Dasar – Dasar Fisika Radiasi

8/19/2019 Dasar – Dasar Fisika Radiasi

1/25

D ASA R – D ASA R FISIKARAD IASI

Kelompok I


2/25

A. Pendahuluan

Klasifkasi kekuatan di alam


3/25

Klasifikasi partikel dasar

Dua kelas partikel dasar yang dikenal:

Quark adalah partikel yang menunjukkaninteraksi yang kuat. Quark adalah

konstituen dari hadrons dengan muatanlistrik raksional (2/3 atau ! / 3" danditandai dengan salah satu dari tiga jenismuatan yang kuat dise#ut $arna (merah%

#iru% hijau". &epton adalah partikel yang tidak

#erinteraksi kuat. 'lektron% muon% tau% danneutrino yang #erhu#ungan.


4/25

Klasifikasi Radiasi

adiasi diklasifkasikan ke dalam dua kategoriutama:

adiasi nonionisasi (tidak dapatmengionisasi materi".

adiasi pengion (dapat mengionisasi materi".radiasi ion se)ara langsung (partikel#ermuatan"

)ontoh * elektron% proton% partikel alpha% ion

#eratadiasi ion se)ara tidak langsung (partikel

netral"

+ontoh * oton (, ray% gamma ray"% neutron


5/25

Klasifikasi radiasi pengion foton

adiasi pengion oton diklasifkasikan menjadiempat kategori:

Karakteristik x ray

-asil dari transisi elektronik antara kerang atom.

Bremsstrahlung

-asil terutama dari interaksi elektroninti+oulom#

Gamma ray

-asil dari transisi nuklir.

Annihilation kuantum (radiasipemusnahan)

-asil dari pemusnahan positronelektron.


6/25


7/25

B. Struktur Atom dan Nuklir

engertian Dasar truktur 0tom artikelpartikel penyusun atom

adalah:

1 roton1 eutron

1 'lektron

roton dan neutron yang dikenalse#agai nukleon dan mem#entukinti.


8/25

M odel Atom Rutherford

'rnest utherord mengusulkanmodel atom yang sekarangditerima adalah :

assa dan muatan positi dari

atom terkonsentrasi dalam intidengan ukuran !4!5.

uatan ele)tron negati#erputar mengelilingi inti dariatom utherord dengan jari

jari sekitar !4!4 m


9/25

6erdasarnya modelnya dan empat asumsi tam#ahan%utherord menurunkan kinematikan ham#uran padaparlikel ala pada inti emas menggunakan prinsip daramekanika klasik.

Keempat asumsi diu#ungkan kepada :

assa inti emas

assa inti emas le#ih #esar dari massa partikel ala

-am#uran partikel ala-am#uran partikel alpha pada elektron atom dia#aikan.

enetrasi inti

artikel ala tidak menem#us inti% yaitu% tidak ada reaksinuklir yang terjadi

'nergy kineti) partikel ala

artikel ala dengan energi kinetik urutan #e#erapa e7 adalahdan hu#ungan klasik sederhana nonrelati8istik untuk kinetikenergi E


10/25

M odel Atom Bohr

odel atom 6ohr #erdasarkan empat postulat :

ostulat !: 'lektron #erputar sekitar inti utherord diterdefnisi dengan #aik% memungkinkan or#it (seperti gerakplanet ". 'lektron #erputar sekitar inti utherord dalamdidefnisikan dengan #aik% pada or#it yang diper#olehkan.9aya +oulom# dari tarikmenarik antara elektron dan inti#ermuatan positi yan diseim#angi dengan gaya sentriugal.

ostulat 2 : ketika di or#it% elektron tidak kehilangan energiapapun meskipun terus diper)epat (tanpa kehilangan energisementara elektron di or#it diper#olehkan". ketika di or#it%elektron tidak kehilangan energi apapun meskipun terus

diper)epat. Ini #ertentangan langsung dengan hukum dasaralam (-ukum &armor s" yang menyatakan #ah$a:

;etiap kali se#uah partikel #ermuatan diper)epat ataumelam#at se#agian dari energi dipan)arkan dalam#entukoton (#remsstrahlung"<


11/25

ostulat 3 : omentum sudut dari elektron dalam or#itdiper#olehkan terkuantisasi (kuantisasi momentumsudut". omentum sudut & dari elektron dalam or#it yang

dii=inkan terkuantisasi dan di#erikan se#agai &% di mana nadalah #ilangan #ulat dise#ut se#agai #ilangan kuantumutama dan h. Kemungkinan momentum sudut terendahdari elektron dalam or#it yang dii=inkan adalah &. emuamomentum sudul elektron or#ital atom adalah kelipatan

#ilangan #ulat kelipatan

ostulat > : e#uah atom meman)arkan radiasi hanya jikaelektron #erpindah dari satu or#it ke yang lain (emisienergi selama transisi or#ital". e#uah atom

meman)arkan radiasi hanya jika elektron mem#uattransisi dari or#it a$al yang diper#olehkan dengan#ilangan kuantum ni ke or#it akhir dengan #ilangan

kuantum n . 'nergi dari oton yang dipan)arkan sama

dengan per#edaan energi antara kedua or#it atom.


12/25

Atom M ulti-elektron


13/25

Struktur Nuklir

e#agian #esar massa atomterkonsentrasi pada atom inti yangterdiri dari Z proton dan A-Z neutron

Z adalah nomor atom dan A nomormassa atom (model atom utherord6ohr". roton dan neutron #iasanyadise#ut nukleon dan terikat ke inti

dengan kekuatan yang kuat. adius r dari inti diperkirakan dari :


14/25

Reaksi Nuklir

eaksi nuklir: 0 ? 6 ? a * # atau 0 (a% #" 6

royektil (a" mem#om#ardir sasaran (0"yang #eru#ah menjadi inti (6" dan (#".

Kuantitas fsik yang paling penting yangdilestarikan dalam reaksi nuklir adalah:

1 uatan1 omor massa

1 omentum linier

1 assaenergi


15/25

Radioaktivitas

adioakti8itas adalah se#uah proses dimana inti tidak sta#il (Induk" meluruhmenjadi konfgurasi nuklir #aru (anakan"yang mungkin sta#il atau tidak sta#il

ama lain yang digunakan untukpeluruhan radioakti adalah:

1 eluruhan nuklir

1 Disintegrasi nuklir1 @ransormasi nuklir

1 @ransmutasi nuklir

1 eluruhan radioakti


16/25

M ode Peluruhan Radioaktif

eluruhan radioakti adalah proses dimana inti tidak sta#il men)apaikonfgurasi yang le#ih sta#il.


17/25

+. Interaksi 'lektron

Aenis interaksi yang dialami elekron dengan atom

tertentu dari radius tergantung pada dampakparameter b dari interaksi% yang didefnisikanse#agai jarak tegak lurus antara arah elektronse#elum interaksi dan inti atom (lihat 9am#ar

3.2".


18/25

Bntuk b>>a% elektron akan mengalami tum#ukanlemah dengan seluruh atom dan hanya se#agianke)il energi akan ditranser dari elektron keelektron or#ital.

Bntuk b=a % elektron akan mengalami tum#ukankeras dengan elektron or#ital dan raksi yang )ukup#esar dari energi kinetik elektron akan ditranser ke

elektron or#ital. Bntuk b


19/25

Interaksi elektron-elektronorbital Interaksi antara elektron dengan elektron

or#ital dari penyerap menye#a#kanionisasi dan eksitasi atomatom penyerap.

Interaksi elektron elektron intiInteraksi )oulom# antara elektron dan inti atompenyerap menghasilkan% -am#uran elektron tanpa kehilangan energi(tum#ukan elastis" dapat dikarakterisasi dengan

daya ham#uran sudut. -am#uran elektron dan kehilangan se#agiandari energi kinetik melalui produksi oton sinarC#remsstrahlung dikarakterisasi dengan daya

penghenti radiasi.


20/25

Daya Penghenti

Kehilangan energi dari elektron melaluitum#ukan tak elastis digam#arkan oleh dayapenghenti linier total yang me$akili energikinetik hilang dari elektron per satuanpanjang lintasan ,% atau

edangkan kehilangan energi dari se#uahelektron #ergerak melalui se#uah mediumdengan kerapatan ρ dijelaskan dengan dayapenghenti energi massa total % yang me$akilienergi kinetik hilang dari elektron per satuanpanjang lintasan ,% atau


21/25

Daya hamburan angular massa

-am#uran +oulom# ganda dari elektronmelintasi lintasan panjang melalui mediumpenyerap se)ara umum dijelaskan dengansudut kudrat ratarata ham#uran yangse#anding dengan kete#alan massa dari

penyerap.

Daya ham#uran angular massa didefnisikanse#agai%


22/25

D . Interaksi-interaksi Foton

Tipe-tipe radiasi ionisasi oton se!aratidak langsung

inar C karakteristik% hasil dari transisi

elektron antara kulitkulit atom. -am#uran +oloum# ( 6remsstrahlung"%

se#agian #esar hasil dari interaksiinteraksielektroninti )oloum#.

inar 9amma% hasil dari transisi (peralihan"inti.

0ihilasi kuantum (radiasi penghan)uran"% hasildari penghan)uran positronelektron.


23/25

Dalam penetrasi pada medium penyerapan"oton-oton mungkin mengalami interaksi yang

berma!am-ma!am dengan atom-atom darimedium" termasuk :

enyerap atom se)ara keseluruhan

Inti medium penyerapan

r#itor#it elektron medium penyerapan

Interaksi oton-oton dengan inti#

Interaksi otoninti se)ara langsung(photodisintegration"

Interaksi antara oton dan medan elektrostatik dariinti (produksi pasangan"


24/25

Jenis-jenis interaksi foton denganabsorber

enurut jenis target ada duakemungkinan untuk interaksi otondengan atom:

Interaksi otonor#ital elektron Interaksi otoninti

enurut jenis a)ara ada duakemungkinan untuk interaksi otondengan atom:

enyerapan oton lengkap


25/25

Dalam $sika medis interaksi oton dibedakanmena%di empat kelompok :

!. Interaksi sangat penting 'ek otolistrik

-am#uran +ompton oleh elektron #e#as

roduksi pasangan ( termasuk produksi kem#ar tiga"

2. Interaksi penting yang tidak #iasa

-am#uran ayleigh

-am#uran @hompson oleh elektron #e#as

3. Interaksi kurang penting

eaksi hotonu)lear

>. Interaksi dia#aikan

-am#uran @hompson dan +ompton oleh inti

roduksi meson

-am#uran Del#ru)k

Dasar – Dasar Fisika Radiasi

Documents

Transcript of Dasar – Dasar Fisika Radiasi