Makalah Akselerator Linear - Ria Monica [PDF]

Citation preview

MAKALAH FISIKA INTI AKSELERATOR LINEAR



OLEH : RIA MONICA (16033114)



JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2019



1



KATA PENGANTAR



Puji Syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta lindungan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah dengan judul “Akselerator Linear”.



Dalam penulisan makalah ini, penulis menyadari bahwa masih adanya kekurangan dan keterbatasan, namun berkat bantuan dan bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak, akhirnya makalah ini dapat diselesaikan dengan baik. Dalam hal ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :



1. Tuhan Yang Maha Esa



2. Ibu Hidayati, M.Si. selaku dosen pembimbing mata kuliah Fisika Inti



Semoga amal baik dari semua pihak mendapat balasan yang berlipat ganda dari Tuhan Yang Maha Esa. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih jauh dari sempurna, meskipun belum dapat memberikan informasi yang lebih lengkap, kami tetap berharap makalah ini bisa bermanfaat bagi semua pihak.



Saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca tentu sangat penulis harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini, membawa manfaat yang baik untuk pembaca dalam mengenal masalah yang ditimbulkan dari sumber daya buatan.



Padang, 15 April 2019



Penulis



2



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ......................................................................... 2 DAFTAR ISI ........................................................................................ 3 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ................................................................... 4 1.2. Perumusan Masalah ........................................................... 5 1.3. Tujuan ................................................................................ 5 BAB 2 PEMBAHASAN 2.1. Energetika Peluruhan Alfa………....................................... 6 2.2. Pengukuran Energi …........................................................ 10 2.3. Interaksi Zarah Alfa dengan Materi................................... 14 2.4. Stopping Power & Range ……………………………….. 14 2.5. Tingkat Energi dan Teori Peluruhan Alfa.......................... 15 BAB 3 PENUTUP 3.1. Kesimpulan ....................................................................... 19 3.2. Saran ................................................................................... 19 DAFTAR PUSTAKA........................................................................... 20



3



BAB 1 PENDAHULUAN



1.1. Latar Belakang



Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak pertikel bertujuan agar pertikel tersebut bergerak dengan cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Dilihat dari jenis gerakan medan partikel, ada dua jenis akselerator, yaitu akselerator dengan gerak partikelnya lurus (lebih dikenal sebutan akselerator liniear) dan gerak partikelnya melingkar (akselerator magnetik). Untuk lebih memahami tentang akselerator linear. Berikut akan dikaji tentang Akselerator Linear dengan lebih mendalam. 1.2. Perumusan Masalah



1)



1.3. Tujuan



1)



BAB 2 AKSELERATOR LINEAR



4



2.1



Energetika Peluruhan Alfa A. LINAC LINAC (Linear Accelerator) adalah peralatan yang menggunakan medan listrik dan gelombang



elektromagnetik frekuensi tinggi untuk mempercepat partikel yang bermuatan sehingga memiliki energy tinggi. Pada dasarnya asselerator dalam medis adalah sebuah mesin yang digunakan untuk pembangkit electron, mempercepat sekaligus mengatur lintasannya dan kemudian dipancarkan dalam dua mode pilihan yaitu pancaran electron yang digunakan untuk penyinaran tumor superficial dan pancaran yang ditumbukkan pada target sehingga menghasilkan sinar x (untuk penyinaran tumor yang lebih dalam). Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Pesawat LINAC Akselerator digunakan untuik menghasilkan sinar X dengan energi yang tinggi dengan menggunakan yaitu : Tabung Betatron dan Sinkrotron Penamaan Betatron mengacu pada jenis sinar radioaktif yaitu sinar-ß, yang merupakan aliran elektron berkecepatan tinggi. Betatron terdiri atas tabung kaca hampa udara berbentuk cincin raksasa yang diletakan diantara dua kutub magnet yang sangat kuat. Penyuntik berupa filamen panas yang berperan sebagai pemancar elektron dipasang untuk menginjeksi aliran elektron ke dalam tabung pada sudut tertentu sehingga akan terbentuk dua gaya. Gaya yang pertama membuat elektron bergerak mengikuti lengkungan tabung. Di dalam medan magnet, partikel akan bergerak melingkar. Gaya yang kedua berperan mempercepat gerak elektron hingga kecepatannya semakin tinggi. Melalui gaya ke dua ini, elektron memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Dalam waktu sangat singkat, elektron akan bergerak melingkar di dalam tabung beberapa ribu kali. Apabila energi kinetik elektron telah mencapai nilai tertentu, elektron dibelokan dari jalur lengkungannya sehingga dapat menabrak target secara langsung yang berada di tepi ruangan. Dari proses tabrakan ini pancaran sinar X berenergi sangat tinggi. Kelemahan betatron memerlukan magnet berukuran sangat besar guna mendapatkan perubahan fluks yang diperlukan untuk mempercepat elektron. Sinkrontron elektron ini yang digunakan mengatasi kelemahan betatron. Alat ini berfungsi sebagai pemercepat elektron yang mampu menghasilkan elektron dengan energi kinetik lebih besar di bandingkan Betatron. Prinsip kerja dari LINAC sebagai berikut: LINAC semula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan positif seperti proton. Namun, setelah berbagai modifikasi, mesin dapat pula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan negatif seperti elektron. Dalam hal ini, elektron yang dipercepat mampu bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Jika elektron berenergi tinggi itu ditabrakan pada target dari logam berat maka dari pesawat LINAC akan dipancarkan sinar-X berenergi tinggi. Radioterapi dapat juga dilakukan dengan menggunakan elektron berenergi tinggi. Elektron yang dipercepat dalam LINAC dapat langsung di manfaatkan untuk radioterapi tanpa harus ditabrakan terlebih dahulu dengan logam berat. Jadi, LINAC dapat juga berperan sebagai sumber radiasi partikel berupa elektron cepat yang dapat 5



dimanfaatkan untuk radioterapi tumor. Akselerator Linear dalam aplikasinya menggunakan teknologi gelombang mikro yang juga digunakan untuk radar. Gelombang mikro ini dimanfaatkan untuk mempercepat elektron dalam akselerator



yang



disebut



“wave



guide”.



LINAC menggunakan teknologi microwave (teknologi yang sama seperti yang digunakan dalam radar) untuk mempercepat electron digunakan suatu alat yang disebut sebagai “wave guide”, hal tersebutlah yang kemudian mengizinkan elektron bertumbukan dengan heavy metal target. Hasil dari tumbukan antara elektron dan metal adalah high-energy x-rays yang dihasilkan oleh metal target. High energy x-rays tersebut kemudian akan diatur untuk kemudian diberikan pada pasien tumor dan diatur keluarannya dari mesin yang disesuaikan dengan keadaan dari pasien. Sinar yang keluar dari bagian accelerator disebut sebagai gantry yang berotasi di sekeliling pasien. LINAC juga dilengkapi dengan MLC (Multi Leaf Collimator) sebagai pengganti blok individu yang akan menyesuaikan dengan bentuk tumor dan mengurangi efek pada jaringan normal dengan area yang difokuskan pada daerah tumor. Pesawat LINAC digunakan untuk organ yang kedalamannya ≥ 5 cm.



2.2 Pengukuran Energi PRINSIP KERJA AKSELERATOR LINIER (LINAC)



Definisi dan Sejarah Linear accelerator (LINAC) adalah instrumen radioterapi yang digunakan untuk mematikan sel tumor maupun kanker pada penderita penyakit tersebut. Ide pengembangan linac diawali oleh eksperimen Wilhelm Conrad Rontgen (1845 -1923) yang merujuk pada ditemukannya radiasi energi tinggi yang selanjutnya beliau namai sinar – X. Kemudian pada tahun 1899, sinar -X diaplikasikan pada bidang kesehatan berupa terapi penyakit karsinoma untuk pertama kalinya. Hal ini mendorong ilmuwan lain salah satunya Gebbert dan Schall untuk melakukan inovasi baru dan berhasil meningkatkan energi sinar -X yang cukup tinggi yaitu sekitar 150 kV. Barulah pada tahun 1930 linac pertama diperkenalkan oleh Rolf Wideroe. Pada tahun- tahun berikutnya perkembangan linac semakin pesat hingga saat ini setidaknya sudah terdapat 3 generasi dari linac. Prinsip Kerja Linear Accelerator Sebuah linear accelarator bekerja berdasarkan prinsip penjalaran gelombang frekuensi radio untuk mempercepat partikel bermuatan sehingga partikel tersebut akan memliki energi kinetik yang tinggi pada arah/track yang lurus. Proses mempercepat partkel bermuatan tersebut dilakukan didala sebuah tabung yang disebut accelarator waveguide. Skema sederhana dari linac diperlihatkan pada gambar berikut :



6



Gambar 1. Skematik prinsip kerja linac



Untuk dapat menghasilkan foton yang selanjutnya digunakan untuk terapi radiasi, setidaknya sebuah linac membutuhkan sumber gelombang mikro, sumber elektron yang akan dipercepat, serta lempengan target yang akan ditumbuk. Sumber gelombang mikro disuplai oleh komponen Magnetron ataupun Klystron. Magnetron berfungsi sebagai osilator frekuensi yang mampu menghasilkan gelombang mikro dengan frekuensi tinggi. Gelombang mikro tersebut digunakan untuk menghasilkan medan magnet statis yang selanjutnya digunakan untuk mempercepat elektron yang dihasilkan oleh elektron gun. Berbeda dengan magnetron kylstron bukanlah penghasil gelombang mikro, melainkan memperkuat gelombang sumber yang diberikan menggunakan sebuah amplifier penguat frekuensi. Dari hasil penguatan frekuensi sumber tersebut, akan dihasilkan sebuah sistem pandu gelombang dengan frekuensi mencapai 3 GHz. Khusus magnetron, pada umumnya digunakan untuk menghasilkan energi radiasi rendah yaitu 4 – 6 MeV. Untuk rentang energi yang lebih tinggi digunakan kylstron. Selanjutnya, elektron gun merupakan sumber elektron yang akan dipercepat. Sebuah elektron gun dilengkapi dengan filamen tungsten yang dipanaskan. Akibat pemanasan tersebut maka akan tejadi proses emisi termionik yang mengakibatkan munculnya arus elektron yang terlepas dari tungsten tersebut. Besarnya intensitas elektron berbanding lurus dengan besarnya suhu pemanasan pada tungsten tersebut. Setelah elektron dihasilkan maka berkas elektron tersebut akan diarahkan ke tabung pemercepat (accelerating tube) untuk dipercepat sehingga energi kinetiknya meningkat.



Gambar 2. Komponen pada accelerator tube Tabung pemercepat dilengkapi dengan pengendali arus/ drift tube yang berfungsi membalik polarisasi dari medan listrik. Dengan adanya proses ini akan terjadi lompatan partikel sehingga menambah kecepatan partikel akibat pembalikan polarisasi tersebut. Semakin banyak dan panjang drift tube yang digunakan, semakin besar pula kecepatan akhir / energi kinetik partikel yang dihasilkan. Namun , tentunya akan dibutuhkan konstruksi tabung yang panjang untuk menghasilkan energi yang lebih tinggi. 7



Apabila energi kinetik yang dibutuhkan sudah tercapai, maka berkas elektron dengan kecepatan tinggi ini akan arahkan untuk menumbuk lempengan logam. Karena energi yang menumbuk lempengan logam sanagat tinggi, maka akan dihasilkan berkas foton dari proses ini. Berkas tersebut diarahkan keluar melalui kepala linac yang disebut gantri untuk selanjutnya di arahkan menuju target. Setelah dihasilkan foton dengan energi tertentu, perlu diadakan pengkondisian akan berkas tersebut dikarenakan berkas yang dihasilkan tidak menghasilkan intensitas foton yang seragam yang artinya energinya juga tidak seragam. Selain itu, dalam aplikasinya, geometri berkas yang dibutuhkan akan beragam, sehingga diperlukan komponen yang bisa mengatasi kedua permasalahan tersebut.



Untuk menjadikan energi berkas foton menjadi seragam/uniform dapat digunakan flattening filter (FF). Komponen ini bekerja dengan menyerap sebagian berkas foton pada bagian menggunakan bahan tertentu agar intensitas dibagian tersebut berkurang dan sama dengan bagian lainnya sehingga semua bagian memiliki intensitas energi yang merata. Berikut ilustrasinya.



(a)



(b) Gambar 3.a ) Profil energi tanpa FF, 3.b) Profil energi dengan FF



8



Sedangkan untuk memodifikasi geometri berkas, digunakan kolimator. Prinsip kerjanya adalah dengan meloloskan berkas foton uniform pada sebuat kerangka sesuai dengan bentuk yang diinginkan.



Gambar 4. Modifikasi geometri dengan multi leaf colimator.



Dari kombinasi komponen flattening filter dan colimator akan dihasilkan berkas foton dengan intensitas seragam dan sesuai dengan geometri yang dibutuhkan. Kesimpulan Jadi secara keseluruhan linac bekerja dengan prinsip mempercepat partikel bermuatan sampai energi yang dibutuhkan tercapai. Kemudian berkas dengan energi kinetik tinggi tersebut digunakan untuk menumbuk lempengan target sehingga terjadi peristiwa Bremstrahlung dan dihasilkan foton dengan energi tertentu. Namun dalam aplikasi terapinya proses tersebut tidak berakhir sampai disini, perlu adanya pengkondisian dengan melewatkan berkas tersebut pada sebuah flattening filter agar intensitas berkas yang dihasilkan seragam. Selain itu, untuk memenuhi kebutuhan geometri yang beragam digunakan kolimator yang dapat digunakan untuk memodifikasi berkas sesuai dengan bentuk geometri yang diinginkan.



2.3. Interaksi Zarah Alfa dengan Materi JENIS AKSELERATOR



9



Penggolongan jenis akselerator memang unik, namun demikian umumnyapenggolongan jenis akselerator dapat ditentukan dari bentuk lintasan, sistempemercepatan, luaran berkas partikel, dari besar energinya dan bahkanaplikasinya Dari bentuk lintasan akselerator dibagi menjadi dua yaitu: 1. Akselerator linier : akselerator elektrostatik dan RF linac (linear accelerator) 2.



Akselerator sirkular : siklotron, betatron,mikrotron, sinkrotron



sinkrosiklotron,



isokron



siklotron,



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 sendir berdasarkanaplikasinya 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. 10



3. MBE energi tinggi (5 MeV – 15 MeV) dengan arus orde 1- 10 mA.



11



12



2.4. Stopping Power dan Range A. Akselelator linear ( LINAC )



Gambar 1. Akselelator linear



Pada tahun 1956 Henry Kaplan bekerjasama dengan fisikawan dari Stanford merancang sebuah alat yang diberi nama Linear Accelerator dan alat ini digunakan sebagai alat medis dan telah berhasil menyembuhkan penyakit kanker pada seorang pasien berumur dua tahun. Linear Accelerator atau yang biasa disingkat LINAC, merupakan akeselerator partikel yang digunakan untuk mengakselerasi partikel seperti electron, proton, atau atom berat lain dalam bentuk lintasan yang lurus. Partikel bermuatan disimpan di salah satu sisi, kemudian diberikan medan listrik dari perbedaan potensial yang sangat tinggi, sehingga partikel mengalami percepatan dan melepaskan energy. Pada massa awal ditemukan LINAC masih sangat sederhana dan bersifat konvensional. Pada massa modern saat ini, penggunaan LINAC semakin meningkat dan hal ini menuntut inovasi dari alat sehingga dapat melepaskan partikel untuk target yang lebih presisi. Namun pada dasarnya cara kerja alat ini tidak berubah sejak dahulu, hanya pada LINAC yang lebih modern, pengaturan sudah menggunakan computer dan dapat dilakukan radiasi dari berbagai sudut posisi tubuh dan dengan daerah radiasi yang lebih luas namun spesifik. Selama 40 tahun kebelakang, LINAC yang digunakan untuk dunia medis mengalami 5 tingkatan generasi alat berdasarkan nilai energy, jenis partikel yang diakselerasi dan system kontrolnya, yaitu :



13



Foton energi rendah (4-6 MVolt): sinar radiasi lurus, pisau simetri, dan transmisi tunggal bilik ionisasi, pemasangan isosentrik Foton Energi sedang (10-15 MVolt) dan elektron: target bergerak dan filter rata, transmisi ganda biliki ionisasi, corong elektron Foton energi tinggi (18-25 MVolt) dan elektron: energy foton dobel, energy elektron ganda, paparan ganda Foton dan elektron energy tinggi : kontrol dengan computer, system pmindai tubuh menggunakan electronic portal imaging device (EPID), pengaturan dosis radiasi menggunakan multileaf collimator (MLC) Foton dan elektron energy tinggi: kontrol computer,pengaturan sepenuhnya dosis menggunakan modulasi intensitas (intensity modulation)



Prinsip Kerja Accelelator Linier



Gambar 2. Skema LINAC •



Tabung pemercepat dihubungkan secara bergantian ke sumber tegangan periodik frekuensi tinggi



•



Tabung ganjil mempunyai potensial negatif dan tabung genap mempunyai potesial positif



•



Ion positif dihasilkan di S melalui tabung C1 bergerak menuju celah C1 dan C2. Saat ion positif itu memasuki celah, potensial di C2 adalah negatif terhadap C1 dan C2 sehingga ion dipercepat menuju tabung C2.



•



Kemudian ketika ion memasuki celah C2 dan C3, potensial di C2 berubah menjadi positif terhadap C3. Sehingga ion positif ini dipercepat melalui celah kedua, demikian seterusnya



Linear Accelerator atau biasa disingkat LINAC adalah alat yang digunakan untuk mengakselerasi atom atau partikel yang mengalami percepatan sepanjang lintasan lurus akibat perbedaan potensial antara katoda di antara lintasan tersebut.



14



Akeselerator juga mengandung gaya listrik dan gaya magnet untuk mengontrol arah gerak dari partikel tersebut. Satuan energy dari setiap partikel adalah elektron volt, yaitu energy yang yang dibutuhkan elektron untuk terionisasi saat beda potensialnya 1 volt. Dalam dunia medis, alat ini membutuhkan radiasi energy tinggi sehingga dapat digunakan untuk mengobati kanker dengan listrik memanfaatkan partikel subatomic yang bergerak cepat. LINAC menghasilkan energy tinggi seperti pada prinsip sumber radiasi sinarX dengan mempercepat elektron yang telah diekstrak dari lapisan permukaan logam. Berkas elektron yang dihasilkan dan dipercepat melewati pandu gelombang ini dapat meningkatkan energinya menjadi lebih besar mencapai daerah satuan KeV dan MeV. Elektron dipercepat melewati ruang daerah vakum dengan menghasilkan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Elektron yang telah dipercepat melewati plat logam sehingga terjadi tumbukan, sinar-X energy tinggi akan terhambur dari target. Berdasarkan teori Planck, setiap foton memiliki nilai energy sama dengan h (Plank’s Constan) dikalikan frekuensi (f). Geometri dari setiap arah bergantung pada kondisi penyakit dari setiap pasien. Biasanya dokter akan dibantu dengan tes pencitraan seperti PET ata CAT untuk menentukan perawatan yang paling tepat untuk pasien. Pada masa sekarang ini elektron biasanya menjadi pilihan untuk perawatan tumor di permukaan atau sekitar 5 cm dari permukaan kulit sedangkan photon digunakan untuk perawatan tumor yang lebih di dalam. Hal ini dipengaruhi sifat partikel saat menembus suatu materi. LINAC semula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan positif seperti proton. Namun, setelah berbagai modifikasi, mesin dapat pula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan negatif seperti elektron. Dalam hal ini, elektron yang dipercepat mampu bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (elektron dengan energi 2 MeV bergerak dengan kecepatan 0,98 c, dengan c adalah kecepatan cahaya). Jika elektron berenergi tinggi itu ditabrakan pada target dari logam berat maka dari pesawat LINAC akan dipancarkan sinar-X berenergi tinggi. Radioterapi dapat juga dilakukan dengan menggunakan elektron berenergi tinggi. Elektron yang dipercepat dalam LINAC dapat langsung di manfaatkan untuk radioterapi tanpa harus ditabrakan terlebih dahulu dengan logam berat. Jadi, LINAC dapat juga berperan sebagai sumber radiasi partikel berupa elektron cepat



15



yang dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor. Akselerator Linear dalam aplikasinya menggunakan teknologi gelombang mikro yang juga digunakan untuk radar. Gelombang mikro ini dimanfaatkan untuk mempercepat elektron dalam akselerator yang disebut “wave guide”. LINAC menggunakan teknologi microwave (teknologi yang sama seperti yang digunakan dalam radar) untuk mempercepat electron digunakan suatu alat yang disebut sebagai “wave guide”, hal tersebutlah yang kemudian mengizinkan elektron bertumbukan dengan heavy metal target. Hasil dari tumbukan antara elektron dan metal adalah high-energy x-rays yang dihasilkan oleh metal target. High energy xrays tersebut kemudian akan diatur untuk kemudian diberikan pada pasien tumor dan diatur keluarannya dari mesin yang disesuaikan dengan keadaan dari pasien. Sinar yang keluar dari bagian accelerator disebut sebagai gantry yang berotasi di sekeliling pasien. Pesawat Linac menghasilkan berkas radiasi elektron yang dipercepat atau foton sinar X bertenaga tinggi. Sebelum melakukan pengukuran output perlu diketahui berkas mana akan diukur, karena cara pengukuran kedua berkas tersebut tidak sama, dalam metode maupun peralatan yang digunakan untuk pengukuran. Sebelum dilakukan pengukuran, perlu dilakukan pengecekan energi berkas, apakah sama dengan energi berkas pada panel kontrol. Jika terdapat perbedaan maka perlu dilakukan penyesuaian energi dengan memutar tombol pengatur. Pengecekan energi foton yang dihasilkan pesawat Linac, perlu dilakukan pengukuran dosis pada kedalaman 10 dan 20 cm dalam fantom air. Dari hasil pengukuran ini ditetapkan nilai perbandingan D10/D20 -nya, lalu dicari energi fotonnya melalu kurva D10/D20 vs energi foton. Pasien ditempatkan pada kursi pengobatan yang dapat bergerak kesegala arah, agar dapat dipastikan pemberian radiasi dalam posisi yang tepat. Radiasi dikirim melalui kursi pengobatan. Akselerator Linear yang merupakan akselerator dengan partikel lurus mangandung unsure-unsur :



1. Sumber partikel.



16



Tergantung pada partikel yang sedang bergerak. Proton yang dihasilkan dalam sumber ion memiliki desain yang berbeda. Jika partikel lebih berat harus dipercepat, misalnya ion uranium. 2. Sebuah sumber tegangan tinggi untuk injeksi awal partikel. 3. Sebuah ruang hampa pipa vakum. Jika perangkat digunakan untuk produksi sinar-X untuk pemeriksaan atau terapi pipa mungkin hanya 0,5 sampai 1,5 meter, sedangkan perangkat yang akan diinjeksi bagi sebuah sinkrotron mungkin sekitar sepuluh meter panjangnya, serta jika perangkat digunakan sebagai akselerator utama untuk investigasi partikel nuklir, mungkin beberapa ribu meter. Panjang elektroda ditentukan oleh frekuensi dan kekuatan sumber daya penggerak serta sifat partikel yang akan dipercepat, dengan segmen yang lebih pendek di dekat sumber dan segmen lagi dekat target. 1. Satu atau lebih sumber energi frekuensi radio, Sebuah akselerator daya yang sangat tinggi akan menggunakan satu sumber untuk elektroda masingmasing. Sumber harus beroperasi pada level daya yang tepat, frekuensi dan fase yang sesuai dengan jenis partikel dipercepat untuk mendapatkan daya perangkat maksimum. 2.



Sebuah sasaran yang tepat. Pada kecepatan mendekati kecepatan cahaya, peningkatan kecepatan tambahan akan menjadi kecil, dengan energi yang muncul sebagai peningkatan massa partikel. Dalam bagian-bagian dari akselerator hal ini terjadi, panjang elektroda tabung akan hampir berjalan konstan.



3. Tambahan elemen lensa magnetis atau elektrostatik Untuk memastikan bahwa sinar tetap di tengah pipa dan elektroda nya. 4. Akselerator yang sangat panjang Akan menjaga keselarasan tepat komponen mereka melalui penggunaan sistem servo dipandu oleh sinar laser Manfaat LINAC



17



LINAC mempunyai kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan akselerator magnetik. Di samping itu, penyutikan artikel yang akan dipercepat dalam akseleratormagnetik sangat sulit dilakukan, sedang pada LINAC partikel dalam bentuk berkas terkolimasi secara otomatis terpencar ke dalam tabung akselerator. LINAC dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV. Manfaat LINAC diantaranya sebagai : 



Sumber radiasi partikel







Mempercepat elektron mendekati kecepatan cahaya







Mesin terapi kanker yang lebih baik daripada kobalt



Dalam fisika terapi atau dalam radioterapi linear accelerator (LINAC) yang biasa digunakan antara lain adalah Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT), Image Guided Radiation Therapy (IGRT), Stereotactic Radiosurgery (SRS) and Stereotactic Body Radio Therapy (SBRT).



2.5. Tingkat Energi dan Teori Peluruhan Alfa PENDAHULUAN eknologi akselerator pada saat ini sudah menjamah berbagai bidang T kehidupan manusia. Mulai dari bidang industri, kesehatan, bahkan sampai dengan perdagangan. Di dalam kamus Ilmu Pengetahuan



pengertian



akselerator itu sendiri adalah mesin untuk meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan dengan mempercepatnya di dalam Berdasarkan partikel fields)



listrik.



medan elektromagnet yang digunakan, sistem pemercepat



dapat dan



medan



dibedakan



menjadi



pemercepat elektrostatik



(static



pemercepat elektrodinamik (alternating fields). Berdasarkan



bentuk lintasan partikel, teknologi akselerator dibagi menjadi dua yaitu akselerator linear (lurus) dan siklik (melingkar). Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - Badan Tenaga Nuklir Nasional (PTAPB - BATAN) Yogyakarta telah melakukan litbang akselerator sejak awal berdirinya. Salah satu jenis penelitian tentang akselerator adalah penelitian tentang akselerator linear atau biasa disebut linac (linear accelerator).



18



Berdasarkan diagram aplikasi radiasi, kegiatan ini merupakan aplikasi radiasi dalam bidang kedokteran untuk terapi kanker. Penelitian tentang teknologi akselerator linear oleh PTAPB telah dimulai sejak tahun 1998 bekerja sama dengan Rumah Sakit Dr. Kariadi Semarang dengan membentuk subkelompok akselerator linear. Hal ini seiring dengan berkembangnya penggunaan akselerator linear di Indonesia sebagai alternatif radioterapi khususnya teleterapi kanker selain pesawat Cobalt 60. Pada saat itu RS Dr. Kariadi Semarang masih sebagai satu-satunya pusat radioterapi di Jawa Tengah yang memiliki 2 pesawat Cobalt 60, yang salah satu pesawat sudah tua, serta 1 pesawat akselerator linear yang mempunyai energi 6 MeV dengan jam kerja sampai sore hari hanya mampu menangani lebih kurang 1300 penderita baru per tahun.[1,2] Penggunaan pesawat Cobalt 60 untuk radioterapi relatif lebih murah dan



sederhana, namun memiliki berbagai kekurangan teknis dan kendala



dalam penanganan sumber radiasi setelah aktivitasnya rendah, sehingga di negara-negara maju



19



dan mampu mempercepat ion kalium sampai dengan 50 keV. Walaupun prinsip dasarnya sederhana, tetapi pada kenyataannya diperlukan kondisi yang spesifik untuk memastikan bahwa partikel diarahkan dan dipercepat oleh medan RF. Selama setengah periode pada saat medan memiliki arah yang berlawanan, partikel harus terlindungi dari medan agar tidak mengalami perlambatan. Secara teknis, persyaratan ini direalisasikan dengan melingkupi jalur berkas dengan tabung- hanyut logam (metallic drift tube). Tabung ini melindungi partikel dari medan RF eksternal dan panjang segmen tabung ditentukan sehingga partikel dapat menjangkau celah (gap) antara dua tabung berturut-turut



pada



saat



medan RF mempermulai ditinggalkan untuk beralih ke pesawat cepatnya. Untuk



akselerator linear ion



diperlukanakselerator linear. Keuntungan



menggunakan akselerator linear dengan energi tinggi sinar-X maupun elektron adalah dapat memberikan kedalaman dosis yang besar, pemilihan energi yang lebih luas, teknik yang semakin maju yaitu dapat dihidupkan dan dimatikan sesuai keperluan dan besarnya dosis dapat dikontrol, serta tidak menimbulkan limbah radioaktif.[3,4] Walaupun banyak keuntungan yang diperoleh terutama dari segi pasien yang diterapi, akselerator linear membutuhkan banyak perangkat pendukung yang cukup mahal dan manajemen SDM yang handal. Karenanya, dalam paling tidak dua dekade ini diperlukan penguasaan teknologi akselerator linear.[1] DASAR-DASAR AKSELERATOR LINEAR Elektron merupakan partikel bermuatan yang paling mudah diperoleh dan dipercepat untuk menghasilkan berkas untuk iradiasi langsung maupun taklangsung dengan membangkitkan foton. Percepatan dari elektron dapat dilakukan dengan tegangan yang relatif rendah dengan cara berulang (siklik), tetapi jika dilakukan dalam gerak melingkar (dibelokkan dengan medan magnet) karena massanya yang relatif kecil elektron akan banyak kehilangan tenaga geraknya akibat radiasi sinkroton yang sebanding dengan 1/m4. Cara yang lebih



20



efisien adalah dengan percepatan lurus secara siklik



21



medan RF dengan frekuensi dalam orde hingga puluhan MHz, sedang untuk akselerator linear elektron seperti yang digunakan untuk teleterapi diperlukan RF dengan frekuensi orde 3 GHz dan pemasukkan RF serta pemercepatan berkas elektron dilakukan dengan tabung pandu gelombang (wave guide).[6]



BAB 3 PENUTUP



3.1. Kesimpulan



3.2. Saran



Apabila dalam penulisan dan penyusunan makalah ini ada kesalahan, kami atas nama penyusun makalah ini memohon untuk memberikan kritik, saran dan masukannya yang bersifat membangun demi menuju kesempurnaan makalah ini.



DAFTAR PUSTAKA



Dwijananti, Pratiwi. 2013. Inti Atom dan Fenomenanya. Semarang : H2O Publishing.



22



Hidayati,Mahrizal. Pendahuluan Fisika Inti. Padang : UNP PRESS.



Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta : UI-Press.



23