BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar BelakangJika jumlah proton lebih besar dari jumlah netron (N < P), maka gaya elektrostatis

akan lebih besar dari gaya inti, hal ini akan menyebabkan inti atom berada dalam keadan tidak stabil. Jika jumlah netron sama dengan jumlah protonnya (N = P) akan membuat inti berada dalam keadaan stabil. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa inti atom paling berat yang stabil adalah Bismuth yaitu yang mempunyai 83 proton dan 126 netron. Inti atom yang mempunyai jumlah proton lebih besar dari 83 akan berada dalam keadaan tidak stabil. Inti yang tidak stabil ini akan berusaha menjadi inti stabil dengan cara melepaskan partikel bisa berupa proton murni , partikel helium yang memiliki 2 proton atau partikel lainnya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2. Inti atom yang tidak stabil ini memiliki sifat dapat melakukan radiasi spontan atau mampu melakukan aktivitas radiasi sehingga dinamakan inti radioaktif. Unsur yang inti atomnya mampu melakukan aktivitas radiasi spontan berupa pemancaran sinar-sinar radioaktif dinamakan unsur (zat) radioaktif. Pemancaran sinar-sinar radioaktif (berupa partikel atau gelombang elektromagnetik) secara spontan oleh inti-inti berat yang tidak stabil menjadi inti-inti yang stabil disebut Radioaktivitas. Inti yang memancarkan sinar radioaktif disebut inti induk dan inti baru yang terjadi disebut inti anak.

Partikel α ialah inti atom helium yang bernomor atom 2 dan bernomor massa 4. Jenis inti yang memancarkan radiasi α disebut inti pemancar α. Selain dipancarkan oleh radionuklida (inti radioaktif) alam, misalnya radium, uranium dan torium, partikel α dapat juga dipancarkan oleh radionuklida buatan. Proses pemancaran partikel α oleh inti atom disertai perubahannya inti menjadi inti atom lain, disebut peluruhan α.

Partikel alfa sebenarnya adalah sebuah inti helium. Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal. Peluruhan alfa dapat dianggap sebagai sebuah reaksi fisi nuklir sebab inti induk terpecah menjadi dua inti “anak” (daughter). Peluruhan alfa adalah salah satu contoh dari efek terowongan dalam mekanika kuantum. Tidak seperti peluruhan beta, peluruhan alfa diatur oleh gaya nuklir kuat.

Untuk lebih memahami tentang alfa yang erat kaitannya dengan peristiwa radioaktivitas. Berikut akan dikaji tentang peluruhan Alfa dengan lebih mendalam.

B. Rumusan Masalah    rumusan masalah pada makalah ini adalah :

1. Bagaimana karakteristik partikel alfa?2. Apa kelebihan dan kekurangan dari partikel alfa ? 3. Jelaskan dan hitunglah daya jangkauan partikel alfa di udara ?4. Jelaskan dan hitunglah daya ionisasi partikel alfa di udara ?5. Bagaimana konsep peluruhan alfa ?6. Jelaskan dan hitung berapa energy pada peluruhan alfa ?

BAB II

PEMBAHASAN

1. KARAKTERISTIK PARTIKEL ALFA

2. KEKURANGAN DAN KELEBIHAN PARTIKEL ALFA

Kerugian Partikel Alfa

§        Jika isotop-isotop pemancar alfa tersebut terendap secara internal (di dalam tubuh) seperti terhirup, tertelan, atau bahkan terserap ke dalam aliran darah. Sehingga tidak ada lagi shielding effect berupa lapisan terluar kulit mati. Ini dapat menyebabkan radiasi alfa tersebut dihamburkan pada jaringan hidup, sehingga berakibat toksin, yakni menimbulkan resiko kanker, khususnya setelah diketahui bahwa radiasi alfa dapat menyebabkan kanker paru-paru ketika sumber radiasi alfa tak sengaja terhisap. Kegunaan Partikel Alfa

©        Radium-226 dapat digunakan untuk pengobatan kanker, yakni dengan memasukkan jumlah kecil radium ke daerah yang terkena tumor.

©        Polonium-210  berfungsi sebagai alat static eliminator dari paper mills di pabrik kertas dan industri lainnya.

©        Americium-241 berfungsi sebagai detektor asap memanfaatkan emisi alfa untuk membantu menghasilkan arus listrik sehingga mampu membunyikan alarm saat kebakaran. 

3. DAYA JANGKAUAN PARTIKEL ALFA

Jangkauan partikel alfa biasanya diukur di udara pada suhu 0 C dan tekanan 70 mmHg dan dapat didekati dengan persamaan sebagai berikut.

Sedangkan jangkauan dalam medium (dm) selain udara didefinisikan dengan pendekatan persamaan Bragg-Kleeman sebagai berikut:

4. DAYA IONISASI PARTIKEL ALFA

Ionisasi spesifik (Is) dirumuskan :

Ka adalah energy partikel alfa (eV) dan W adalah energy yang diperlukan untuk membentuk 1 pasang ion di udara, 35 eV/pasang.

5. KONSEP PELURUHAN ALFA

Partikel Alfa (α) adalah bentuk radiasi partikel yang dapat menyebabkan ionisasi dan daya tembusnya rendah. Partikel tersebut terdiri dari dua proton dan dua netron yang terikat menjadi sebuah partikel yang identik dengan inti Helium (2He4).

Partikel alfa sebenarnya adalah sebuah inti helium. Inti helium merupakan inti stabil dengan nomor massa dan nomor atom yang kekal. Peluruhan alfa dapat dianggap sebagai sebuah reaksi fisi nuklir sebab inti induk terpecah menjadi dua inti "anak" (daughter).

Peluruhan alfa adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktifdimana sebuah inti atom berat tidak stabil melepaskan sebuahpartikel alfa dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengannomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula, menurut reaksi:

Peluruhan alfa adalah salah satu contoh dari efek terowongan dalammekanika kuantum. Tidak seperti peluruhan beta, peluruhan alfa diatur oleh gaya nuklir kuat.

Peluruhan alfa dominan terjadi pada inti-inti tidak stabil yang relatif berat (Z > 80). Contoh Radium yang menjadi gas Radon karena peluruhan alfa.

Proses puluruhan alfa dapat dituliskan secara simbolik melalui reaksi inti sebagai berikut:

Contoh peluruhan partikel alfa yang terjadi di alam adalah:1. 92U238 --> 90Th234 + α2. 88Ra222 -->86Rn218 + α

1. Energi partikel alfa paling rendah 7,5 MeV diperlukan untuk penetrasi lapisan pelindung nominal pada kulit(7 mg/cm2 atau 0,07 mm).

2. Jangkauan partikel alfa di udara 1 atmRa = 0,56 E (E <>Ra = 1,24 E – 2,62 (E ≥ 4 MeV)Pada kondisi STP, setiap 1 mm udara, energi partikel alfa berkurang sebesar 60 keV.

3. Ketebalan jendela detektor menyebabkan energi partikel alfa berkurang sekitar 0,8 MeV per mg/cm2 ketebalan jendela. Oleh karena itu detektor yang mempunyai jendela dengan tebal 3 mg/cm2(seperti pada proposional gas untuk deteksi alfa/beta dan detektor GM) tidak akan dapat mendeteksi emisi alfa yang lebih rendah dari 3 MeV. Detektor ini mempunyai efisiensi yang sangat rendah untuk partikel alfa yang berenergi rendah atau partikel alfa teratenuasi.

4. Detektor alfa proposional udara mempunyai energi dan respon efisiensi yang lebih tinggi dari pada detektor proposional gas atau GM.

5. Transfer energi partikel alfa ke udara.Partikel alfa 6 MeV memproduksi 40.000 pasangan ion per cm.Partikel alfa 4 MeV memproduksi 55.000 pasangan ion per cm.Karena ω udara 34 eV per pasangan ion. Maka:a. Partikel alfa berenergi 6 MeV turun 1,18 MeV per cm udarab. Partikel alfa berenergi 4 MeV turun 1,87 MeV per cm udara

6. Energi partikel alfa turun 0,8 MeV per mg/cm2 ketebalan kerapatan pada material penganetuasi.

7. HVT (Half Value Thickness) = Ketebalan yang meyebabkan energi alfa tinggal setengahnya.

Sifat Radiasi Alfa

a. Daya ionisasi partikel alfa sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi sinar gamma.b. Jarak tembusnya sangat pendek, hanya beberapa mm udara, tergantung energinya.c. Partikel alfa akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan listrik.d. Kecepatan partikel alfa bervariasi antara 1/100 sampai 1/10 kecepatan cahaya

Peluruhan alfa merupakan salah satu peristiwa efek trobosan (tunneling effect),seperti dibahas dalam mekanika kuantum.Diasumsikan dua netron dan dua proton yang berada dalam inti membentuk partikel alfa. Dua proton dan dua netron ini bergerak terus di dalam inti, yang kadang-kadang bergabung dan terkadang berpisah. Di dalam inti partikel alfa terikat oleh gaya inti yang sangat kuat. Tetapi jika partikel alfa inti bergerak lebih jauh dari jari-jari inti ia akan segera merasakan tolakan gaya Coulomb.

Probabilitas persatuan waktu λ.bagi partikel alfa untuk muncul adalah probabilitas menerobos potensial halang dikalikan banyaknya partikel alfa menumbuk penghalang per detik dalam usahanya untuk keluar. Jika partkel alfa bergerak dengan laju ν di dalam sebuah inti berjari-jari R, maka selang waktu yang dibutuhkan untuk menumbuk penghalang bolak-balik dalam inti sebesar ν/2R. Inti berat nilai R sekitar 6 fm, maka partikel alfa menumbuk dinding inti berat sebesar 1022 kali per detik.Taksiran kasar probabiltas peluruhan alfa, berdasarkan mekanika kuantum adalah Energi x R EαPartikel α

Berdasarkan data eksperimen, usia paro peluruhan alfa ada ketergantungan dengan energi artikel alfa. Semakin besar energi partikel alfa, waktu paro nya semakin cepat dan sebaliknya.

6. ENERGI PADA PELURUHAN ALFA

Dalam peluruhan dibebaskan energi, karena inti hasil peluruhan terikat lebih erat dari pada inti semula. Energi yang dibebaskan muncul sebagai energi kinetik partikel alfa dan energi kinetik inti anak (inti hasil) ,

Partikel alfa pada dasarnya terdiri dari 2 proton dan 2 netron atau identik dengan inti helium. Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio netron terhadap proton yang terlalu rendah.

84210Po ----------------> 24He + 82206Pb

Pada contoh tentang peluruhan Polonium diatas dapat dilihat bahwa rasio netron terhadap proton dari polonium adalah 1.5 : 1 . Namun setelah mengalami peluruhan dengan menembakkan partikel alfa, maka dihasilkan unsur Pb-82 yang stabil dengan rasio netron terhadap proton 1,51 : 1

           Suatu inti yang memancarkan partikel alfa, terkadang meninggalkan keadaan eksitasi pada inti anakan, yang kemudian menghasilkan emisi sinar gamma untuk mengembalikan inti pada keadaan dasar (stabil). Seperti contoh yang terjadi pada tranformasi inti 226Ra menjadi 222Rn dimana energi partikel alfa sebesar 7.77 MeV dipancarkan sehingga mengghasilkan inti 222Rn yang stabil. dan energi partikel alfa sebesar 4,591 MeV dipancarkan dan meninggalkan keadaan tereksitasi yang kemudian kembali ke keadaan stabil dengan sebelumnya memancarkan sinar gamma sebesar 0.186 MeV.

Yang menjadi misteri menurut Fisika Klasik, partikel alfa tidaklah memiliki cukup energi untuk keluar dari potensial barier inti. Hal ini diketahui setelah radius inti dapat ditentukan melalui Eksperimen Hamburan Rutherford sehingga memungkinkan diketahuinya tinggi potensial barier pada inti atom yang ternyata memiliki energi yang lebih tinggi dari energi partikel alfa yang mampu diamati dalam eksperimen. Pemecahan atas masalah ini muncul dalam mekanika kuantum yakni sebuah partikel alfa dapat terlepas dari sumur potensialnya melalui efek terobosan kuantum.

Partikel alfa, karena memiliki muatan listrik dan massa yang relatif besar menyebabkan partikel ini memiliki kemampuan yang sangat terbatas dalam menembus bahan dan menjadi cepat kehilangan energi di udara. Sehelai kertas tisu bahkan kulit mati tsudah cukup tebal untuk menyerap semua radiasi alfa yang keluar dari bahan - bahan radioaktif.

Ini mengakibatkan radiasi alfa yang berasal dari sumber - sumber di luar tubuh bukan merupakan sebuah bahaya. Namun akan menjadi bahaya jika isotop -isotop pemancar alfa tersebut terendap secara internal (di dalam tubuh) seperti terhirup, tertelan, atau bahkan terserap ke dalam aliran darah. Sehingga tidak ada lagi shielding effect berupa lapisan terluar kulit mati.

Ini dapat menyebabkan radiasi alfa tersebut dihamburkan pada jaringan hidup, sehingga berakibat toksin, yakni menimbulkan resiko kanker, khususnya setelah diketahui bahwa radiasi alfa dapat menyebabkan kanker paru - paru ketika sumber radiasi alfa tak sengaja terhisap.

Muatan positif dari partikel alfa sangat berguna dalam industri. Misalnya, radium-226 dapat digunakan untuk pengobatan kanker, yakni dengan memasukkan jumlah kecil radium ke daerah yang terkena tumor. Polonium-210 berfungsi sebagai alat static eliminator dari paper mills di pabrik kertas dan industri lainnya. Beberapa Detektor asap memanfaatkan emisi alfa dari americium-241untuk membantu menghasilkan arus listrik sehingga mampu membunyikan alarm saat kebakaran.

BAB IIIPENUTUP

KESIMPULAN

«  Partikel alfa adalah bentuk radiasi partikel yang sangat menyebabkan ionisasi, dan kemampuan penetrasinya rendah.«  Muatan positif dari partikel alfa sangat berguna dalam bidang industri serta dalam bidang kedokteran.«  Peluruhan partikel alfa adalah salah satu bentuk peluruhan radioaktif dimana sebuah inti atom berat tidak stabil melepaskan sebuah partikel alfa dan meluruh menjadi inti yang lebih ringan dengan nomor massa empat lebih kecil dan nomor atom dua lebih kecil dari semula.

«  Sifat Radiasi Alfaa. Daya ionisasi partikel alfa sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 10.000 kali daya ionisasi sinar gamma.b. Jarak tembusnya sangat pendek, hanya beberapa mm udara, tergantung energinya.c. Partikel alfa akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan listrik.d. Kecepatan partikel alfa bervariasi antara 1/100 sampai 1/10 kecepatan cahaya

DAFTAR PUSTAKA

http://adeikasusan.students-blog.undip.ac.id/2009/12/02/peluruhan-alfa/http://www.dronce.com/tag/makalah+peluruhan+alfa/http://alifasintyagatri.blogspot.com/2011/04/makalah-radioisotop.html