Upload
febrina-rahayu
View
716
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
tugas kuliah fisika inti
Citation preview
1FISIKA INTI
DETEKTOR CLOUD CHAMBER WILSON (KAMAR KABUT)
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:
Tabung berbentuk silinder yang terbuat dari kaca transparan sebagai tempat
cairan.
Piston yang dapat bergerak bebas pada bagian bawah silinder, piston dapat
bergerak naik turun dan sistem ini kedap udara, piston ini digunakan untuk
mengatur tekanan
2FISIKA INTI
Jendela gelas disamping silinder
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 molekul-molekul 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.
3FISIKA INTI
Sumber : Arthur 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
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
4FISIKA INTI
berlangsung lambat dan jejak ion bertahan cukup lama sehingga metoda ini
bekerja baik.
D. Gambar detektor kamar kabut Wilson
1. Gambar rangakaian alat
Sumber: www.Youtube.Com
2. Jejak Yang dihasilkan
5FISIKA INTI
Sumber: www.Youtube.Com
Sumber : David Gerts, 2010: 3
E. Kelebihan dan Kekurangan detektor Kamar kabut Wilson
Kelebihan detektor kamar kabut Wilson:
Dapat mendeteksi jejak partikel dari sinar radioaktif, dan jejakya dapat dilihat
dan didokumentasikan dengan potret
Kekurangan detektor kamar kabut Wilson yaitu:
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
Untuk keperluan proteksi radiasi, yaitu memantau adanya radiasi
pengionan
6FISIKA INTI
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.
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 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 karena
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.
7FISIKA INTI
Sumber : David Gerts, 2010: 6-7
PERTANYAAN-PERTANYAAN MENGENAI DETEKTOR CLOUD CHAMBER
1. Apa yang dimaksud dengan Detektor ?
Jawab :
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
8FISIKA INTI
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 menyebabkan timbulnya respons, yang nantinya diubah menjadi sinyal
yang mudah ditangkap oleh panca indra manusia.
Sumber: Wisnu Arya, 2007: 209-2010
2. Apakah yang dimaksud dengan Detektor Kamar Kabut Wilson?
Jawab :
Detektor kamar kabut merupakan metode alternatif untuk mendeteksi radiasi.
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.
Sumber : Arthur Beiser,1982:464
3. Sebutkan Bagian - Bagian Dari Detector Kamar Kabut Wilson?
Jawab:
Detektor kamar kabut Wilson terdiri atas:
Tabung berbentuk silinder yang terbuat dari kaca transparan sebagai tempat
cairan.
Piston yang dapat bergerak bebas pada bagian bawah silinder, piston dapat
bergerak naik turun dan sistem ini kedap udara, piston ini digunakan untuk
mengatur tekanan
Jendela gelas disamping silinder
Sample radioaktif
Sumber: Muljono, 2003:77 dan Arthur Beiser,1982:463)
4. Bagaimana cara kerja detector Kamar Kabut?
Jawab:
kamar kabut Wilson bekerja atas dasar ionisasi yaitu sinar radioaktif
mengionkan molekul-molekul gas atau udara yang jenuh uap air yang dilaluinya. Jika
sejenis sinar radioaktifnya berbeda maka berbeda pula daya ionisasi dan bentuk
9FISIKA INTI
lintasannya. Jika ion berada dalam uap superjenuh, uap akan mengembun menjadi
tetesan cairan di sekeliling ion itu. 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. Panajang dan tebal jejak inilah yang nantinya akan dipotret dengan kamera.
Sumber: Arthur Beiser, 1982:463 dan www. Youtube.com
5. Apa sajakah Kelebihan dan Kekurangan dari detector Kamar kabut Wilson?
Jawab :
10FISIKA INTI
Kelebihan detector kamar kabut Wilson:
Dapat mendeteksi jejak partikel dari sinar radioaktif, dan jejakya dapat dilihat
dan didokumentasikan dengan potret
Kekurangan detector kamar kabut Wilson yaitu:
Bertahannya jejak partikel yang lama sehingga harus dibersihkan dengan
memakai medan listrik untuk menghilangkan ionnya sehingga memakan
waktu yang lama
Sumber: Arthur Beiser,1982:464.
6. Apakah fungsi dari detektor cloud chamber (Kamar Kabut) Wilson?
Jawab:
Untuk keperluan proteksi radiasi, yaitu memantau adanya radiasi pengionan. 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.
Jejak-jejak yang dihasilkan pada cloud chamber ini dapat digunakan sebagai
petunjuk untuk mengenali jenis partikel radioaktif.
Sumber : Muljono,2003:123 - 124 dan Arthur Beiser,1982:464.
7. Apakah Aplikasi Dari Detektor 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 pintu
11FISIKA INTI
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
karena 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.
Sumber : David Gerts, 2010: 6 – 7
SOAL-SOAL KUIS DETEKTOR CLOUD CHAMBER
1. Menurut teman-teman apakah perbedaan utama antara detektor cloud chamber
dengan detektor lainnya?
2. Apakah kesimpulan yang dapat kalian tarik mengenai detektor cloud chamber?
Jawab:
Dari pembasan di atas dapat ditarik kesimpulan :
Detektor kamar kabut Wilson merupakan suatu peralatan yang untuk
mendeteksi dan mengidentifikkasi lintasan partikel atomik dan lintasan
partikel ini juga dapat didokumentasikan atau dipotret.
12FISIKA INTI
Fungsi Detektor kamar kabut Wilson adalah untuk mendeteksi jenis partikel
yang dihasilkan oleh sumber radioaktif yang mendeteksi jejak dan lintasan
partikel.
Kelebihan detector kamar kabut Wilson yaitu dapat mendeteksi jejak partikel
dari sinar radioaktif, dan jejakya dapat dilihat dan didokumentasikan dengan
potret dan system ini kedap suara.
Kekurangan detector kamar kabut Wilson yaitu bertahannya jejak partikel
yang lama sehingga harus dibersihkan dengan memakai medan listrik untuk
menghilangkan ionnya sehingga memakan waktu yang lama.
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.
13FISIKA INTI
Murdeka, Bambang dkk.2010. Fisika dasar listrik-magnet-optika-fisika modern.
Yogyakarta: Andi.