AKSELERATOR

1.      AKSELERATOR

Pusat Teknologi Akselerator dan proses Bahan (PTAPB) BATAN mempunyai tiga akselerator elektrostatik, yaitu :

1.      Generator neutron sebagai alat analisis unsur ,hal ini berfungsi pada  berbagai bidang yaitu geologi, arkeologi, lingkungan pertanian, kedokteran, dan Kimia nuklir.

2.      Implantor Ion sebagai alat untuk pengerasan sifat bahan .

3.       Mesin Berkas Elektron (akselerator elektron) merupakan instrumen nuklir untuk mempercepat berkas elektron. MBE telah dimanfaatkan untuk litbang proses curing dan coating, pengolah limbah cair dan gas serta pravulkanisasi lateks.

Prinsip kerja Mesin Berkas Elektron adalah berkas elektron yang dihasilkan oleh sumber elektron yang dimasukkan pada tabung pemercepat untuk dipercepat sampai dengan energi yang diinginkan sesuai dengan kemampuan sistem pemercepatnya. Untuk mempercepat berkas elektron, diperlukan sumber tegangan tinggi sebagai tegangan pemercepat yang dipasang pada elektrode pemercepat.

Berkas elektron kemudian difokuskan, diarahkan dan dimayarkan dengan sistem optik  sebagai sistem pemfokus, pengarah dan pemayar yang dikeluarkan melalui window menuju target yang ingin diradiasi. Pada saat operasi, lintasan berkas elektron di dalam mesin berkas electron harus pada kondisi vakum, yaitu pada tingkat kevakuman sekitar 10-5 mbar agar tidak terjadi hambatan berkas elektron dari sumber menuju window.

 Makin tinggi tingkat kevakuman, makin baik untuk operasi mesin berkas elektron karena makin kecil hambatan yang terjadi. Setelah berkas elektron keluar melalui jendela, berkas elektron digunakan untuk mengiradiasi target pada tekanan atmosfir, maka target yang diiradiasi didekatkan pada jendela dengan mempertimbangkan hembusan yang terjadi oleh udara pendingin jendela.

 Mesin Berkas Elektron mempunyai tujuh komponen utama ,yaitu :

1.      sumber elektron,

2.      sumber tegangan tinggi,

3.      tabung pemercepat,

4.      sistem vakum,

5.      sistem optik,

6.      konveyor dan

7.      instrumentasi kendali.

 Dimana sistem optik itu sendiri terdiri dari sistem pemfokus, sistem pengarah dan sistem pemayar. Di dalam MBE yang dihasilkan adalah berupa berkas elektron (elektron bebas). Berkas elektron ini dihasilkan oleh sumber elektron yang berupa filamen yang dialiri arus listrik. MBE milik PTAPB dilengkapi dengan dua jenis tegangan, yaitu:

1.      Tegangan terisolir berfungsi sebagai penyuplai elektron. Tegangan terisolir (220 V) ini merupakan tegangan yang berdiri sendiri dan tidak boleh terkena medan listrik lingkungan karena fungsinya untuk menyuplai elektron, sehingga tegangan ini harus diberi isolator agar tidak terpengaruh oleh medan listrik dari lingkungan, maupun terpengaruh oleh sumber tegangan tinggi.

2.      Tegangan tinggi digunakan untuk mempercepat elektron yang telah dihasilkan dari sumber elektron. Elektron-elektron bebas tersebut kemudian dilewatkan melalui tabung pemercepat dimana di dalam tabung pemercepat tersebut berkas elektron didorong dengan katoda pendorong yang mempunyai potensial negatif dan selanjutnya ditarik dengan anoda yang mempunyai potensial positif. Selanjutnya, elektron-elektron dipercepat lagi dengan sumber tegangan tinggi, dimana pada praktikum ini digunakan sumber tegangan tinggi sebesar 300 kV.

Di dalam tabung pemercepat berkas elektron dinaikkan energinya hingga mencapai energi yang diinginkan. Tabung pemercepat ini juga harus dikondisikan vakum dengan tingkat kevakuman sekitar 10-5 mbar agar tidak terjadi hambatan berkas elektron dari sumber elektron menuju window. Semakin tinggi tingkat kevakuman semakin baik untuk operasi Mesin Berkas Elektron karena semakin kecil hambatan yang terjadi. Elektron yang telah dipercepat kemudian difokuskan dan diarahkan dengan sistem pemfokus dan sistem pengarah berkas.

Sistem pemfokus ini berfungsi untuk memfokuskan berkas elektron yang telah dipercepat agar fokus atau mengumpul pada satu titik. Sedangkan sistem pengarah berfungsi untuk mengarahkan berkas elektron yang telah dipercepat agar menjadi satu garis lurus dan berada di tengah, tidak membelok.

Berkas elektron yang telah melalui tabung pemercepat serta telah diarahkan dan difokuskan akan mengumpul pada sebuah titik berkas elektron yang memiliki energi yang sangat tinggi yang bahkan dapat menembus logam.

Namun MBE di PTAPB ini didesain untuk energi sebesar 300 keV dan arus target sebesar 10 mA. Desain ini termasuk desain untuk MBE energi rendah (100 keV – 500 keV). Agar berkas elektron mengenai seluruh bahan yang diiradiasi secara merata, maka setelah keluar dari tabung pemercepat, berkas elektron disapukan menggunakan sistem pemayar atau scanning system.

  Dengan memasang magnet di bawah tabung pemercepat untuk memayarkan berkas electron tersebut agar tidak menjadi satu titik.Berkas elektron yang dimayarkan dengan sistem dikeluarkan melalui window menuju bahan atau target yang akan diiradiasi. Material yang diiradiasi dilewatkan di bawah jendela (window) MBE menggunakan conveyor.

 Besar energi dan arus berkas elektron yang dihasilkan dapat diatur dengan spesifikasi MBE.  MBE mempunyai energi dan arus berkas elektron 350 keV / 10 mA. Pengoperasian MBE dapat dilaksanakan dengan melalui beberapa tahap kegiatan secara berurutan, yaitu:

a.        persiapan,

b.       pemeriksaan awal atau check list,

c.        pengkondisian sistem vakum,

d.      sistem optik (pemfokus, pengarah dan pemayar),

e.       sumber tegangan tinggi (pemercepat) dan

f.        sumber elektron.

Hal ini dilanjutkan dengan mengeluarkan berkas elektron dari sumber elektron dan mengatur sumber tegangan tinggi sebagai tegangan pemercepat serta sistem optik. Dalam hal ini juga harus dilakukan pengaturan kecepatan konveyor dengan dosis yang dikehendaki. Cara mengatur dosis iradiasi dilakukan dengan mengatur besar arus berkas elektron dan laju kecepatan konveyor.

 Pengaturan dilaksanakan pada parameter operasi pada panel operasi  konsul panel . MBE mungkin akan memiliki beberapa bahaya baik bagi manusia maupun alat sehingga diperlukan alat keselamatan yaitu  interlock. Interlock diatur pada posisi batas dari parameter operasi bagian atau sistem sebagai alat untuk mencegah terjadinya penyimpangan kondisi operasi sehingga tidak terjadi kerusakan.Namun operator harus memahami prosedur operasi dan cara pengoperasiannya agar dapat terjamin keselamatan operasi dan tidak terjadi kesalahan yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin berkas elektron.

Data pengoperasian harus dicatat dalam log book. Data-data ini disimpan sebagai dokumen yang dapat digunakan sebagai acuan, baik untuk keperluan pengoperasian berikutnya, maupun untuk keperluan perawatan.