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.