratusan nA – ratusan mA. n=10-9-9, µ=10, µ=10 --6
6, m=10, m=10-3-3. Satuan potensial listrik dalam volt, . Satuan potensial listrik dalam volt, satuan medan magnet dalam Gauss,satuan medan magnet dalam Gauss,
satuan tekanan kehampaan dalam Torr, satuan daya dalam watt, satuan massa satuan tekanan kehampaan dalam Torr, satuan daya dalam watt, satuan massa dalam amu (atomic mass unit).
dalam amu (atomic mass unit).
Gambar 3: Perkembangan Teknologi
PRINSIP DASAR GERAK BERKAS PARTIKEL
Apabila suatu partikel bermuatan berada dalam medan elektromagnet maka partikel akan berinteraksi dengan medan elektromagnet sehingga partikel mempunyai gaya bekerja padanya yang diberikan oleh hukum Lorentz secara relativistik
F = q (E + v × B) (1)
F gaya Lorentz, q muatan partikel, v kecepatan partikel, c kecepatan cahaya, E medan listrik, dan B medan magnet. Kedua komponen gaya ini banyak digunakan dalam akselerator. Gaya dikarenakan medan listrik F = qE digunakan untuk mempercepat partikel sedangkan gaya dikarenakan medan magnet F = v × B digunakan untuk pembelokan atau pemfokusan partikel. Pada akselerator energi rendah gaya listrik juga dapat digunakan untuk pembelokan atau pemfokusan partikel.
Jika gaya Lorentz diintegrasikan terhadap waktu interaksi partikel dengan medan elektromagnetik maka akan diperoleh perubahan momentum partikel
Δ
p =
∫
F
dt (2)Sebaliknya jika gaya Lorentz diintegrasikan terhadap panjang lintasan maka diperoleh perubahan energi kinetik partikel
ΔE k
=
∫
F
ds
(3)Jika persamaan (2) dan (3) dibandingkan dengan mengingat d
s
= v dt, β = v/c maka relasi difrensial momentum dan energi kinetikc
β
dp
= ΔE k (4)Jika gaya Lorenta pada persamaan (1) dimasukan ke persamaan (3) dan mengganti d
s
= v dt maka diperolehΔE k
=
q∫
E
ds
+ q∫
(v x B )v dt (5)Dari persamaan (5) terlihat jelas bahwa energi kinetik partikel akan membesar jika medan listrik membesar dan percepatan terjadi pada arah medan listrik. Percepatan ini tidak tergantung pada kecepatan awal partikel, pada kecepatan
awal nol pun terjadi percepatan. Gaya Lorentz pada komponen kedua persamaan (5) tergantung kecepatan partikel. Arah gaya ini tegak lurus arah rambat partikel dan medan magnet. Dari persamaan (5) besarnya energi kinetik tidak tergantung pada medan magnet karena perkalian skalar (v x B )v = 0. Jadi keberadaan medan magnet hanya menyebabkan pembelokan arah gerak partikel.
Untuk partikel dengan massa-diam m yang bergerak dengan laju momentum p secara relativistik (v ≈ c ), p=γ mv maka gaya pemercepat partikel sama dengan gaya listrik yang diberikan oleh
F = d p/dt = (d
γ
mv )/dt = q E ,γ
= (1-β
2)–1/2. (6)
Selama pemercepatan, kecepatan dan faktor relativistik γ keduanya merupakan fungsi waktu, sehingga
d p/dt = m
γ
d v /dt + mv dγ
/dt , dγ
/dt = (d /dβ
)(1-β
2)–1/2d
β
/dt =γ
3(
β
/c)dv/
dt,dan persamaan gerak menjadi
F = d p/dt = m [
γ
d v /dt + vγ
3 (β
/c) dv/
dt ].Untuk gaya yang sejajar kecepatan
dp s/dt = m
γ
[1 +γ
2 (β
/c)v] dv s/dt = mγ
3dv s/dt, (7)sedang untuk gaya yang tegaklurus kecepatan, dv /dt = 0, sehingga
dpt /dt = mγ dv t /dt . (8)
Pada mekanika relativistik energi total partikel E= E k + E o maka energi kinetik
elektron dapat diperoleh dari rumus relativistik E k = (γ - 1) mc 2.
Medan E yang digunakan untuk mempercepat partikel dibangkitkan secara elektrostatis atau secara elektrodinamis yang akan dibahas dalam bab berikut.
PEMERCEPATAN BERKAS PARTIKEL
Berdasarkan medan elektromagnet yang digunakan, sistem pemercepat partikel dapat dibedakan menjadi pemercepat elektrostatik (static fields) dan pemercepat elektrodinamik (alternating fields).
A. Pemercepat elektrostatik
Dalam pemercepat elektrostatik partikel hanya dipercepat dalam sekali lintasan dalam medan elektrostik yang dibangkitkan dengan pembangkit van de Graaf/peletron secara mekanik atau Cockroft-Walton secara elektronik. Tegangan pemercepat maksimum yang diberikan tergantung tegangan-dadal (breakdown voltage) antar elektrode, dan dapat mencapai 20 MV jika digunakan gas bertekanan tinggi untuk menaikkan tegangan-dadal. Akselerator dengan system pemercepat elektrostatik merupakan jenis akselerator linier,
Gambar 4 : Generator Van de Graff
Generator Van den Graaff disebut juga sebagai generator sabuk muatan sesuai dengan komponen yang menjadi ciri khasnya. Ciri khas ini yaitu sabuk pembawa muatan seperti ditampilkan pada Gambar 4. Komponen utama generator Van de Graaff terdiri dari sumber DC pemacu (exciter ) sebagai sumber pemberi muatan, sabuk isolator sebagai sabuk pembawa muatan, puli dan motor sebagai penggerak, elektrode berupa sisir dari jarum sebagai pemuat dan pengumpul muatan, dan terminal sebagai penampung muatan.
Muatan listrik dibangkitkan oleh exciter melalui proses lucutan dengan tegangan DC sekitar 30 kV yang kemudian dipindahkan ke sabuk pembawa muatan melalui sisir elektrode di sisi puli yang di ground kan. Kemudian muatan oleh sabuk pembawa muatan dibawa ke terminal yang berbentuk bola dan terjadi pemindahan muatan melalui sisir elektrode pengumpul muatan. Tegangan
terminal (V ) ditentukan oleh jumlah muatan yang terkumpul (Q) dan kapasitansi terminal terhadap tanah (C ) dengan persamaan V = Q/C .
Secara ideal kenaikan tegangan terminal tidak terbatas yaitu jika tidak ada rugi-rugi muatan. Kenyataannya tegangan terminal terbatas dan terjadi suatu keadaan setimbang di mana arus pemuat sama besar dengan arus keluaran. Keterbatasan tegangan terminal disebabkan adanya dadal tegangan, dan hal ini dapat diatasi dengan gas bertekanan yang lebih tahan terhadap dadal tegangan, misalnya gas SF6. Generator Van de Graaff sangat menguntungkan untuk
penggunaan tegangan keluaran besar dan arus beban kecil.
Pada generator Cockroft-Walton seperti ditunjukkan pada Gambar 5 tegangan keluaran yang dihasilkan diperoleh dengan menggandakan tegangan masukan pelipat tegangan dari generator pulsa. Prinsip penggandaannya adalah dengan proses pengisian kapasitor sebagai pelipat tegangan secara paralel dan pelepasannya secara seri. Generator ini dapat menghasilkan tegangan keluaran s/d. 2.500 kV dan efisiensinya dapat mencapai 70 %. Struktur generator Cockroft-Walton secara garis besar mempunyai bagian-bagian sebagai berikut:
Gambar 5 : Generator Cockroft-Walton
•
Osilator RF
, berfungsi membangkitkan tegangan osilasi dengan frekuensi beberapa ratus kHz dan daya cukup besar untuk mengatasi kapasitas keluaran generator beserta rugi-ruginya.•
Transformator RF
, berfungsi meningkatkan tegangan keluaran osilator dari beberapa kV menjadi beberapa puluh kV untuk masukan pelipat tegangan.•
Rangkaian diode-kapasitor
, berfungsi sebagai rangkaian pelipat tegangan yang merubah tegangan AC (sinusoidal dari osilator) menjadi tegangan DC dengan potensial yang tinggi.•
Terminal
, berfungsi mencegah terjadinya lucutan atau korona dari bagian-bagian komponen di sisi ujung tegangan tinggi.6a 6b
Gambar 6. Contoh bentuk tabung akselerator buatanNEC.
a. Tabung akselerator tipe general purpose b. Tabung akselerator tipe high gradient
Tegangan pemercepat elektrostatik yang berupa tegangan listrik searah (DC) yang cukup tinggi dibagi dalam banyak elektrode pada tabung akselerator seperti ditunjukkan pada Gambar 6, supaya medan pemercepat lebih homogen dan tegangan antar elektrode lebih rendah. Tegangan tinggi pemercepat dipasang pada salah satu ujung tabung akselerator, sementara ujung yang
lainnya dipasang pada ground . Agar diperoleh gradient medan listrik yang homogen dan rendah sepanjang tabung akselerator dilakukan dengan sistem pembagi tegangan (voltage devider ) yang terdiri dari resistor dengan nilai ohm yang tinggi (orde mega ohm) sehingga beda potensial akan terjaga tetap antara dua buah elektrode.
Tabung akselerator merupakan komponen utama MBE yang berfungsi untuk mempercepat berkas partikel bermuatan yang dihasilkan oleh injektor sehingga dapat mencapai energi yang cukup tinggi sesuai dengan kebutuhan. Partikel bermuatan akan memperoleh energi yang sebanding dengan tegangan yang terpasang pada elektrode-elektrode tabung akselerator menurut persamaan:
5) ...( ... ... ... ... ... ... qV E =
dengan E energi partkel (eV), q muatan partikel (Coulomb), V tegangan terpasang (volt).
Sebagai contoh misalnya pada Mesin Berkas Elektron 300 kV/20 mA yang direncanakan dibuat di PTAPB-BATAN (Gambar 6a), dengan sumber tegangan tinggi tipe Cockroft-Walton. Simulasi lintasan elektron dengan menggunakan rumus relativistik (7) dan (8) diberikan pada Gambar 7. Rumus relativistik ini harus digunakan supaya pada ujung tabung pemercepat diperoleh energi kinetik elektron yang benar.
Gambar 7. Simulasi lintasan elektron dengan posisi awal r = 10, 8, 6, 4, 2, dan 0 mm dengan tangen arah awal 0.
B. Pemercepat elektrodinamik (siklik)
Untuk memperoleh energi pemercepat yang lebih tinggi tanpa dibatasi oleh tegangan-dadal, pemercepatan dapat dilakukan secara berulang (siklik) dalam
medan elektromagnet yang berubah secara siklik (elektrodinamik) dalam lintasan melingkar (sirkuler) maupun lintasan lurus (linear).
1. Pemercepat sirkuler
a. Siklotron
Siklotron pertama dibuat oleh E.O. Lawrence sekitar tahun 1930. Lintasan melingkar terjadi akibat medan magnet statis yang dipasang tegak-lurus lintasan partikel. Pemercepatan terjadi akibat medan antara 2 dees (Gambar 8) yang dipasang bolak-balik. Dari kesetimbangan antara gaya Lorentz akibat medan magnet statis dengan gaya sentrifugal akibat gerak melingkar (tegak lurus lintasan partikel sehingga berlaku persamaan (8), ruji lintasan melingkar diberikan oleh
ρ = γ mv /qB, (9)
B kuat medan magnet. Dari v = ω ρ , diperoleh frekuensi sudut medan bolak-balik atau gerak melingkar partikel
Gambar 8. Diagram sederhana siklotron.
ω = qB/γ m. (10)
Untuk partikel non-relativistik (γ ≈ 1) ruji lintasan sebanding dengan kecepatan v atau akar energi kinetik partikel dan ω praktis tetap. Besarnya energi kinetik
untuk non relativistik adalah
E k = (qBρ )2/2m (11)
b. Sinkrosiklotron
Untuk partikel relativistik, γ dalam persamaan (10) gayut pada kecepatan atau energi partikel sehingga supaya partikel selalu tepat dipercepat pada celah di antara dees maka frekuensi tegangan bolak-balik (ω ) harus disinkronkan sesuai dengan energi partikel (γ ).
c. Betatron
Dalam persamaan (9) ruji orbit ρ dapat dipertahankan relatif tetap jika medan magnet B berubah sesuai dengan v dan γ . Medan magnet yang berubah ini mengimbas medan listrik E sesuai persamaan Maxwell dalam satuan cgs.
× E = -(1/c ) d B/dt, (6)
sehingga terjadi medan pemercepat E melingkari medan magnet B yang berubah terhadap waktu. Prinsip ini digunakan untuk mempercepat elektron dalam betatron dan dengan ruji orbit ρ yang relatif tetap sehingga ruang-pemercepat elektron yang harus dihampakan dapat dihemat.
Gambar 9. Lintasan partikel dalam mikrotron.
c. Mikrotron
Dalam mikrotron pemercepatan dilakukan dalam ruang yang sama berulangkali dengan pemakaian 2 magnet pembelok 180° dengan medan magnet tetap Bo
sehingga ruji belokan akan bertambah sesuai dengan kenaikan energi partikel (Gambar 9).
d. Sinkrotron
Seperti pada mikrotron pemercepatan dilakukan dalam ruang yang sama berulangkali, tetapi dengan medan magnet pembelok yang kuatnya disinkronkan dengan energi partikel sehingga diperoleh ruji pembelokan yang relatif tetap dan ruang berkas partikel maupun magnet pembelok dapat dihemat (Gambar 10).
Gambar 10. Lintasan partikel dalam sinkrotron.
Pada sinkrotron pemercepatan partikel dilakukan dengan menambah percepatan partikel setiap kali melewati accereration cavity yang berupa RFQ. Adapun medan magnet sektor berfungsi untuk memandu agar berkas partikel tetap pada lintasan yang ditentukan dengan cara mensinkronkan besarnya medan magnet sektor dengan percepatan partikel setiap kali mendapat
pertambahan percepatan dari RFQ.
Pemercepat sirkuler umumnya dapat menghemat ruang karena lintasan partikel dibelokkan/disirkulasi dengan magnet pembelok. Jika partikel berenergi tinggi diperlukan medan magnet yang sangat kuat untuk membelokkannya, sehingga sering diperlukan magnet superkonduktor. Selain itu juga dipancarkan radiasi sinkrotron yang besarnya sebanding dengan 1/ρ , 1/m2, dan energi
pangkat 4 (E 4), sehingga sangat menghambat pemercepatan partikel bermasa
ringan seperti elektron. Hal ini tidak terjadi pada pemercepat linear, tetapi memerlukan ruang lebih panjang.
2. Pemercepat linear
Pemercepat linear siklik bekerja berdasarkan gelombang elektromagnet yang bergerak dalam ruang tertutup ke arah tertentu (TW , traveling wave) dalam pandu-gelombang (wave guide) atau bolak-balik membentuk gelombang-diam (SW , standing wave) dalam rongga (cavity ) pemercepat. Frekuensi gelombang yang digunakan dari order ratusan MHz (proton, ion) sampai beberapa GHz (elektron). Teknologi frekuensi tinggi hingga beberapa GHz yang diperlukan diperoleh dari pengembangan teknologi radar selama perang dunia kedua.
Gambar 11. Pemercepat-linear Alvarez.
a. Pemercepat linear Alvarez
(Gambar 11). Pemercepat ini baik untuk 0,04 < β < 0,4, misalnya CERN Linac 2 untuk proton 50 MeV, frekuensi 200 MHz.
b. Pemercepat pandu-gelombang
Contoh pemercepat pandu-gelombang terlihat pada Gambar 12, di mana medan yang terbentuk dalam pandu-gelombang mempercepat sekelompok (bunch) elektron atau ion yang bergerak dengan fase yang sesuai.
Gambar 12. Pemercepat-linear pandu-gelombang.
c. Pemercepat linear kuadrupol
Disebut juga pemercepat-linear kuadrupol-frekuensi-radio (RFQ linac, radiofrequency qua-drupole linear accelerator ). Pemercepat ini baik untuk ion kecepatan rendah β ≈ 0,01 dan selain memfokuskan (sifat medan kuadrupol, Gambar 13) juga mempercepat (dengan modulasi elektrode, Gambar 14) dan mengubah berkas-malar (continous beam) menjadi berkas-pulsa (bunches).
Gambar 13. Elektrode kuadrupol-listrik panjang dengan tegangan bolak-balik.
Gambar 14. Modulasi elektrode RFQ untuk mem-bangkitkan medan longitudinal.
KOMPONEN AKSELERATOR
Komponen utama akselerator baik yang menggunakan sistem pemercepatan elektrostatik maupun elektrodinamik adalah hampir sama yaitu terdiri dari :
1. Sumber partikel bermuatan/Injektor 2. Sistem pemercepat
4. Sistem vakum
5. Sistem iradiator (target)
6. Sistem Instrumentasi dan Kendali.
1. Sumber Partikel Bermuatan/Injektor
Sumber partikel bermuatan/Injektor berfungsi untuk menghasilkan partikel bermuatan seperti elektron dan ion. Jadi dari definisi ini ada dua jenis injektor yaitu sumber elektron dan sumber ion.
a)
Sumber elektron
Pada umumnya elektron diperoleh dengan cara memanaskan metal berupa unsur tungsten atau berupa paduan LaB6 dengan mengaliri arus listrik
orde amper dari suplai tegangan DC sehingga elektron pada atom-atom dari bahan tersebut dapat teremisi dan lepas dari ikatannya. Jenis sumber elektron yang menggunakan bahan padatan untuk menghasilkan elektron bebas disebut sumber elektron tipe termionik. Contoh skema dari sumber elektron termionik seperti ditunjukan pada Gambar 15.
Keterangan:
1. Flange dudukan katode DN 160 5. Katode
2. Baut Pengikat 6. Isolator
3. Teminal catu daya 7. Elektrode pemfokus
4. Perisai radiasi termal
Gambar 15. Sumber elektron, (a) Rangkaian sumber elektron, (b) Susunan sumber elektron
Bahan padat sebagai pemancar elektron pada sumber elektron biasanya dinamakan filamen atau katode panas, dan pemanasan filamen agar terjadi emisi termionik biasanya dilakukan dengan aliran arus listrik. Rapat arus jenuh emisi elektron mengikuti persamaan
Richardson-Dushmann
sebagai berikut:A adalah tetapan Richardson, ϕ adalah fungsi kerja (work function) yang nilainya tergantung pada jenis bahan filamen, k adalah tetapan Boltzmann (1,38x10-23
W.s.K-1), dan T adalah suhu filamen.
Sumber elektron termionik untuk akselerator mempunyai beberapa tipe tergantung bentuknya. Bentuk-bentuk ini dibedakan dari bentuk katode (emitor) dan bentuk anode (ekstraktor). Pada prinsipnya elektron juga dapat dihasilkan dari bahan gas namun sumber elektron ini masih jarang digunakan untuk kepentingan aplikasi.
b) Sumber ion
Sumber ion banyak jenisnya walaupun demikian secara umum suatu sumber ion terdiri dari 2 bagian pokok yaitu bagian penghasil ion atau ionisator dan bagian pembentuk berkas ion. Yang membedakan jenis sumber ion biasanya
) ...(1 ... ... ... ... exp 2
−
=
kT e AT J eT ϕadalah bagian ionisatornya. Sedangkan bagian pembentuk berkas ion pada umumnya sama atau mirip. Pemilihan jenis sumber ion untuk akselerator tergantung dari jenis bahan yang akan diionisasi. Untuk bahan berbentuk gas banyak digunakan sumber ion katoda dingin (Penning), sumber ion tipe radio frekuensi (RF), sumber ion multicups, dan sumber ion Duoplasmatron. Pada akselerator generator neutron karena yang akan dionisasi adalah gas deuterium umumnya menggunakan sumber ion RF sedangkan pada akselerator implantor ion untuk bahan gas menggunakan sumber ion tipe Penning dan untuk bahan padat menggunakan sumber ion katoda panas (jenis tumbukan elektron atau lucutan dengan menguapkan bahan padat). Berikut salah satu contoh skema dan prinsip kerja sumber ion RF seperti ditunjukan pada Gambar 16. Pada sumber ion ini atom gas dalam ruang ionisasi diionisasi menggunakan energi radio frekuensi. Dengan energi gelombang radio frekuensi, elektron bebas akan berosilasi dipercepat dan lepas dari ikatannya dan akan terjadi tumbukan antara elektron-elektron tersebut dengan atom-atom gas netral sehingga dapat mengionisasi atom-atom gas dan terbentuk plasma yang berupa ion gas dan elektron. Gelombang radio frekuensi yang digunakan biasanya mempunyai frekuensi antara 100 MHz s/d. 150 MHz dengan daya berkisar antara 10 Watt s/d. 1.000 Watt. Sumber elektron ini dapat digunakan untuk menghasilkan kerapatan plasma antara (108 s/d. 1011) cm-3 serta berkas ion yang dihasilkan sampai
puluhan miliamper. Sumber ion ini menghasilkan ion positip sehingga tegangan yang dipasang pada elektrode pendorong (repeler) adalah tegangan positip. Untuk meningkatkan efisiensi ionisasi, pada sumber ion RF juga dapat dilengkapi dengan medan magnet . Medan magnet dari elektromagnet digunakan untuk memperpanjang lintasan partikel bermuatan di dalam ruang ionisasi khususnya elektron, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan antara elektron dengan atom-atom di dalam ruang ionisasi lebih besar dan akibatnya proses ionisasi bertambah atau meningkatkan ionisasi. Disamping itu, medan magnet ini dapat memfokuskan plasma yang terbentuk di ruang ionisasi sehingga kerapatan plasma atau ion di depan celah (lubang ekstraktor) semakin tinggi dan ion yang dapat diekstraksi semakin tinggi.
Gambar 16. Prinsip dasar sumber ion RF[3]
2. Sistem Pemercepat
Pemercepatan partikel bermuatan telah dibahas dimuka. Dari uraian tersebut sistem pemercepatan dapat dipahami bahwa pemercepatan partikel memang unik. Namun perlu diingat apapun bentuk sistem pemercepatannya bahwa penambahan energi hanya dapat dilakukan dari gaya Coulomb. Fungsi RF ataupun medan magnet hanyalah bagian dari sistem pemercepatan. Pada sistem pemercepat RF penambahan energi dikarenakan adanya perubahan potensial positip dan negatip secara beraturan adapun fungsi magnet hanyalah sebagai pemandu (penyearah, pemfokus, tempat lintasan).
Pada pemercepatan elektrostatik, sistem pemercepat dibagi menjadi 2 bagian yaitu tabung pemercepat dan tegangan pemercepatan. Tabung pemercepat yaitu suatu peralatan yang digunakan untuk memberikan tambahan energi (mempercepat) pada partikel bermuatan (elektron atau ion) sehingga setelah keluar dari tabung pemercepat, partikel bermuatan tersebut telah mempunyai energi yang cukup sesuai dengan kapasitas sistem pemercepat. Sumber tegangan tinggi yang digunakan sebagai tegangan pemercepat pada akselerator elektrostatik terdiri dari beberapa jenis meliputi : transformator, generator Van de Graaff, generator Cockroft-Walton, generator Deltatron dan generator Dynamitron. Masing-masing jenis ini mempunyai keuntungan dan kerugian, sehingga dalam penggunaannya harus dipilih dan disesuaikan yang paling menguntungkan.
3. Sistem Optik
Sistem optik dalam akselerator terdiri dari sistem pemfokus, sistem analisator dan sistem pemayar. Sistem pemfokus digunakan hampir untuk
seluruh akselerator baik akselerator ion maupun akselerator elektron. Untuk sistem analisator biasanya digunakan pada akselerator ion, sedangkan sistem pemayar biasanya hanya digunakan pada akselerator elektron (mesin berkas elektron).
Sistem pemfokus berfungsi untuk memfokuskan berkas partikel (ion maupun elektron) agar berkas tersebut mempunyai lintasan sesuai yang diharapkan. Jika lintasan berkas tersebut tidak terfokus dan menyebar, maka akan menumbuk dinding-dinding di dalam akselerator dan dapat menyebabkan terjadinya panas serta kehilangan berkas partikel (ion atau elektron). Sistem pemfokus ada beberapa jenis atara lain: lensa Einzel, lensa kuadrupol dan pemfokus solenoid. Lensa Einzel dan lensa kuadrupol bekerjanya didasarkan medan listrik yang dibangkitkan oleh tegangan listrik yang diberikan, sedangkan pemfokus solenoid didasarkan pada medan magnet yang dibangkitkan oleh elektromagnet (kumparan solenoid). Untuk lensa Einzel dan lensa kuadrupol, besarnya energi partikel akan menentukan besarnya tegangan listrik yang diperlukan untuk memfokuskan. Tetapi untuk pemfokus solenoid, besarnya energi partikel akan menentukan arus listrik pada kumparan solenid. Skematik pemfokus solenoid dapat dilihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Lensa magnetik selenoid dan lintasan elektronnya
Sistem analisator biasanya berbentuk sektor magnet yang digunakan pada akselerator ion (implantasi ion) untuk memisahkan jenis ion agar jenis ion yang sampai pada target adalah ion tunggal. Prinsip kerja dari sistem analisator ion didasarkan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan elektromagnet.
Medan magnet ini digunakan untuk membelokkan berkas ion setelah dipercepat oleh tabung pemercepat dan diarahkan menuju target. Sudut pembelokan tergantung dari tenaga dan massa (jenis) ion serta besarnya medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet. Analisator juga dapat menggunakan medan listrik menggunakan lempeng elektroda sejajar, namun teknik ini tidak seteliti analisator magnet sehingga umumnya teknik ini digunakan hanya untuk depleksi ion atau elektron. Contoh skema sistem optik bentuk analisator seperti diperlihatkan pada Gambar 18.
Sistem pemayar biasanya digunakan pada mesin berkas elektron yang berfungsi untuk memayarkan (membelokkan) berkas elektron agar mempunyai jangkauan yang lebih lebar untuk iradiasi. Besar pembelokan berkas elektron
dalam sistem pemayar ± 30 0 dengan frekuensi beberapa puluh Hz bahkan
ratusan Hz agar menghasilkan iradiasi yang seragam. Bagian-bagian sistem pemayar meliputi: magnet pemayar, corong pemayar (scanning horn), jendela (window ) dan pendingin jendela. Magnet pemayar berupa kumparan elektromagnet yang berpasangan dan dipasang pada ujung corong pemayar. Tegangan listrik yang diberikan berupa tegangan gigi gergaji (segitiga) agar medan magnet yang dihasilkan dapat membelokkan berkas elektron dalam arah bolak balik.
a) b)
4. Sistem Vakum
Sistem vakum mutlak diperlukan pada akselerator untuk menghampakan udara yang berada dalam ruang vakum agar partikel bermuatan dapat bergerak dengan bebas hambatan. Sedangkan yang dimaksud hampa adalah suatu ruangan yang mempunyai kerapatan gas di dalamnya sangat rendah. Satuan yang lazim untuk memberikan besaran suatu kehampaan dinyatakan dalam satuan tekanan yaitu Torr (mmHg), Pa (N/m2) dan mbar. Sistem vakum
akselerator terdiri dari pompa vakum, ruang vakum, pipa-pipa penghubung, kran dan tera vakum. Untuk dapat mencapai kevakuman yang disyaratkan yaitu orde 10-6 -10-8 maka biasanya digunakan pompa vakum tinggi. Besarnya kecepatan
pompa vakum tinggi yang digunakan tergantung pada volume ruang vakum yang digunakan. Hal ini berkaitan dengan beban pemompaan. Makin besar volume ruang vakum, makin besar ukuran pompa vakum tinggi yang diperlukan.
Kehampaan suatu sistem diklasifikasikan menurut tingkat kehampaannya yaitu:
Kehampaan rendah s/d. 10-1 Torr
Kehampaan sedang < 10-1 Torr s/d. 10-4 Torr
Kehampaan tinggi < 10-5 Torr s/d. 10-7 Torr
Kehampaan sangat tinggi < 10-7 Torr s/d. 10-16 Torr
Dalam instalasi sistem hampa, untuk menghasilkan tekanan rendah (hampa), ada beberapa jenis pompa yang dapat digunakan antara lain :
1. Pompa mekanik (pompa rotari, pompa turbomolekular) 2. Pompa-uap (pompa difusi)
3. Pompa ionik.
Alat ukur kehampaan mempunyai dasar kerja dan jangkauan pengukuran yang berbeda, sebagai contoh alat ukur ini adalah manometer pirani (1 - 10-4 Torr),
manometer ionisasi katode dingin sering disebut manometer penning (10-2 - 10-7
Torr .), dan manometer ionisasi katode panas sering disebut manometer ionik (10-3
Gambar 20: Pompa Rotari
Gambar 21: Pompa Turbomolekular jenis horisontal
5. Sistem irradiator (Target)
Sistem iradiator/target untuk masing-masing akselerator berbeda-beda dan disesuaikan dengan aplikasinya. Sehubungan dengan adanya beberapa jenis akselerator dan sistem iradiatornya berbeda-beda, maka hanya dibicarakan untuk akselerator ion (implantor ion), akselerator elektron (mesin berkas elektron) dan generator netron.
Sistem iradiator pada implantor ion, untuk menempatkan sampel (cuplikan) yang diimplantasi dan di dalam ruang vakum. Pemvakuman sistem iradiator (tempat sampel) dapat dilakukan dengan pompa vakum tersendiri atau menjadi satu dengan pompa vakum dari implantor ion. Jadi implantor ion tidak menggunakan jendela (window ) untuk mengeluarkan ion ke atmosphir.
Sistem iradiator pada mesin berkas elektron dapat berupa konveyor untuk membawa target dari tempat preparasi (persiapan) menuju ruang iradiator (dibawah corong pemayar/jendela) sampai proses iradiasi. Sampel (cuplikan)
yang diiradiasi ditempatkan di atas konveyor (di udara atmosphir) dan berkas elektron dikeluarkan melewati jendela menuju sampel (cuplikan).
Pada generator netron, berkas ion deuterium ditembakkan ke target tritium untuk mendapatkan reaksi D-T sehingga menghasilkan netron cepat 14 MeV. Netron cepat ini yang digunakan untuk mengiradiasi sampel (cuplikan). Sistem iradiator yang digunakan berupa bejana untuk menempatkan sampel (cuplikan) saat diiradiasi yang berimpit dengan target tritium. Sistem iradiator pada generator netron dilengkapi dengan sistem pneumatik untuk mengirimkan dan mengambil sampel yang diiradiasi dan selanjutnya sampel dianalisa (dicacah) dengan multi chanel analisator .
6. Sistem Intrumentasi dan Kendali
Sistem instrumentasi dan kendali (SIK) dalam teknologi akselerator memegang peranan penting pada saat pengoperasian. Semua bagian utama akselerator mulai dari injektor, sistem pemercepat, sistem pemfokus berkas, sistem pemayar/pembelok berkas, sistem analisator berkas, sistem vakum, sistem pendingin, sistem iradiator/target, sampai dengan konveyor dapat dipantau dan dikendalikan secara otomatis menggunakan komputer yang terletak di ruang kendali. SIK pada sistem akselerator elektrostatik lebih sederhana dibandingkan dengan akselerator elektrodinamik khususnya pada akselerator sinkrotron.
JENIS AKSELERATOR
Penggolongan jenis akselerator memang unik, namun demikian umumnya penggolongan jenis akselerator dapat ditentukan dari bentuk lintasan, sistem pemercepatan, luaran berkas partikel, dari besar energinya dan bahkan aplikasinya.
Dari bentuk lintasan akselerator dibagi menjadi dua yaitu:
1. Akselerator linier : akselerator elektrostatik dan RF linac (linear accelerator) 2. Akselerator sirkular : siklotron, sinkrosiklotron, isokron siklotron, betatron,
mikrotron, sinkrotron.
Dari sistem pemercepatan yang dipakai dibagi menjadi dua yaitu:
1. Akselerator elektrostatik : Cockroft Walton, Van de Graaff, Dynamitron, Tandem Peletron, Transformator
2. Akselerator elektrodinamik: siklotron, sinkrosiklotron, isokron siklotron, betatron, mikrotron, sinkrotron, RF linac (linear accelerator)
Dari luaran berkas partikel dibagi menjadi tiga yaitu : 1. Akselerator elektron
2. Akselerator ion
3. Akselerator generator neutron
Dari aplikasi akselerator yang populer dibagi menjadi tiga yaitu: 1. Akselerator implantor ion untuk industri semikonduktor 2. Akselerator Linac untuk kedokteran
3. Mesin berkas elektron (MBE) untuk proses industri.
Pembagian akselerator berdasarkan energi dibagi menjadi tiga yaitu : 1. Rendah : ratusan keV – puluhan MeV
2. Sedang : ratusan MeV - GeV 3. Tinggi : puluhan GeV - TeV
Khusus untuk MBE mempunyai penggolongan energi sendiri berdasarkan aplikasinya yaitu:
1. MBE energi rendah (100 keV – 400 keV) dengan arus orde 1 - 20 mA. 2. MBE energi sedang (400 keV – 5 MeV) .dengan arus orde 10 - 100 mA. 3. MBE energi tinggi (5 MeV – 15 MeV) dengan arus orde 1- 10 mA.
Untuk memberikan gambaran jenis akselerator berikut ini disajikan jenis akselerator berdasarkan luaran akselerator yang terdiri dari akselerator generator neutron seperti ditunjukkan pada Gambar 17, akselerator implantor ion seperti ditunjukkan pada Gambar 18, dan akselerator elektron yang disebeut mesin berkas elektron seperti ditunjukkan pada Gambar 19. Ketiga akselerator ini kebetulan merupakan akselerator jenis elektrostatik jika didasarkan pada sistem pemercepatan atau akselerator linier jika didasarkan pada bentuk lintasannya. Prinsip kerja dari akselerator ini pada prinsipnya hampir sama. Pada generator neutron dan implantor ion partikel bermuatan berupa ion dihasilkan dari sumber ion kemudian ion didorong oleh tegangan positip menuju tabung akselerator untuk dipercepat selanjutnya berkas ion mengalami pemfokusan dan langsung ditembakan ke target tritium pada generator neutron sedangkan pada implantor ion berkas harus melalui analisator masa sebelum ditembakan ke target. Pada MBE partikel bermuatan berupa elektron dihasilkan oleh sumber elektron
kemudian didorong ke tabung akselerator, terus mengalami pengarahan dan pemfokusan sebelum dimayarkan(di scanning) untuk ditembakan ke target.
Gambar 22. Skema Generator Neutron
Gambar 24 Skema Mesin Berkas Elektron
MANFAAT AKSELERATOR
Akselerator partikel merupakan salah satu instrumen yang paling serbaguna yang dirancang para fisikawan. Mulanya akselerator partikel digunakan terutama untuk riset dasar fisika nuklir dan partikel namun kemudian banyak digunakan untuk keperluan aplikasi dalam bidang lainnya. Tabung Sinar-X yang merupakan tonggak sejarah aplikasi akselerator partikel sekarang ini mempunyai dampak sangat besar terhadap kehidupan manusia.
Seiring dengan berkembangnya teknologi akselerator yang meliputi akselerator elektrostatik (Vande Graff ,Tandem Vande Graff, Velicy, Cockcroft Walton, Dynamitron), akselerator linier (akselerator tabung hanyut, dan akselerator pandu gelombang), dan akselerator orbital (akselerator siklotron,
akselerator synchroton, akselerator synchro synchrotron, dan betatron) aplikasi akselerator berkembang dan menjamah berbagai bidang. Sampai saat ini akselerator partikel telah digunakan dalam bidang industri, kedokteran, bioteknologi, lingkungan, riset dasar dan aplikasi, alat analisis unsur yang ampuh, dan teknologi daya masa datang.
Aplikasi dalam bidang industri terutama yang menonjol dalam industri semikonduktor dengan menggunakan teknik implantasi ion, dan mikrolitografi dengan menggunakan berkas synchrotron untuk menghasilkan komponen elektronik terintegrasi yang mempunyai densitas tinggi. Juga dalam industri akselerator digunakan untuk proses iradiasi untuk memodifikasi sifat permukaan bahan berbagai material untuk menghasilkan bahan baru bersifat unggul. Disamping itu akselerator partikel telah digunakan untuk eksplorasi minyak bumi, pengawetan makanan, polimerasi plastik, dan sterilisasi alat medis.
Dalam bidang kedokteran aplikasi teknologi akselerator partikel dapat dikatakan mapan. Akselerator partikel digunakan untuk memproduksi radioisotop untuk keperluan diagnosis atau perlakuan, juga digunakan untuk terapi dengan menggunakan sinar X, sinar gamma, dan yang paling baru terapi menggunakan neutron, dan partikel bermuatan.
Berkembangnya bidang bioteknologi pada akhir dekade ini juga tidak luput dari sumbangan teknologi akselerator partikel. Dengan menggunakan radiasi partikel yang berasal dari akselerator memungkinkan merekaya genetik suatu tumbuhan yang sangat bermamfaat bagi kehidupan.
Dalam bidang lingkungan akselerator partikel berpartisipasi sebagai alat analisis unsur yang ampuh dengan menggunakan teknik PIXE, PIGE dan NRA untuk memonitor polusi lingkungan. Juga sedang dikembangkan teknik purifikasi limbah industri NOx dan SOx.
Akselerator partikel sampai saat ini masih digunakan sebagai alat riset yang ampuh baik riset dasar maupun aplikasi dalam bidang fisika mulai dari fisika partikel dasar sampai dengan fisika zat mampat. Akselerator juga digunakan dalam bidang lainnya sebagai alat analisis untuk mempelajari struktur kimia dan biologi dan sebagai alat analisa unsur kelumit.
Dewasa ini sedang dikembangkan akselerator sebagai bagian dari sistem pembangkit daya. Dalam hal ini akselerator digunakan menyediakan panas
tambahan untuk menyalakan plasma dalam reaktor fusi tokamak. Akselerator juga digunakan untuk transmutasi limbah nuklir umur panjang dari hasil reaktor
daya nuklir. Dalam proses ini memungkinkan dibuat suatu reaktor daya yang disebut accelerator driven reactor.
APLIKASI DALAM BIDANG INDUSTRI
Dalam bidang industri akselerator telah diaplikasikan dalam bidang berikut ini : fabrikasi semikonduktor & modifikasi sifat permukaan material, membuat membran dengan poros orde mikro, proses dengan radiasi (curing, cross-lingking, vulkanisasi, purifikasi, pengolah kayu, polimerisasi, sterilisasi alat medis, pengawetan makanan,), neutron well logging, mikrolitografi sinar X, dan analisis aktivasi lapisan tipis (Thin Layer Activation = TLA).
1. Fabrikasi Semikonduktor & Modifikasi Sifat Permukaan Bahan
Akselerator yang paling banyak digunakan untuk fabrikasi semikonduktor dan modifikasi permukaan bahan adalah pemercepat Cockcrof Walton atau Dynamitron dengan tegangan pemercepat dibawah 1 MV karena mampu menghasilkan intensitas berkas ion yang besar. Akselerator yang digunakan untuk keperluan ini dikenal dengan sebutan implantor ion. Bisa juga menggunakan akselerator Van de Graaff, Tandem Van De Graff, dan Siklotron.
a) Pembuatan Peralatan Semikonduktor
Lebih dari dua dasa warsa akselerator partikel telah digunakan untuk mengimplankan atom asing (boron, fosfor, arsenik, oksigen, nitrogen, dan carbon) ke semikonduktor wafer kristal untuk menghasilkan lapisan khusus dalam produksi peralatan semikonduktor.
Keunggulan teknik ini:
1. Berbagai jenis spesifik ion dapat di-implankan ke bahan semikonduktor. 2. Kedalaman dan dosis ion terkontrol.
3. Alat yang dibuat sekala pabrik akurat dan reprodusibel.
Trend implantasi ion :
1. Menggunakan energi orde MeV untuk menghasilkan rangkaian semikonduktor tiga dimensi.
2. Makin kecil peralatan semikonduktor yang dikehendaki maka tantangan prasat prekayasaan implantor makin canggih. (wafer termuati sehingga timbul stres elektrik dan rusak akibat listrik)
b) Rekayasa Permukaan bahan
Implantor digunakan juga untuk memodifikasi sifat bahan dengan cara mengimplankan atom asing tertentu misal N, Cr, B, Ti, Cr dalam metal sehingga terbentuk panduan lapisan tipis pada permukaan dengan konsentrasi dan kedalaman terkontrol sehingga diperoleh bahan unggul dan ekonomis. Keunggulan teknik implantasi ion bahwa cara ini tidak mungkin dilakukan dengan cara konvensional (termal). Paduan lapisan tipis ini mempunyai sifat yang sangat mengagumkan yaitu sangat keras, tahan korosi, dan tahan keausan. Perbaikan bahan bisa dilakukan secara lokal dan dapat dilakukan pada finishing work
b1. Aplikasi pada industri otomotip antara lain yaitu :
1. Memperbaiki unjuk kerja laher berkecepatan tinggi pada mesin jet agar tahan korosi zat cair.
2. Memperbaiki unjuk kerja poros engkol mesin atau seher agar tahan keausan dan korosi.
3. Memperbaiki unjuk kerja batang rotor helikopter agar tahan keausan dan keras.
b2 Aplikasi bidang lain :
1. Dalam bidang kedokteran untuk meningkatkan waktu penggunaan persendian tulang paha dan lutut buatan dengan cara meningkatkan ketahanan aus.
2. Pengerasan alat potong. Imformasi teknis :
1. Dosis ion : orde 1017 ion/cm2
2. Atom asing : B, C, N, Ti, Cr, Tl 3. Biaya teknik ini masih cukup mahal
2. Proses Dengan Radiasi
Akselerator yang sering digunakan Cockcrof Walton dan Dynamitron bisa juga Linac. dengan energi elektron tergantung aplikasi biasanya di atas 500 keV.
Bila partikel bermuatan (elektron) mempenetrasi material akan menyebabkan eksitasi dan ionisasi material sehingga terjadi hujan elektron energi rendah. Elektron-elektron ini dapat memutuskan ikatan molekul dan menciptakan tempat yang aktivitas kimia tinggi. Fragmen molekul bermuatan dan tak bermuatan akibat pemutusan ikatan mempunyai akitivitas kimia tinggi dan cenderung beraksi dengan cepat antar molekul atau dengan molekul lain. Hal ini memungkinkan melakukan berbagai proses kimia. Adapun jenis aplikasinya tergantung tenaga elektron. Akselerator yang untuk memproses bahan dengan irradiasi disebut Mesin Berkas Elektron.
Contoh Aplikasi Proses Radiasi :
1. Polimerasi monomer dengan iradiasi elektron. Dengan cara ini monomer yang diradiasi lebih kuat dengan faktor 100 kali dibanding tanpa radiasi. Energi elektron 1-5 MeV
2. Modifikasi kayu dengan menambah zat kimia pada permukaan dan iradiasi elektron untuk meningkatkan ketahanan mekanik, biologi, dan api. Energi elektron yang digunakan < 1MeV.
3. Cross-linking polimer dengan iradiasi elektron utk meningkat ketahanan terhadap pelarut organik. Misal untuk kabel, pipa polietilen yang ditempatkan pada lingkungan yang ganas. Energi elektron yang digunakan 1-5 MeV
4. Vulkanisai karet dengan cross-linking iradiasi elektron agar tahan panas, tahan pelapukan, tahan deformasi pada temperatur tinggi. Misal ban roda. Energi elektron 0.5 - 5 MeV.
5. Curing coating tinta atau pewarna pada metal atau kertas yang harus dicetak dengan kecepatan tinggi. Misal kaleng bir, pembungkus kado, pengepakan yang mengkilap. Energi elektron < 1 MeV.
6. Polietilen cross-linking dengan iradiasi elektron utk mendapatkan thermo-shrinkable material yg digunakan untuk pengepakan barang yang kuat. Misal pada HV TV. Energi elektron yang digunakan < 1 MeV
7. Sterilisasi alat kedokteran seperti sarung tangan. Energi elektron yang digunakan > 6 MeV
1. Pengawetan makanan seperti buah-buahan. Energi elektron yang digunakan > 6 MeV
3. Mikrolitrografi Sinar X
Akselerator yang digunakan adalah synchrotron yang portabel dengan energi ratusan MeV. Produksi rangkaian terpadu saat ini menggunakan foto-litografi yaitu suatu teknik mereplika pola dengan cara master mask diproyeksikan pada permukaan silikon wafer yang dilapisi photoresist. Dengan menggunakan cahaya tampak dan lensa yang kuat menghasilkan resolusi orde 0.5 mikrometer. Teknik ini hanya dapat mencapai 16 Mbit memori. Mikrolitografi sinar-X menggunakan foton sinar-X untuk mereplika master mask dan mampu memberikan resolusi orde 0.1 mikrometer. Teknik ini mampu menghasilkan 256 Mbit memori. Sinar-X berasal dari akseletator elektron sinkroton orde GeV yang didefleksikan oleh medan magnet. Mikrolitografi sinar-X yang portabel sudah digunakan oleh pabrik semikonduktor IBM di New York,USA.
4. TLA (thin layer activation analysis )
Akselerator yang sering digunakan siklotron, proton linac, synchrotron bisa juga Van de Graaff dengan energi proton lebih besar 10 MeV. Teknik ini
digunakan dalam industri otomotip untuk mendapatkan informasi suatu proses misal studi keausan dan korosi suatu komponen mesin (seher, dinding silinder, jaket air pendingin, dan housing wall ). Dengan bantuan teknik ini peneliti dan
insinyur dapat merekayasa komponen yang lebih unggul.
Prinsip kerjanya ialah komponen diradiasi dengan proton atau deuteron atau alfa pada energi 6-12 MeV pada arus s/d 10 mA sehingga terbentuk lapisan radioaktif berumur panjang dengan tebal sekitar 1 mm. Kemudian komponen dipasang pada mesin dan dioperasikan. Pengukuran keausan atau korosi dilakukan dengan mengukur aktivitas gamma yang terambil dari permukaan atau aktivitas sisa pada permukaan.
Contoh reaksi nuklir yang digunakan ialah interaksi antara proton dengan besi sehingga terbentuk Cobalt-56 radioaktip. Akselerator yang yang banyak digunakan biasanya siklotron variabel. TLA mampu mengukur keausan sampai orde 10-9 meter. TLA digunakan di pabrik otomotip Daimler Benz, Jerman.
5. Neutron Well Logging.
Akselerator yang digunakan Cockcrof Walton dan Dynamitron yang kompak dan kecil dengan energi 150 keV. Akselerator ini disebeut sealed tube
neutron generator . Alat ini berupa akselerator elektrostatik generator neutron pulsa reaksi D+T yang kecil dan kompak. Digunakan untuk ekplorasi minyak atau tambang dengan cara memasukan kedalam sumur bor.
Prinsip kerjanya ialah dengan mengamati sinyal hamburan neutron cepat dengan bahan tambang yang diekplorasi. Masing-masing bahan tambang mempunyai sinyal hamburan neutron karakteristik. Alat ini sangat efektip untuk mengeksplorsi minyak dan banyak digunakan oleh perusahan minyak.
6. Membuat Membran Dengan Poros Orde Mikro
Akselerator yang digunakan jenis Van de Graaf dengan energi lebih besar 5 MeV. Dengan menggunakan akselerator ion berat membran yang mempunyai tebal orde puluhan mikro dapat dilubangi dengan ion dengan diameter 0.05 s/d 1 mm. Membran ini digunakan dalam industri makanan sebagai filter dan sebagai subtrat poros untuk menumbuhkan sel atau mikro-organisme dalam riset biologi dan medis.
APLIKASI DALAM BIDANG KEDOKTERAN
Dalam bidang kedokteran akselerator digunakan sebagai diagnostik dan terapi.. Sebagai diagnostik akselerator dalam hal ini digunakan untuk memproduksi radiofarmaka. Akselerator yang digunakan ialah siklotron, betatron, synchrotron dengan energi proton sampai dengan 40 MeV dan arus 50-400 mikro Amper. Bisa juga menggunakan Van De Graff dengan energi lebih besar 10 MeV.
Tabel 1: RINGKASAN APLIKASI DALAM BIDANG INDUSTRI
APLIKASI AKSELERATOR HARGA
Fabrikasi semikonduktor & Modifikasi sifat permukaan material
Implantor ion Elektrostatik aksel. (Cascade ransformer, Cockroft Walton) V : 750 kV ; A : 30 mA 5 juta US
Proses dengan radiasi curing, cross-lingking, vulkanisasi, purifikasi, pengolah kayu, polimerisasi)
MBE
Elektrostatik aksel.
(Cockroft walton, Dynamitron) V:0.3 MV - 10 MV
A : orde puluhan mA
2-3 juta US
Sterilisasi alat medis, Pengawetan makanan
MBE
Elektrostatik aksel.
(Cockroft walton, Dynamitron) V: 5 MV - 10 MV
A : orde puluhan mA Analisis Aktivasi Lapisan Tipis (TLA). Akselerator ion
Elektrostatik aksel. (Van De Graff) V : >10 MV
A : 10 mikroAmper Neutron well logging. Akselerator GN pulsa
Elektrostatik aksel. (Felicy, CW,CT) V: 150 kV, A: 2 mA Membuat membran dengan poros orde
mikro
Aksel.Ion Berat Elektrostatik aksel.
(Van de Graff, Dynamitron) V : orde 5 MV
A : mikroAmper Mikrolitografi Sinar-X. Elektron sinkrotron
Sinkrotron aksel. V : orde GV A : 100 mA
Untuk terapi biasanya menggunakan akselerator elektron linac, juga sekarang sudah dimulai terapi menggunakan ion ringan. Energi linac untuk terapi sampai dengan 200 MeV.
a) Diagnostik
Dalam kedokteran nuklir untuk diagnostik fungsi badan dan metabolisme digunakan obat radioaktif dengan cara menyuntikan pada pasien. Obat radioaktif ini digunakan sebagai perunut. Distribusi sinar gamma yang dihasilkan dideteksi dengan teknik gamma kamera atau positron emission tomografi (PET). Sinyal yang dihasilkan detektor gamma berasal dari bagian badan dibuat bayangan tomografi dengan bantuan komputer. Bayangan tomografi memberikan informasi fungsi badan dan metabolisme yang tepat sehingga dapat ditentukan tindakan yang sesuai.
Tabel 2:
Contoh radiofarmaka yang digunakan untuk diagnostik menggunakan teknik gamma kamera.Isotop Half-life (hr) Gamma-ray (keV) Imaged organ
Tl-201 73 80 Heart
In-111 67.2 240 Infection
Ga-67 78.3 100 to 300 Abdomen
I-123 13.2 160 Thyroid
Tabel 3:
Contoh radiofarmaka yang digunakan untuk diagnostik menggunakan teknik PET.Isotop Nuclear reaction Half life
C-11 14
N(p,α )11C 20 minutes
N-13 16O(p, α )13N 10 minutes
O-15 14N(d,n)15O 2 minutes
F-18 18O(p,n)18F 110 minutes
PET lebih unggul dari gamma kamera dari segi sensitivitas dan resolusi spasial. Juga dapat menentukan parameter biokimia (aliran darah, asam lemak dan kegunaan glukosa, metabolisme oksigen, transportasi asam amino, kerapatan penerimaan dan penempatan dalam otak dan organ lain) dan fisiologi tisu dan organ.
b) Terapi
Radiasi dari akselerator (n, sinar-X, partikel bermuatan) pada dosis tertentu digunakan untuk meradiasi tumor atau kanker yang sangat berbahaya jika dilakukan operasi. Sinar X dihasilkan dari akselerator elektron linear dengan cara menembakan elektron pada suatu target.
c) Sterilisasi Peralatan Kedokteran
Akselerator elektron dengan energi > 6 MeV dapat digunakan. Sterilisasi alat kedokteran seperti sarung tangan. Namun jika dibanding dengan teknik nuklir lainnya yaitu radiasi gamma maka teknik akselerator terlalu mahal.
APLIKASI DALAM RISET DASAR, TERAPAN, DAN PENGEMBANGAN
Untuk keperluan riset diperlukan akselerator yang dapat memberikan energi bervariasi dengan resolusi energi yang tinggi, arus berkas ion yang stabil
dan dapat divariasi, berkas ion dapat dipulsakan dan kontinyu, dan sistem akselerator dapat digunakan untuk berbagai keperluan riset. Untuk memenuhi kriteria ini akselerator yang sering digunakan adalah Tandem Van de Graaff dengan energi tergantung dari aplikasinya. Namun untuk riset dasar misal fisika partikel digunakan Linac, Sikltron, dan Synchrotron karena dapat menghasilkan energi yang sangat tinggi. Dalam bidang ini akselerator digunakan sbb:
a) Fisika Zat Mampat dan Ilmu Bahan
• Digunakan sebagai alat utama untuk mengetahui struktur dan sifat bahan. • Riset yg ngetrend dan sangat prospektif aplikasi radiasi sinkrotron dan neutron
spalasi. Radiasi sinkrotron mempunyai intensitas sangat kuat dan panjang gelombang bervariasi.
• Akselerator yang digunakan elektron sinkrotron orde GeV dengan arus elektron orde puluhan mA
• Radiasi neutron spalasi mempunyai intensitas lebih kuat dari reaktor nuklir dan memberikan low background. Akselerator yang digunakan linac atau sinkrotron orde 500 MeV - 1 GeV dengan arus orde puluhan mikoAmper.
• Radiasi sinkrotron dg teknik EXAFS dapat memberikan informasi tatanan atom sistem zat mampat seperti : catalis, kristal, glas, bahan amorf, lapisan permukaan, film tipis dll. Dari tatanan atom dapat memberikan informasi struktur ,sifat bahan, dan adanya disorder yg tidak dapat diamati oleh kristalografi sinar X.
• Radiasi sinkrotron dan teknik difraktometer dan spektroskopi digunakan untuk menentukan struktur dan watak berbagai bahan, mengidentifikasi fasa bahan, menganalisis stress dalam bahan. Bahan yg lebih komplek dapat dipelajari. Dengan bantuan teknik ini Boeing bisa mengganti bodi pesawat yang semula alumunium dengan glass-filled poly-ether-ether ketone (PEEK) resins. Sehingga berat Boeing 757 lebih ringan 30%.
• Radiasi neutron spalasi dengan teknik hamburan dan difraksi digunakan untuk mengetahui struktrur bahan dan hubungannya dengan sifat fisik dan kimia, untuk memahami ikatan dan kohesi metal, semikonduktor dan isolator. Teknik ini saling melengkapi dengan teknik radiasi sinkrotron khususnya untuk bahan serbuk bila kristal tunggal tidak dapat ditumbuhkan.
• Aplikasi berkas ion digunakan untuk analisis komposisi unsur bahan. Teknik yg digunakan RBS, PIXE, CPAA (TLA), NRA, SIMS, AMS
• RBS, PIXE, NRA, AMS menggunakan akselerator tandem van de graff 2 - 4 MeV sedangkan CPA
• A 6-10 MeV dengan arus orde mikroAmper
• RBS dan PIXE tekniknya sudah mantap, TLA dan NRA masih baru.
• NRA baik untuk menganalisis unsur ringan dalam substrat berat (metal). Aplikasi teknik ini dalam metalurgi. Misal digunakan untuk memahami struktur dan dan gambaran superkonduktor temperatur tinggi.
• RBS digunakan untuk menganalisis unsur berat dalam substrat ringan.
• Teknik gabungan RBS dan PIXE digunakan dalam riset semikonduktor untuk mendapatkan gambaran tiga dimensi distribusi dopan dalam sampel.
• PIXE dengan dengan berkas proton orde mikro digunakan untuk mapping struktur peralatan semikonduktor multi lapisan untuk memonitor proses fabrikasi, mempelajari struktur gabungan superkonduktor temperatur tinggi, dan mempelajari kegagalan pengelasan dll.
• AMS dan SIMS digunakan dalam riset industri semikonduktor untuk menentukan unsur pengotor yang mempunyai konsentrasi rendah
• CPAA digunakan dalam bidang metalurgi dan industri untuk menentukan keausan (korosi, erosi). Juga untuk menentukan konsentrasi unsur dengan batas deteksi orde ppb.
• Aplikasi akselerator lainnya dalam sain materi untuk efek kerusakan radiasi. Riset ini untuk studi struktur bahan reaktor fusi, satelit, dan sistem angkasa luar. Termasuk efek terhadap bahan dan komponen elektronik.
b) Fisika Nuklir dan Partikel
Untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik dan dalam mengenai struktur dan sifat penyusunan materei, quark, lepton, dan gaya interaksi diantara mereka. Untuk penelitian ini diperlukan akselerator linac, atau synchrotron dengan energi orde GeV s/d TeV.
Untuk mempelajari struktur dan sifat inti misal inti-inti yang jauh dari garis kestabilan atau inti eksotik, dinamika tumbukan inti, arus pertukaran meson, dan
sifat elektromagnetik inti. Untuk keperluan ini diperlukan akselerator linear, atau siklotron orde energi MeV - GeV
c) Kimia dan Fiska Atom
Dengan menggunakan radiasi sinkkrotron dapat diperoleh informasi keadaan kimia. Misal oksida, molekul, ikatan kimia dan solid, dan kinetik reaksi kimia.
Dengan akselerator elektron dapat dipelajari kimia radiasi untuk memperbaiki reaksi kimia.
Dalam fisika atom riset ini menurun drastis, kecenderungan riset ke fisika zat mampat.
d) Kosmologi dan Astrofisika
Diguanakan sebagai bagian dari teleskop ruang angkasa untuk meneliti awal mula dunia, sintesis unsur dalam bintang, aspek sifar matahari, palnet dan galaxi lainnya.
BIOTEKNOLOGI
Berkas ion digunakan dalam bidang biologi untuk mutasi genetik khususnya tumbuhan dengan cara menembaki embrio tumbuhan dengan partikel karbon atau nitrogen. Akselerator yang digunakan adalah akselerator elekstrostatik. Dengan menggunakan radiasi sinkrotron dan difraksi sinar X atau spektroskopi untuk studi fungsi berbagai protein dan kristalografi protein. Dengan cara ini dapat mendesain molekul untuk merubah watak protein untuk keperluan farmatikal atau untuk membuat protein yang aktip untuk proses industri misal enzym. Contoh komersial adalah HIV protein.
LINGKUNGAN
Dalam bidang ini akselerator digunakan sebagai bagian suatu proses purifikasi gas industri (NOx dan SO2) dengan iradiasi elektron dan menambahkan
gas amonia (NH3) . Energi elektron yang digunakan < 1 MeV namun diperlukan
akselrator Tandem Van de Graff polusi lingkungan dapat dianalisis dan dimonitor dengan menggunakan teknik PIXE, PIGE, NRA dan SIMS.
SEBAGAI ALAT ANALISIS UNSUR YANG AMPUH
Akselerator yang sering digunakan Tandem Van de Graaf atau Dynamitron bisa juga akselerator lainnya. Energi akselerator yang digunakan tergantung teknik yang dipakai. Misal untuk PIXE dan RBS yang sering digunakan energi 3 - 5 MeV sedangkan untuk FNAA cuma 150 keV. Untuk TLA perlu akselerator dengan energi lebih dari 9 MeV.
Diaplikasi hampir semua bidang kehidupan dengan keunggulan sbb: 1. Dari Z rendah sampai Z tinggi
2. Destruktip dan tak destruktip 3. Sensitivitas dari ppm sampai ppb Teknik yang digunakan sbb:
1. PIXE (Proton induced X-ray Emission) : Sensitip untuk unsur dengan Z > 12.
2. PIGE (Proton induced Gamma-ray Emission) : Sensitip untuk unsur ringan
3. RBS (Rutherford backscatering spectrometer) : Sangat berguna untuk mengetahui distribusi ion terimplantasi.
4. NRA (Nuclear Reaction Analysis) :Untuk analisis unsur pada kasus yang spesifik(.
5. FNAA (Fast Neutron Activation Analysis) : Untuk analisis unsur ringan sampai medium.
6. AMS (Accelerator mass spectrometer) : Untuk penanggalan arkeologi dan digunakan dalam riset industri semikonduktor untuk menentukan unsur pengotor yang mempunyai konsentrasi rendah.
7. SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) : Untuk analisis permukaan bahan dan lapisan tipis.
8. TLA atau CPAA (charge particle activation analysis): Digunakan dalam industri mobil untuk uji keasuan.
Akselerator yang digunakan jenis Cockcrof Walton dan Dynamitron yang dipulsakan dengan energi orde 500 kV. Bahan terlarang seperti obat-obatan (ekstasi, ganja, morfin) dan bom plastik sukar dideteksi dengan metode biasa. Dengan akselerator generator neutron pulsa hal ini dapat diatasi
Prinsip pendeteksian yaitu pencirian sinar gamma dari karbon dan oksigen dan neutron cepat yang terhambur dari unsur ini dengan menggunakan metode time of flight analysis. Nisbah karbon terhadap oksigen dapat menentukan jenis barang terlarang. Berkas neutron dimayarkan ke cargo sehingga kandungan bahan (nisbah karbon terhadap oksigen) dapat ditomografikan dan ditampilkan pada layar TV sehingga posisi barang terlarang pada cargo dapat diketahui.
Alat ini telah ditempatkan dilapangan udara Santa Clara, USA dan sedang diuji coba.
REKAYASA SUMBER DAYA
Dewasa ini sedang dikembangkan akselerator sebagai bagian dari sistem pembangkit daya. Dalam hal ini akselerator digunakan untuk menyediakan panas tambahan untuk menyalakan plasma yang terkungkung secara magnetik dalam reaktor fusi tokamak. Juga akselerator energi dan arus tinggi akan digunakan untuk transmutasi limbah nuklir umur panjang dari hasil reaktor daya nuklir. Dengan membakar limbah nuklir transuranium hasil reaktor daya menggunakan akselerator ini dimungkinkan dihasilkan energi lebih untuk menghasilkan listrik. Reaktor daya dengan teknik ini disebut accelerator driven reactor.
DAFTAR PUSTAKA
1. BUDIANTO, A., dan PRAMUDITA, A. , Teori Elektromagnetik dalam Akselerator, Rapat Koordinasi Tim Akselerator, P3TM-BATAN, Yogyakarta, 22 Juni 1999.
2. HIRAO, Y., Accelerator Evolutional History, BATAN Accelerator School, Yogyakarta 24-28 September 2001.
3. PRAMUDITA, A., Transmutasi Limbah Radioaktif dengan Akselerator, Prosiding Pertemuan Ilmiah XV HFI Cabang Jateng & DIY, Semarang 31 Agustus 1996, hal. 1-13.
4. BRYANT, P.J., “A Brief History and Review of Accelerator”, CERN 91-04, 8 May 1991.
6. VALYI, L., Atom and Ion Source, John Wiley & Sons, London (1977).
7. OHARA, Y., Ion Sources, Advanced Radiation Technology Center, JAERI, Japan (2001).
8. ---, Catalog National Electrostatics Corp, Middleton, USA (1991). 9. SZTARICSKAI, T., et. al., Manual for Trouble-shooting and Improvement of Neutron Generators and Other Low Energy Accelerators, IAEA, Hungary (1993).
10.WALDEMAR, H., S., Particle Accelerators Application in Technologyand Research, Institute of Radioelectronics, Warsaw Technical University, Poland (1989).
11.KASHIWAGI, m., Medium and High Energy Electron Beam Processing System, NHV, Kyoto, Japan (1996).
12.BRANDENBURG, S., Accelerator Physics and Ion Optics, Accelerator Physics, SLAC, Stanford, California (2003).
13.TAJIMA, S., Electrostatics Accelerator Technology, Advanced Radiation Technology, JAERI (2000).
14.ROTH, A., Vacuum Technology, North-Holland Publishing Company, New York (1979).
15.ROL, P.K., Pengantar Teknik Vakum (diterjemahkan oleh Peter Soedojo), Gadjah Mada University Press, Yogyakarta (1977).
16.BERTOLINI,L., The US Particle Accelerator School Vacuum Pumps, Lawrence Livermore National Laboratory (2002).
17.---, Catalog Vacuum Products, Edwards, Minor Royal, Crawley, West Sussex (1993).
18.BARBALAT, O., “Application of Particle Accelerators”, CERN 91-04, 8 May 1991
19.Cern Courier, “Special Issue-Applying the Accelerator”, International Journal of High Energy Physics, Vo. 5, July/August, 1995
20. NORTON, G.A. and KLODY, G.M., “The Application of Electrostatic Acceleators in Research and Industry”, NEC Corp., Middleton, Wisconsin 53462, USA
21.DARSONO, “Aplikasi Akselerator Elektrostatik”, Pertemuan Rutin Tim Akselerator BATAN, 1996
22.DARSONO, dkk.,”Aplikasi Akselerator Untuk Lingkungan”, Pertemuan Rutin Tim Akselerator BATAN, 1997
23.Nuclear Physics Basic Research Serving Society, Division of Nucelar Physics, American physics Society, 1995
24.DARSONO, “ Aplikasi Akselerator Untuk Analisis”, Pertemuan Rutin Tim Akselerator BATAN, 1997
25.OZAKI, Norihiko.,”Accelerator Technology of Hitachi”, Accelerator Project Divison, Hitachi Ltd., May 1997
