MAKALAH CLOUD CHAMBER
Disusun untuk memenuhi tugas kelompok dalam mata kuliah Fisika Inti Dosen Pengampu: Drs. Surantoro, M.Si
Oleh: KELOMPOK 3 1. Dwi Nugroho Andriyanto
K2314012
2. Egy Adhitama
K2314014
3. Happy Utami Ambarsih
K2314017
4. Kiki Dyah Prastiwi
K2314021
5. Kunthi Ratna Kawuri
K2314022
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017
2
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Radioaktif adalah kesimpulan beragam proses di mana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel subatomik (partikel radiasi). Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah nukleus anak. Ini adalah sebuah proses acak sehingga sulit untuk memprediksi peluruhan sebuah atom. Satuan internasional (SI) untuk pengukuran peluruhan radioaktif adalah becquerel (Bq). Zat radioaktif dan radioisotop berperan besar dalam ilmu kedokteran yaitu untuk mendeteksi berbagai penyakit, diagnosa penyakit yang penting antara lain tumor ganas. Kemajuan teknologi dengan ditemukannya zat radioaktif dan radioisotop memudahkan aktifitas manusia dalam berbagai bidang kehidupan. Orang mengenal radiasi radioaktif pertama kali melalui pelat foto, kemudian berkembang menjadi alat deteksi emulsi fotografi. Perkembangan alat deteksi tersebut kemudian disusul dengan detektor Geiger Muller yang memanfaatkan ionisasai menjadi pulsa listrik.Kemudian alat ini berkembang menjadi tabung ionisasi dan tabung detector proporsional. Dengan ditemukannya bahan-bahan sintilasi, yaitu bahan yang jika ditembus radiasi akan memancarkan cahaya, timbul adanya detektor sintilasi. Pada dasarnya sistem peralatan deteksi radiasi dapat digolongkan menjadi dua bagian utama, bagian pertama adalah transduser yang disebut detektor, yaitu berupa alat yang mengubah radiasi radioaktif menjadi sinyal elektris. bagian kedua berupa alat elektronik yang mampu memperkuat dan memproses sinyal listrik menjadi besaran yang diamati. Detektor tabung ionisasi, tabung proporsional dan tabung Geiger Muller merupakan alat yang sejenis. Semuanya memiliki bentuk dasar yang sama serta mempergunakan ruang tertutup yang berisi gas atau campuran gas, dilengkapi dengan anoda dan katoda dengan bentuk sedemikian ru pa, sehingga medan listrik memungkinkan terjadi ionisasi secara effisien. Detektor sintilasi memanfaatkan cahaya yang timbul pada interaksi radiasi, sehingga
3
memerlukan bahan yang mengeluarkan cahaya jika kena radiasi, seperti pada layar CRO atau layar televisi.bahan yang demikian itu disebut sintilator. Sintilator mempunyai sifat bahwa intensitas cahaya yang tinmbul sebanding dengan energi radiasi yang mengenainya, sehingga sangat menguntungkan jika digunakan untuk mengukur energi radiasi. Oleh karena itu, di dalam makalah ini akan di di jelaskan lebih mendalam mengenai sala h satu alat deteksi radiasi yaitu detektor cloud chamber.
B. Rumusan Masalah
1. Apa pengertian detektor kamar kabut ( cloud chamber ) Wilson? 2. Apa saja bagian – bagian detektor kamar kabut Wilson? 3. Bagaimana cara kerja kamar kabut Wilson? 4. Bagaimana gambar detektor kamar kabut Wilson? 5. Apa kelebihan dan kekurangan detektor kamar kabut Wilson? 6. Apa fungsi detektor kamar kabut ( cloud chamber ) Wilson? 7. Apa aplikasi detektor kamar kabut ( cloud chamber ) dalam kehidupan? 8. Apakah yang dimaksud dengan kamar kabut difusi? 9. Bagaimana cara kerja dari kamar kabut difusi? 10. Apa saja yang dibutuhkan dalam peralatan kamar kabut difusi?
C. Tujuan
1. Mengetahui pengertian detektor kamar kabut ( cloud chamber ) Wilson. 2. Mengetahui saja bagian – bagian detektor kamar kabut Wilson. 3. Mengetahui cara kerja kamar kabut Wilson. 4. Mengetahui gambar detektor kamar kabut Wilson. 5. Mengetahui kelebihan dan kekurangan detektor kamar kabut Wilson. 6. Mengetahui fungsi detektor kamar kabut ( cloud chamber ) Wilson. 7. Mengetahui aplikasi detektor kamar kabut ( cloud chamber ) 8. Mengetahui cara kerja dari kamar kabut difusi. 9. Mengetahui komponen yang dibutuhkan dalam peralatan kamar kabut difusi.
4
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Detektor Kamar Kabut (Cloud Chamber) Wilson
Detektor Radiasi adalah alat yang bekerja atas dasar inteaksi antara sinar radio aktif dengan suatu bahan yang terkena radiasi tersebut. Hampir semua detektor radiasi energi tinggi bekerja berdasarkan prinsip bahwa radiasi akan memberikan energi pada elektron-elektron dalam bahan yang dilewatinya. Sehingga elektron keluar dari atom dan atomnya menjadi yang positif, peristiwa ini disebut ionisasi.
Adanya ionisasi inilah yang
menyebabkab timbulnya respons, yang nantinya diubah menjadi sinyal yang mudah ditangkap oleh panca indra manusia. Detektor radiasi sinar radioaktif tersebut adalah pencacah Geiger Muller, emulsi film, kamar kabut Wilson, dan sintilator. Detektor kamar kabut merupakan metode alternatif untuk mendeteksi radiasi. Penemuan dari kamar kabut dikaitkan dengan ilmuwan Skotlandia Charles Thomas Rees Wilson yang
mempelajari bagaimana menciptakan
kabut di laboratorium awal abad ke-20. Detektor kamar kabut Wilson merupakan suatu peralatan untuk mendeteksi dan mengidentifikasi lintasan partikel atomik dan lintasan partikel ini juga dapat didokumentasikan atau dipotret. Detektor ini dapat menunjukkan jejak atau lintasan partikel dalam ruangan atau kamar kabut. Bentuk jejak-jejak kabut yang dihasilkan pada kamar kabut bergantung pada partikel-partikel radioaktif yang digunakan. Dengan demikian,jejak-jejak ini dapat digunakan sebagai petunjuk untuk mengenali jenis partikel radioaktif itu.
B. Bagian – Bagian Detektor Kamar Kabut Wilson
Detektor kamar kabut Wilson terdiri atas: 1. Tabung berbentuk silinder yang terbuat dari kaca transparan sebagai tempat cairan. 2. Piston yang dapat bergerak bebas pada bagian bawah s ilinder, piston dapat bergerak naik turun dan sistem ini kedap udara, piston ini digunakan untuk mengatur tekanan
5
3. Jendela gelas disamping silinder 4. Sample radioaktif
C. Cara Kerja Kamar Kabut Wilson
Alat ini terdiri atas bejana kaca yang tertutup oleh penghisap dan berisi udara super jenuh yang disinari cahaya terang. Karena kamar kabut Wilson bekerja atas dasar ionisasi yaitu sinar radioaktif mengionkan molekulmolekul gas atau udara yang jenuh uap air yang dilaluinya. Jika sejenis sinar radioaktifnya berbeda maka berbeda pula daya ionisasi dan bentuk lintasannya. Jika ion berada dalam uap superjenuh, uap akan mengembun menjadi tetesan cairan di sekeliling ion itu. Pengamatan ini merupakan landasan kamar kabut yang dikemukakan oleh C.T.R. Wilson dalam tahun 1907.
Gambar 2.1 Skema Cloud Chamber (Beiser, 1982:463) Dalam bentuk sederhana (Gambar di atas), kamar kabut terdiri dari sebuah tabung dengan keping gelas sebagai salah satu ujungnya dan pengisapnya diturunkan dengan cepat, uap akan mengembang dan akan mendingin menjadi keadaan superjenuh (udara yang masih dapat didinginkan tanpa terjadi pengembunan sehingga menghasilkan kabut). Jika partikel bermuatan (zat radioaktif) melalui kamar ini tepat pada saat tersebut, ion yang terbentuk sepanjang lintasannya akan berlaku sebagai inti pengembunan sehingga terbentuk tetesan cairan dari uap itu. Bila zat yang masuk ke dalam kamar mampu memancarkan cahaya, maka embun itu akan menghamburkan cahaya. Lintasan sinarnya tampak seperti garis kabut. Garis kabut ini dapat diamati atau dipotret . Identitas dan energi awal partikel yang terhenti dalam kamar tersebut dapat ditentukan dari panjang jejak dan tebal jejak itu. Karena kerapatan
6
campuran udara dan air sangat rendah, partikel berenergi tinggi biasanya melewati kamar itu, tetapi jika kamar itu diletakkan dalam medan magnetik, lengkungan jejak itu mengungkapkan momentum partikel seperti itu dan juga menentukan tanda muatannya. Keefektifan kamar kabut banyak diperbesar dengan memakai alat cacah Geiger eksternal untuk memicu pengembangan ketika alat itu mengindra kedatangan sebuah partikel. Pengembangan berlangsung pada waktu singkat, tetapi penggabungan kembali ion dalam kamar berlangsung lambat dan jejak ion bertahan cukup lama sehingga metoda ini bekerja baik.
D. Gambar Detektor Kamar Kabut Wilson 1. Gambar rangakaian alat
Gambar 2.2 Alat Cloud Chamber 2. Jejak yang dihasilkan
Gambar 2.3 Jejak dari Alat Cloud Chamber
7
Gambar 2.4 Jejak dari Alat Cloud Chamber pada Bagian Tutup (Gerts, 2010: 3) E. Kelebihan dan Kekurangan Detektor Kamar Kabut Wilson 1. Kelebihan detektor kamar kabut Wilson
Dapat mendeteksi jejak partikel dari sinar radioaktif, dan jejakya dapat dilihat dan didokumentasikan dengan potret. 2. Kekurangan detektor kamar kabut Wilson
Bertahannya jejak partikel yang lama sehingga harus dibersihkan dengan memakai medan listrik untuk menghilangkan ionnya sehingga memakan waktu yang lama.
F. Fungsi Detektor Kamar Kabut ( Cloud Chamber) Wilson
1. Untuk keperluan proteksi radiasi, yaitu memantau adanya radiasi pengionan. 2. Alat ukur yang digunakan dalam proteksi radiasi harus mampu memantau berbagai macam jenis radiasi dan dapat melayani berbagai macam keperluan, misalnya mengukur laju dosis radiasi dan tingkat kontaminasi, baik dari alfa, beta, gamma/sinar-X maupun neutron. 3. Jejak-jejak yang dihasilkan pada cloud chamber ini dapat digunakan sebagai petunjuk untuk mengenali jenis partikel radioaktif.
G. Aplikasi Detektor Kamar Kabut (Cloud Chamber) dalam Kehidupan Mobil Polisi (Kendaraan Sport Utility) di Amerika Serikat
Bagi lembaga-lembaga penegak hukum, seperti kepolisian, dapat menggunakan detektor kamar kabut untuk mendeteksi lokasi dan komposisi bahan nuklir yang disimpan atau diangkut seperti di Amerika Serikat. INL( Idaho National Laboratory Amerika) telah mengembangkan digital kamar kabut yang dirancang untuk menentukan apa sumber radiasi dan dari mana radiasi itu akan datang. INL membantu petugas polisi dengan melengkapi petugas dengan dosimeter, dosimeter dibeli dan dipakai oleh petugas untuk mendeteksi titik panas radiasi. Selain itu, NYPD (The New York Police Department ) menggunakan Thermo-Fissure portabel Portal Monitor di
8
pintu masuk. Monitor ini dipasang dalam kendaraan sport utility besar untuk memantau pintu masuk ke jembatan dan terowongan utama yang khusus dipasang detektor kamar kabut untuk mengingatkan petugas adanya radiasi. Efektifitas dari penggunaan detektor ini sangat menantang di perkotaan kar ena tingginya tingkat alarm palsu. Sebaliknya, kamar kabut bisa mengingatkan suatu petugas apakah radiasi yang dipancarkan oleh plutonium dan uranium, merupakan suatu sumber yang berbahaya . Karena masih dalam tahap pengembangan, mobil (Kendaraan Sport Utility) ini masih memiliki keterbatasan mekanik: Seperti ruang yang berkaitan dengan tekanan maksimum. Selain itu, skenario kecelakaan yang mungkin, dan efek samping bagi penggunanya.
Gambar 2.5 Aplikasi Cloud Chamber pada Mobil (Gerts, 2010: 6-7)
9
H. Kamar Kabut Difusi 1. Pengertian Kamar Kabut Difusi
Kamar kabut difusi digunakan pada partikel alfa energi tinggi, partikel beta rendah energi dan elektron yang diprodusi dari beberapa sumber material radioaktif, sinar kosmis dan beberapa bentuk sumber radiasi alami.Tidak Seperti kebayanyak kamar pada pasr, ini tidak digunakan untuk es kering! Tapi digunakan untuk mensirkulasikan lagi air es untuk setiap jam secara berkala. Dengan kebanyakan ruang kabut, seringkali perlu membeli peralatan lain untuk pengoperasian yang benar. Entah itu sumber iluminasi, atau catu daya tegangan tinggi, ini hanya menambah biaya keseluruhan dan meningkatkan waktu dan kompleksitas pengoperasian ruang awan! Dengan Kamar Difusi Awan kami, sumber tegangan tinggi dan sumber iluminasi terpasang. 2. Cara kerja kamar kabut difusi
Bagian bawah ruang didinginkan dengan mengalirkan air es melalui dasar dan selanjutnya mendinginkannya sampai -35 ° C dengan perangkat Peltier. Alkohol yang ditempatkan di dalam ruang menyiram lapisan dalam ruang yang menguap di daerah yang lebih hangat dari ruangan dan berdifusi ke bawah. Uap alkohol kemudian didinginkan di dekat dasar bilik dan menjadi sangat jenuh. Sebagai partikel alfa dan beta energik dari sumber radioaktif melewati uap alkohol, uap mengembun, membentuk tetesan yang tampak seperti lintasan pada pencahayaan silang ruang yang kuat. Dengan jejak yang terlihat menunjukkan hanya dalam 15 menit, Kamar Difusi Awan adalah alat demonstrasi yang bagus yang dapat dengan mudah dipasang dan dioperasikan di mana saja! 3. Komponen dalam kamar kabut difusi a. Kamar Cloud (diameter 6 "/ 15 cm)
b. Adaptor Daya (12 VDC, 6 A) c. Pompa Sirkulasi Air (120V / 60Hz atau 220V / 50Hz, 3W, 180liter / jam) d. 2 Selang karet (0,25 "ID / 6.4mm ID; panjang 60 cm)
10
e. Pipet dan Saluran Ekstraksi f.
Sambungan Pemegang Sumber dan Stopper Tegangan Tinggi
g. Kabel (panjang 22cm, colokan pisang ke konektor cincin) h. SpecTech ™ Coupon untuk Pb -210 Sumber Needle 4. Spesifikasi
a. Built-in High Voltage Source (~ 800 VDC dengan r esistor perlindungan 108Ohm) b. Tampilan (8 LED Amber) c. 110V Power Supply untuk pengiriman domestik dan 220V untuk pengiriman internasional 5. Produk
a. Awan Difusi Besar (diameter 6 "/ 15 cm) b. Pb-210 Penggantian Jarum Radioaktif
Gambar 2.6 Komponen Cloud Chamber
11
BAB III PENUTUP
A. SIMPULAN
Zat radioaktif dan radioisotop berperan besar dalam ilmu kedokteran yaitu untuk mendeteksi berbagai penyakit, diagnosa penyakit yang penting antara lain tumor ganas. Kemajuan teknologi dengan ditemukannya zat radioaktif dan radioisotop memudahkan aktifitas manusia dalam berbagai bidang kehidupan.
B. SARAN 1. Masalah zat radioaktif dan radioisotop hendaknya tidak ditafsirkan sebagai
satu fenomena yang menakutkan. 2. Penerapan dalam diagnosa berbagai penyakit hendaknya memikirkan efek-
efek yang akan ditimbulkan. 3. Diharapkan penggunaan zat radioaktif dan radioisotop ini untuk
kemakmuran dan kesejahteraan umat manusia.
12
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. How To Build A Cloud Chamber . www.Youtube.Com/ How To Build A Cloud Chamber. Diakses Pada Tanggal 22 Maret 2013 Pada Pukul 18.55 WITA. Arya,Wisnu.2007.Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi Dan Aplikasinya.Yogyakarta: Andi Beiser,Arthur.1982. Konsep Fisika Modern. Bandung; Erlangga. Gerts, David. 2010. Jurnal Nuclear Material Accountability Applications of a Continuous Energy and Direction Gamma Ray Detector . USA: Idaho
National Laboratory. Muljono.2003. Fisika Modern.Yogyakarta: Andi. Murdeka, Bambang dkk.2010. Fisika dasar listrik-magnet-optika-fisika modern. Yogyakarta: Andi.
