Ppt Tampil Nof Inti.pptx

PELURUHAN ALFA Kelompok 5

ANNISA N

YELDA SUFETRI

NOF PUTRIA TENTI DARA PUTRI PRATAMA

Dosen Pembimbing:

PELURUHAN ALFA

ENERGETIKA PELURUHAN ALFA

PENGUKURAN ENERGI INTERAKSI ZARAH ALFA DENGAN MATERI

STOPING POWER DAN RANGE

TINGKAT ENERGI ALFA DAN TEORI PELURUHAN ALFA

Peluruhan Alfa (a) adalah sebuah proses di mana inti induk (paren) meluruh (disintegrasi) menjadi inti anak (daughter) dan partikel alfa. Partikel alfa adalah inti helium. Peluruhan alfa dapat ditulis dalam persamaan :

A ZX

→

A−4 Z−2Y

+ 42He

CONTOH : 222 86Rn 238 92U

→ →

218 84Po

+ 42He

234 90Th

+ 42He

A. ENENRGETIKA PELURUHAN ALFA

Hukum Kekekalan Momentum

SEHINGGA

Hukum Kekekalan Energi

Energi sebelum peluruhan = Energi setelah peluruhan

Ei = Ef Mpc2 = Mdc2 + Kd + Mαc2 + K α Energi disintegrasi (Q) : Kd + K α = Q 𝑀𝑝 − 𝑀𝑑 − 𝑚𝛼 𝑐 2 = 𝑄

Peluruhan akan terjadi secara spontan apabila 𝑸 > 𝟎 sehingga :

𝑀𝑝 𝑐 2 > 𝑀𝑑 𝑐 2 + 𝑚𝛼 𝑐 2

Maka harga inti-inti atom yang memiliki nomor massa (𝑨 ≥ 𝟐𝟎𝟎). Fraksi Energi Peluruhan :

𝐾𝛼 =

𝑀𝑑 (𝑀𝑑 + 𝑚𝛼 ) 𝑄

atau 𝐾𝑑 =

𝑚𝛼 (𝑚𝛼 + 𝑀𝑑 ) 𝑄

Energi kinetik partikel alfa Kα dapat ditentukan dengan menggunakan hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum. mαvα = MdVd Q = Kd + K α

Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum dan mengeliminasi Vd diperoleh :

Berdasarkan persamaan tersebut, diperoleh :

atau

Dimana, A adalah nomor massa inti induk Untuk mengukur energi kinetik partikel alfa digunakan spektrometer partikel alfa.

B. PENGUKURAN ENERGI Tujuannya : 1. Untuk memperbaiki teori peluruhan alfa 2. Untuk membentuk skema tingkat energi nuklir yang lebih eksak. Menggunakan 3 metoda, yaitu : 1. Defleksi magnetik 2. Hubungan range-energi 3. Analisis tinggi pulsa

1. Defleksi Magnetik

Salah cara mengukur defleksi lintasan alfa dibawah pengaruh medan magnet. Jika sebuah partikel bergerak dalam bidang yang tegak lurus tehadap arah medan magnet, partikel akan bergerak dalam lintasan berbentuk lingkaran dengan jari-jari R melalui persamaan :

q Br  v  m Besar energi kinetiknya :

Karena pergerakan partikel sangat cepat

energi kinetiknya adalah :

sehingga berlaku rumus relativitas sebagai

1 𝐾 = 𝑚𝑣 2 2

berikut:

1 𝑞𝐵𝑟 𝐾= 𝑚 2 𝑚

𝑚

𝑚=

2

1−𝑣 ൗ 2 𝑐 𝑉=

𝑉=

𝑞 𝐵𝑟 𝑚 𝑞 𝑚

2

𝑞2 1 − 𝑣 ൗ 2 𝑐 𝐾= 𝐵𝑟 2 2𝑚0

𝐵𝑟 2

1−𝑣 ൗ 2 𝑐 𝑉=

2

𝑞𝐵𝑟 2 1−𝑣 ൗ 2 𝑐 𝑚

2

𝐾=

𝑣 2 𝑚0 2 1 − 𝑣 ൗ 2 𝑐 2

2 1 − 𝑣 ൗ 2 𝑚0 𝑐 1 𝐾= 2

𝑣 2 𝑚0 2

1 − 𝑣 ൗ 2 𝑚0 𝑐

2. Hubungan range-energi

Diukur menggunakan kamar kabut. Nilainya bergantung pada energi kinetik awal dari partikel bermuatan dan jenis material yang menyerap partikel alfa. Contoh sumber pemancar alfa: 210Po (Ea = 5,3 MeV) 214Po (Ea = 7,7 MeV) 238U (Ea = 4,13 MeV dan 4,18 MeV) 212Bi memiliki 6 macam Ea

Range gerak partikel a diudara (3,8 cm – 7,0 cm)

3. Analisis tinggi pulsa

Didasarkan pada ukuran tinggi pulsa yang dihasilkan sebanding dengan energi partikel alfa. untuk memperolehnya dapat digunakan :  Kamar ionisasi atau pencacah sebanding  Detektor zat padat  Pencacah sintilasi

C. INTERAKSI ZARAH ALFA DENGAN MATERI Sebuah partikel bermuatan yang bergeraK di bahan penyerap akan kehilangan energi kinetiknya oleh interaksi elektromagnetik dengan elektron atom dari bahan penyerap. Jika dalam tumbukan elektron mempunyai cukup energi, elektron akan keluar atom. Jika tidak, elektron akan tetap dalam atom dalam keadaan eksitasi. Kedua keaadaan tersebut disebut ionisasi.

Energi rata-rata yang diperlukan untuk ionisasi disebut potensial ionisasi rata-rata (I).

Range partikel alfa adalah jarak tempuh dari sumber sampai posisi energinya nol. Tiga jenis range, yaitu range ekstrapolasi, range rata-rata, dan range ionisasi. Nilai range tergantung pada nilai awal energi kinetik partikel bermuatan dan jenis bahan penyerap (suhu 15°C dan tekanan 750 mmHg)

Pengukuran range dan ionisasi partikel alfa sepanjang lintasannya digunakan untuk menghitung energi awal partikel. Ionisasi spesifik adalah jumlah ionisasi per satuan panjang dari berkas alfa.

4. STOPPING POWER DAN RANGE Stopping power adalah jumlah energi yang hilang per satuan panjang oleh sebuah partikel dalam suatu bahan.

S(E) = - de/dx = ωI S(E) = fungsi energi kinetik (E berbeda tiap bahan) I = ionisasi spesifik rata-rata (jumlah pasangan ion yang terbentuk per satuan panjang ω = energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan sepasang ion

Besarnya range rata-rata :

Jika S(E) diketahui, maka

Jika diketahui range sebagai fungsi dari energi dalam bahan

Stopping power tidak perlu diukur secara eksperimen untuk berbagai bahan, karena dapat dihitung secara teoritis baik secara melanika klasik maupun kuantum. Energi yang hilang oleh sebuah partikel nonrelativistik per satuan panjang lintasannya adalah

V adalah kecepatan partikel, ze adalah muatan, m adalah massa elektron, N adalah jumlah atom persatuan volume, Z adalah nomor atom, dan I adalah energi rata-rata ionisasi dari bahan penyerap.

5. TINGKAT ENERGI ALFA DAN TEORI PELURUHAN ALFA Pada peristiwa hamburan partikel alfa Rutherford, partikel alfa yang berenergi 7,68 Mev tidak ada yang menembus potensial barier dari U238, sementara U238 menghasilkan partikel alfa yang berenergi 4,20 Mev. Dalam pembahasan efek terobosan seberkas partikel yang berenergi kinetik K jatuh pada rintangan potensial persegi yang tingginya V yang lebih besar dari K.

Rasio antara banyaknya partikel yang melewati rintangan dan banyaknya partikel yang datang secara pendekatan besarnya adalah T = e -2kL Dengan (L = tebal rintangan) Energi potensial listrik sebuah partikel alfa pada jarak x dari pusat inti yang bermuatan Ze adalah

Dengan demikian diperoleh :

Karena V = K ketika x = R

Sehingga

Jika ln T = -2kL Dan dalam bentuk integral

Maka diperoleh

Sehingga

Dari persamaan

Sehingga,

Dengan memasukkan berbagai besaran dan konstanta diperoleh

Dari konstanta peluruhan alfa diperoleh Dengan mengambil logaritma alamiah dari kedua ruas dan mensubstitusikan peluang transmisi T di dapatkan: Dari hubungan logaritma biasa

logaritma

alamiah

dengan

Diperoleh :

Plot log10λ terhadap ZK-1/2 merupakan garis lurus dan cocok dengan data eksperimen yang mempunyai kemiringan sebesar -1,72. Kemiringan ini digunakan untuk menghitung jari-jari nuklir R0. Hal penting yang diperoleh dari teori peluruhan alfa adalah adanya peluang dari partikel yang memiliki energi kinetik K yang lebih kecil dari potensial penghalang V tidak mungkin terjadi pada mekanika klasik yang hanya mempunyai peluang nol

TERIMA KASIH ATAS PERHATIANNYA