Accelerators of charged particels(Akselerator Partikel Bermuatan)Kajian Fisika IVChapter report Azizah Fithria Paramita(NIM 147795010)Nurul Hidayah Al Mubarokkah NIM 147795008)UNIVERSITAS NEGERI SURABAYAPROGRAM PASCASARJANAPROGRAM STUDI SAINS2015

PENDAHULUANAkselerator partikel mempunyai peran yang sangat penting dalam perkembangan ilmu fisika nuklirSebelum adanya Akselerator partikel bermuatan , satu-satunya sumber untuk keperluan studi transmutasi nuklir adalah zat radioaktif partikel dan yang dipancarkan secara alami.Lord Rutherford menyarankan kepada J. D. Cockroft dan E.T.S.Walton untuk membangun akselerator partikel yang dapat mempercepat proton agar berenergi tinggi untuk menghasilkan transmutasi nuklir. Cockroft dan Walton membangun generator tegangan tinggi berdasarkan pada prinsip pengali tegangan yang pertama kali diusulkan oleh H. Greinacher (1921), sehingga untuk pertama kali dihasilkan transmutasi nuklir dengan proyektil yang dipercepat (yaitu proton)dan menghasilkan disintegrasi inti Lithium (7Li) menjadi dua partikel , menggunakan proton berenergi 770 keV.

PEMBAHASANKlasifikasi dan Karakteristik Kinerja AkseleratorSumber-Sumber Ion Akselerator ElektrostatikGenerator Cockroft-WaltonGenerator Van de GraaffAkselerator Siklik; CyclotronKelemahan Cyclotron Frekuensi TetapSyncho-Cyclotron Prinsip Stabilitas Fasa

10. Betatron11. Betatron Osilasi12. Electron Synchrotron13. Microtron14. Cyclotron Terfokus Sektoral15. Proton SynchrotronAlternating Gradient (AG) Focusingtorage RingsAkselerator LinierAkselerator di India

AKSELERATOR Akselerator Elektrostatik Akselerator Siklik/siklotron

Akselerator elektrostatikPartikel bermuatan dipercepat dengan menerapkan perbedaan tegangan konstan antara sumber ion dan target.Dalam akselerator elektrostatik percepatan partikel hanya terjadi sekali (satu langkah) saja.Generator Cockroft-Walton dan Van de Graff termasuk dalam kelompok ini.

Keterbatasan Tegangannya akan turun disebabkan pelucutan yang terjadi antara terminal tegangan tinggi (HV) dengan dinding ruang akselerator untuk beda potensial yang lebih besar dari satu juta volt. Sehingga mesin-mesin ini dapat mempercepat partikel hanya sampai beberapa juta elektron volt (MeV).

Akselerator siklik

Indeks kinerja akselerator ditentukan berdasarkant:Energi maksimum dapat dicapai;Intensitas pancaran;Homogenitas/keseragaman energi partikel;Stabilitas energi;Kollimasi pancaran;Kealamian partikel yang dipercepat;Bekerja secara kontinu atau diskrit (pulsed operation)

Mempercepat partikel dalam beberapa langkah, relatif membutuhkan jumlah energi yang lebih kecil pada setiap langkah yang berurutan. Percepatan pada langkah-langkah yang berurutan berlangsung berulang-ulang baik sebagai fungsi waktu terhadap medan listrik atau oleh fungsi waktu terhadap induksi magnet.Lintasan partikel dalam mesin dapat berbentuk melengkung/lingkaran seperti pada cyclotron, betatron, Synchro-cylotron dan synchrotron, lintasan lurus

2. Sumber-sumber IonKomponen utama pada semua jenis akselerator adalah sumber ion yang memasok partikel bermuatan yang akan dipercepat.Untuk percepatan elektron, sumber ion dapat diperoleh dari filamen yang dipanaskan yang disebut emisi termionik.Elektron-elektron tersebut dihasilkan dari filamen panas yang fokusnya dapat diatur dengan menggunakan sistem elektroda yang dijaga berpotensial positif yang kemudian diinjeksikan ke dalam mesin.Jenis sumber IonSumber ion pengosongan tegangan tinggiSumber Tegangan RendahSumber ion model osilasi elektronSumber ion Frekuensi radio (Radiofrequency)Sumber Ion DuoplasmatronSumber ion Cyclotron Sumber Ion Negatif

A. Sumber Ion PengosonganGas diionisasi melalui pelucutan listrik. E. Rutherford dan M.L.E.Oliphant, menggunakan dua elektroda silinder koaksial yang menghasilkan perbedaan tegangan sebesar 10-20 kV.Pelepasan terutama terjadi pada bagian paling bawah silinder A dan B dimana terdapat sebuah lubang kecil C yang tembus pada bagian luar pada silinder A. Sebagian besar proses ionisasi terjadi di sekitar lubang C tersebut. Ion-ion yang memiliki distribusi energi yang seragam dipercepat antara C dan D dan dipisahkan oleh medan magnet antara ion molekul dan ion atom sehingga hanya ion atom saja yang memasuki daerah percepatan.

Keterbatasan:Sumber ion ini tidak cocok untuk digunakan pada akselerator elektrostatik atau akselerator diskrit (pulsed operation), yang membutuhkan arus ion yang besar dengan durasi yang pendek.

Gambar1. Jenis sumber ion pengosongan tegangan tinggi

B. Sumber Ion Tegangan RendahBerkerja pada daerah tegangan listrik 100 V. Ion-ion dihasilkan dari arc discharge, yang melepaskan elektron dengan cara emisi termionik pada katoda.Arus yang digunakan jauh lebih besar daripada tipe sumber tegangan tinggi HV (High Voltage).Ion-ion dilepaskan melalui probe electrode pada busur yang lain yang dijaga pada potensial negatif.Sumber ini menyediakan ion yang terdistribusi dengan energi yang seragam.

KeterbatasanKatoda memiliki masa hidup (life time) yang relatif pendek (hanya beberapa jam) karena pengaruh ion.Gambar 2 Sumber ion tipe capillary arc

C. Sumber Ion Osilasi ElektronElektron yang dipancarkan dari setiap filamen yang dipanaskan dengan listrik dipaksa untuk mengikuti jalur heliks menurut garis-garis gaya dari medan magnet aksial B (~5x 10-2 T) sehingga meningkatkan kemungkinan produksi ion.Intensitas pancaran elektron tetap konstan karena akumulasi muatan dekat filamen.Terjadinya osilasi teredam, karena kotak ion berada pada potensial positif di bawah potensial filamen, elektron yang berasal dari filamen manapun pada saat menuju ujung kotak yang berseberangan akan dikembalikan oleh medan tolak antara kotak dan filamen yang lain

Sumber Philips Ion Gauge (PIG) Ion mengalir keluar melalui lubang kecil di salah satu sisi kotak dan ditarik keluar oleh sebuah ekstraktor elektroda ke akselerator. dapat memberikan arus yang besar dan dapat dengan mudah dideteksi.Gambar 3 Sumber ion osilasi elektronPancaran elektron dipanaskan kemudian dipercepat melalui potensial yang sesuai, bertabrakan dengan atom-atom gas (pada tekanan ~20 torr) yang diinjeksikan ke dalam kotak ion untuk mengionisasi atom-atom.

D. Sumber Ion Frekuensi RadioMedan elektromagnetik yang sangat kuat di daerah ini menghasilkan pengosongan. Frekuensi dari medan frekuensi radio dapat bertambah sampai beberapa mega-hertz saat mesin dijalankan. Pengosongan aliran elektron di dekat dinding terkonsentrasi pada sumbu di mulut kanal sehingga ion tertarik ke dalam daerah percepatan. Sumber ini menghasilkan ion terutama dalam bentuk atom.Gambar 4 Sumber ion frekuensi RadioSebuah pengosongan tanpa elektroda dihasilkan gas dalam dan diinjeksikan ke dalam botol kaca pada tekanan 10-20 Torr Tabung ditempatkan antara dua pelat seperti sebuah kapasitor yang di dalamnya terdapat kumparan yang dihubungkan dengan rangkaian osilator.

E. Sumber Ion DuoplasmatronEmisi elektron oleh filamen panas menghasilkan lapisan plasma elektron di dalam ruang. Medan listrik tidak homogen yang kuat mengarah secara aksial simetris, medan magnet pada plasma di dekat elektroda berbentuk kerucut dan lempeng datar yang memiliki lubang kecil (~ 1 mm) di dalamnya. Akibatnya plasma elektron terionisasi pada filamen ini dan mengisi lubang kecil. Arus ion yang sangat tinggi (~500 mA) diperoleh dari sumber ini.Gambar 5 Sumber ion DuoplasmatronDirancang oleh M. Van Ardenne

E. Sumber Ion cyclotronSumber tegangan tinggi tidak dapat digunakan dalam cyclotron karena adanya medan bolak balik di antara "dees" Gambar 6a, Lubang ekstraksi dapat dibuat lebih besar dalam hal ini, untuk meningkatkan intensitas pancaran ion, dispersi dari pancaran elektron dibatasi oleh medan magnet. Gambar 6b, Ion diproduksi dalam anoda silinder dengan celah FF yang tipis vertikal sejajar dengan sumbu dan menghadap salah satu "dees".Untuk meningkatkan medan listrik pada daerah ekstraksi ion, pengaturan khusus diberikan dalam bentuk menyerupai ujungyang menonjol (antena) di pintu masuk dees.Cocok untuk cyclotron dengan frekuensi tetap.Jenis sumber di atas dapat memberikan pancaran arus ion ~500 A pada disipasi daya 0,5 kW.Digunakan tegangan pada busur 200 volt dan arus kecil beberapa A.Gambar6 (a) Busur sederhana untuk sumber ion cyclotron (b) Busur tertutup (Hooded arc) untuk sumber ion cyclotron

E. Sumber Ion NegatifMetode ekstraksi langsungDalam metode ekstraksi langsung, ion negatif dari sumber tipe pengosongan, misal pada jenis duoplasmatron dengan produksi ion yang tinggi, secara langsung diekstraksi dengan membalik polaritas dari tegangan ekstraksi.Hasil produksi ion biasanya rendah dan ion negatif dicampur dengan elektron dengan persentase yang tinggi.Memperoleh intensitas pancaran ion negatif dari hidrogen dan isotopnya. Penggunaan uap cesium pada pengosongan plasma sangat meningkatkan hasil ion negatif.

Metode pertukaran muatan Sebuah pancaran ion positif dengan energi mulai dari sepersekian keV sampai beberapa puluh keV dilewatkan melalui gas atau uap. Terjadinya pertukaran energi ini, beberapa persen dari ion muncul sebagai ion bermuatan negatif. Pada energi optimum (tergantung ion) uap dari lithium, natrium dan magnesium, hasil ion negatif dapat ditingkatkan (1 sampai 90%).

E. Sumber Ion NegatifMetode caesium ion sputteringPancaran ion positif dari cesium jatuh pada permukaan yang keras, menghasilkan ion negatif dengan persentase yang tinggi.Pengembangan sumber ion negatif dengan metode ini sangat efisien.

Metode ionisasi permukaan Untuk produksi ion positif telah diuraikan pada sub bab 8.3,

Metode termallly desorbing Untuk produksi ion negatif, sebuah unsur afinitas elektron tinggi pada permukaan dengan fungsi kerja rendah.Ion negatif dari halogen diproduksi menggunakan metode ini.

Berikut ini adalah beberapa bagian khusus yang diperlukan dalam desain sumber ion:Arus ion dengan intensitas yang tinggi;Persentase ion atom harus lebih besar dibandingkan dengan ion molekul;Distribusi energi yang seragam;Konsumsi gas yang terionisasi serendah mungkin;Konsumsi daya listrik serendah mungkin;Life time (waktu pakai) sumber selama mungkin sehingga tidak sering terjadi penggantian.

3. Akselerator ElektrostatikMemiliki dua komponen utama, yaitu generator tegangan tinggi HV dan tabung akselerator.

Tabung akselerator terdiri dari serangkaian silinder bahan isolator.

Dua elektroda terletak pada kedua ujung tabung akselerator.Salah satu elektroda sebagai target yang akan ditembaki oleh partikel-partikel bermuatan dihubungkan dengan potensial tanah.Elektroda lainnya dihubungkan ke terminal tegangan tinggi dari generator HV dan sumber ion ditempatkan di dalamnya.

Dua generator elektrostatik yang paling umum digunakan adalah pengali tegangan Cockroft-Walton dan generator Van de Graaff.

4. Generator Cockroft-WaltonGenerator Cockroft-Walton terdiri dari dua kolom kapasitor yang terhubung seri.Dioda rectifier menghantarkan arusSebuah transformator T yang menghasilkan tegangan AC V(t) di bagian kaki/bawah generator.Tegangan puncak transformatot T sekitar 100 kV.

Gambar 7 (a) Prinsip Pengali Tegangan (b) Representasi sederhana pengali tegangan menggunakan skalar dan baterai.Asumsi I, S1, S2 dst semua dalam posisi ke bawah.Kedua kapasitor C1 dan C1 , C2 dan C2', C3 dan C3' dst terhubung secara paralel sehingga masing-masing dibebankan ke tegangan V. Asumsi II, Switch dipindahkan ke atas sehingga C1' dan C2, C2' dan C3 dst terhubung secara paralel.Jadi, C1' dan C2 = V/2. Maka beda potensial antara ujung bawah C1 dan ujung atas C2 menjadi sebesar (V+V/2) atau 3V/2.

Asumsi III, Switch dipindahkan ke posisi bawah Hasilnya C1' kembali diisi dengan potensial V. C2 berbagi muatan dengan C2' sehingga masing-masing termuati dengan potensial V/4.Asumsi IV, switch dipindahkan ke atasC1 dan C2 terhubung parallel dan masing-masing mendapatkan potensial sebesar 5V/8. C2dan C3 terhubung secara paralel juga, masing-masing termuati dengan potensial V/8. beda potensial antara bagian bawah C1 dan bagian atas C3 menjadi (V+ 5V/8 + V/8) atau sama dengan 7V/4.Setiap kapasitor di kolom kiri memiliki potensial yang sama dengan total potensial dari semua kapasitor.Potensial di titik V2 dan V4 adalah 2V dan 4V.Jika ada n tahap, potensial akhir adalah 2nV.Terdapat tegangan ripple pada bagian output tegangan sebesar

Generator Cockroft-Walton sangat cocok untuk memberikan arus ion yang besar (~1 mA) pada tegangan sampai sekitar 1 MV.Namun, tegangan mengalami fluktuasi yang relatif besar (dalam orde 1%).

5. Generator Van de Graaff Arus konvektif untuk mengisi terminal HV.Deretan logam pada potensial 20-30 kV. Sebuah pengosongan korona antara logam dan sabuk mengionisasi gas yang dapat membantu untuk melepaskan muatan positif pada sabuk yang bergerak.Sumber ion dan ujung atas tabung akselerator T terletak di dalam HV terminal S.Mesin Van de Graaff pada tahun 1931, menghasilkan potensial sekitar 1,5 juta volt untuk mempercepat pancaran proton dengan energi 1,5 MeV.Arus pancaran proton 25 A.

Gambar 8. Generator Van de Graaff

Pengisian muatan, i = v w Biasanya v < 25 cm per detik dan w< 50 cm.Pada tekanan atmosfer nilai maksimum ~ 10-5 C/m2 dapat dinaikkan jadi ~ 10-4 C/m2 dalam tangki tekanan tinggi.Pengisian arus dapat dinaikkan sampai beberapa milliampere, misal dengan menggunakan sejumlah sabuk paralel atau dengan pengisian sabuk selama gerakan ke bawah dengan muatan berlawanan.Generator Van de Graaff bisa mencapai tegangan lebih tinggi daripada generator Cockroft-Walton dan bisa sampai di atas sekitar 2 MV.Homogenitas dari energi partikel jauh lebih baik dengan mesin ini (sampai ~0,01%). Jadi untuk energi proton 1 MeV, energi yang tersebar hanya sekitar 1.000 eV.

AkseleratorPelletronPerbedaannya pada Desain mekanisme pengisian, yaitu sabuk pengisian diganti dengan rantai pengisian yang terdiri dari silinder baja yang dihubungkan dengan bahan isolasi padat seperti nilon. Pengisian terjadi saat rantai logam meninggalkan katrol pada potensial ground dan muatan dipindahkan saat rantai logam melewati katrol dalam terminal tegangan tinggi.Rentang tegangan operasi maksimum dari pelletron adalah antara 200 kV sampai 25 MV. Rentang kapabilitas pancaran arus berkisar dari beberapa microamperes sampai ~ 0,8 mA.Pada tegangan di atas ~ 1 MV, mesin ditutupi di dalam tangki tekanan yang diisi dengan gas SF6 pada tekanan sekitar 8 atm. Banyak generator Van de Graaff yang sudah tua diubah menjadi pelletrons.

AkseleratorTandemTabung akselerator pada posisi melintang terminal HV sehingga sumber ion dan target saling berseberangan pada ujung-ujung dan keduanya berada pada potensial ground.Aliran hidrogen, ion-ion positif ditransformasikan menjadi ion-ion negatif.Stripper elektron, tabrakan dengan beberapa atom gas netral mengubah ion negatif berenergi tinggi menjadi pancaran ion positif, tanpa terjadi perubahan energi.Pancaran ion positif ini dalam perjalanan melalui tabung akselerator dipercepat melalui tegangan yang sama ketika mencapai target, sehingga energi akhirnya menjadi dua kali energi dihasilkan dalam mesin.

Ion-ion yang dihasilkan menghasilkan perbedaan kelipatan muatan elektronik seperti O+, O2+, O3+, O4+, O5+, dll. Tabung akselerator ion-ion ini memperoleh energi tambahan 10n MeV dimana ne adalah muatan ion.Jadi, energi akhir dari pancaran ion positif menjadi 10 (n+1) MeV.Jadi ion O5+ akan mencapai energi 60 MeV di mesin ini.

Gambar 2.9. Susunan Tandem Van De Graaff

4. Akselerator Siklik (Cyclotron)Siklotron ini pertama kali berhasil dioperasikan oleh E.OLawrence dan M.S.Livingston di University of California, Barkely di Amerika Serikat sekitar tahun 1930-1931.Dalam siklotron sebuah partikel bermuatan bergerak dalam orbit spiral yang berangsur-angsur meningkat karena pengaruh dari medan magnet yang melintang jari-jari.Lawrence dianugerahi hadiah Nobel dalam fisika untuk pengembangan siklotron pada tahun 1939.Gambar 10. Prinsip kerja cyclotron frekuensi tetapPrinsip kerja siklotron Elektromagnet antara potongan-potongan kutub pada dua elektroda (D1 dan D2).Kotak logam berongga berbentuk setengah lingkaran dengan ukuran yang sama dan dikenal sebagai "dees". Kedua dees terisolasi satu sama lain dengan celah kecil diantara permukaan datar.Sebuah tegangan rf diterapkan di antara dees.Sebuah sumber ion ditempatkan di pusat antara dees yang ditempatkan di dalam sebuah ruang vakum yang dijaga pada tekanan sangat rendah.

Ion-ion positif dari sumber ion memasuki D1 ketika fase tegangan rf ion-ion tersebut tertarik menuju D1 pada tegangan puncak Vm dan energi yang diperoleh sebesar qVm.Ion-ion membentuk lintasan setengah lingkaran di dalam D2 dengan radius sedikit lebih besar dibanding lintasan di dalam D1.Ion-ion ini memperoleh tambahan energi sebesar qVm untuk meninggalkan D2 menuju D1 .Proses penambahan energi terulang saat ion-ion melewati celah antar dees.Jadi selama dalam perjalanannya sepanjang setengah lingkaran ion-ion tersebut terjadi peningkatan energi dan jari-jari secara bertahap setiap kali melewati dua dees sehingga lintasannya spiral dan mendapatkan energi ukup tinggi ketika mereka mencapai tepi dees.

Radius orbit setelah n kali melintasi dee diberikan olehSiklotron yang sama dapat digunakan untuk mempercepat ion dengan massa dan muatan yang berbeda, asalkan mereka memiliki fraksi massa yang sama yaitu q/M.siklotron yang dibangun untuk mempercepat deuteron pada umumnya tidak dapat digunakan untuk mempercepat proton.Siklotron tidak dapat digunakan untuk mempercepat elektron karena peningkatan massa relativistik elektron menjadi penting pada energi relatif jauh lebih rendah (E~0,01 MeV).Hal ini tidak memungkinkan untuk mencapai kondisi resonansi dalam kasus elektron.Pemfokusan pancaran ion yang dipercepat pada siklotron:

Untuk mendapatkan sebuah pancaran partikel bermuatan dengan intensitas yang cukup, maka perlu untuk memfokuskan sinar yang keluar dari siklotron.Pemfokusan dapat dilakukan dengan menggunakan pengaruh medan magnet atau medan listrik pada bagian tepi antara dees.

Tepi irisan kutub dan di bawah tepi bidang median terdapat garis medan magnet keduanya memiliki komponen vertikal (Bz) dan komponen radial (Br). Komponen vertikal menjaga ion bergerak dalam orbit setengah lingkaran dalam dees.Komponen radial menimbulkan kekuatan (Gaya Lorentz) pada arah vertikal.Jadi ion melakukan osilasi vertikal di sekitar bidang median.pemfokusan yang lebih baik dapat meningkatkan intensitas pancaran yang dihasilkan.Dalam prakteknya, medan di pusat dipilih sedikit lebih besar daripada bidang resonansi, sedangkan di pinggiran agak lebih rendah.

Magnetic focusing:Gambar.2.11. Gaya pemfokusan oleh medan magnet pada siklotronDimana f0 adalah frekuensi orbital sedangkan n harus bernilai antara 0 dan 1. Maka medan pasti menurun dan radius meningkat.Nilai n yang menjadikan f2 dan fr sama atau kelipatan kecil dari f0 menghasilkan ketidakstabilan dalam osilasi orbit.Jadi ini harus dihindari.

Electrical focusing: Medan listrik antara dees memiliki efek pemfokusan yang pada pancaran ion yang dipercepat.Terjadi pergeseran garis medan di antara dees.Dengan demikian medan listrik dari bidang median memiliki komponen vertikal yang memiliki gaya pemfokusan di dalam akselerator proton linier yang akan dibahas secara rinci pada bagian 2.18.Pancaran ion yang diperoleh dari siklotron memiliki sebaran energi yang relatif besar sekitar 1% atau lebih yang jauh lebih tinggi daripada generator Van de Graaff (lihat bagian 2.5).

7. Keterbatasan cyclotron frekuensi tetapEnergi akhir siklotron meningkat dengan bertambahnya jari-jari magnet yang digunakan. Untuk proton dengan energi E = 10 MeV, peningkatan massa relativistik adalah sekitar 1%.Dalam prakteknya, batas atas energi proton yang dapat dipercepat dengan mesin ini adalah sekitar 20 MeV, deuteron 40 MeV dan partikel 80 MeV.Untuk mempercepat ion dengan energi relativistik berdasarkan cara kerja siklotron dapat diperbaiki dengan mengubah modus dari percepatan atau distribusi medan magnet sehingga kondisi resonansi dapat dipenuhi meskipun terjadi peningkatan massa relativistik ion. M = M0 /1- 2 dimana = v/c, sehinggaMungkin saja terjadi kesalahan karena:(i) induksi magnetik B meningkat terhadap waktu sedemikian rupa sehingga faktor 1- 2 tidak muncul apabila frekuensi terhadap bidang konstan, atau(ii) jika frekuensi f pada bidang rf menurun terhadap waktu sedemikian rupa sehingga kondisi resonansi berlaku setiap saat, B induksi magnetik tetap konstan.

8. Synchro-CyclotronSynchro-cyclotron (juga dikenal sebagai siklotron modulasi frekuensi) adalah sebuah siklotron di mana frekuensi dari bidang percepatan rf menurun seperti partikel menjadi relativistik.Konsep yang paling penting, operasi Synchro-cyclotron (sebagaimana juga dari synchrotrons dan akselerator linier) mempercepat ion di kisaran energi relativistik yang tergantung stabilitas fasa. Prinsip kerjanya sebagai pemercepat fasa-stabil, partikel-partikel dipercepat pada serangkaian celah oleh medan listrik bolak balik .Ide dasar, asumsikan ion beredar dalam orbit dengan radius r = Mv/Bq di mana M adalah massa relativistik.Jika ion tiba di celah dee pada bidang rf adalah nol, maka tidak akan mendapatkan energi apapun dan akan terus berputar di orbit yang sama, asalkan B dan f tetap tidak berubah,orbit ini disebut orbit stabil.

Dalam sinkronisasi siklotron, ion atom ringan seperti proton, deuteron atau partikel dipercepat dengan energi dimana peningkatan massa relativistik menjadi signifikan.Jari-jari orbit meningkat dengan peningkatan energi, danIon berkali-kali melewati/keluar melalui medan listrik rf dari elektroda berlubang besar setengah lingkaran (dee).Ketika frekuensi g rf sama dengan frekuensi revolusi ion, energi kinetik T dan induksi magnet B, jari-jari orbit ion dengan mudah dapat dihitung sebagai berikut:

.. (2.8.1)

.. (2.8.2)

. (2.8.3)

frekuensi ion revolusi sebagai berikut :

. (2.8.4)

Dari pers. di atas frekuensi berkurang dengan meningkatnya energi, sehingga frekuensi medan rf yang diterapkan harus secara bertahap menurun.

Indeks medan n yang positif terletak di antara 0 dan 1.Untuk Synchro-siklotron, n hampir nol sekitar ~ 0,05.Frekuensi vertikal (fz) dan radial (fr) osilasi betatron dapat dihitung dari pers (2.6.10) dan (2.6.11) jika n diketahui.Untuk n = 0,05, fr = 0,975 F0 dan Fz = 0,22 F0 adalah frekuensi revolusi ion.

9. Prinsip stabilitas fasaPrinsip stabilitas fasa merupakan dasar operasi tidak hanya pada akselerator siklik seperti siklotron-Sinkronisasi dan sinkrotron tetapi juga pada akselerator linear.

Selama terjadi percepatan, kecepatan partikel berubah, dalam beberapa kasus, frekuensi medan listrik rf mungkin harus diubah (seperti dalam sinkronisasi -siklotron).Beda Tegangan juga dapat bervariasi.Jadi kita bisa menuliskan komponen medan secara signifikan sbb

v adalah kecepatan gelombang berjalan dan e adalah frekuensi sudut medan listrik rf. Apabila V0 adalah amplitudo tegangan dari medan rf.Kita akan menunjukkan parameter partikel sinkron (S.P.) dengan indeks0dan menganggap bahwa deviasi parameter partikel tak-sinkron kecil.Sebagai contoh misalnya simpangan momentum p (momentum error) akan ditulis sebagai p = p p0 ; p

Persamaan gerak partikel tak-sinkron mengisi orbit dengan jari-jari r di dalam pengaruh medan magnet -Bz ke arah azimut (s = r) dalam koordinat silinder akan menjadi

Bila momentum p dari sebuah partikel dalam orbit radius r adalah p = p = q r Bz dan p / r = q Bz maka :

persamaan umum gerak yang berlaku untuk partikel relativistik dan non relativistik dan berlaku untuk semua akselerator yang bekerjadengan prinsip stabilitas fasa . (2.9.4)

Untuk akselerator linear simbol E'akan hilang

Kita mendefinisikan fasa partikel non-sinkron sebagai

Kemudian

Pada saat partikel melintasi satu panjang gelombang (v/fe) dalam satu periode waktu penuh, dimana fe adalah frekuensi medan rf, kita dapat menulis

Subtitusi ke pers. 2.9.4 diperoleh

Substitusikan Edengan E(s) dan menganggap itu akan konstan dan E diabaikan, maka dua pers. Di atas menjadi

Di sini kesalahan momentum diasumsikan kecil, sehingga dari kedua persamaan di atas, kita mendapatkan

(2.9.12)

merupakan persamaan untuk fasa osilasi sekitar 0fasa kesetimbangan.

Jika kecil, kita dapat menulis

. (2.9.13)

merupakan persamaan fasa osilasi harmonik sederhana, jika kita mengabaikan variasi lambat eq E(s)/p0.

Kasus synchro-cyclotron : Partikel sinkron memiliki orbit radius R konstan yang diberikan olehR = p0 / B0 qInduksi magnetik menurun menurut hubungan pers. (2.6.9)B = B0 (r/R)-nBentuk medan ini berpengaruh terhadap pemfokusan pada arah radial dan vertikal.Seperti yang akan ditunjukkan pada bagian2.12, n> 0 dan harus terletak antara 0 dan 1.

Partikel tiba di celah percepatan dengan kesalahan fasa (untuk partikel non-synchronous) akan dibawa ke orbit dengan dari jari-jari r = p/qBsehingga

Dalam kasus S.P frekuensi medan rf e harus merupakan perkalian integral dari frekuensi revolusi partikel: e = k0 dengan k = 1, 2, 3 dst.

Kemudian kita dapatkandari persamaan (2.9.7) Karena s = r dan v = r0kita dapatkan = - k dan = - k tetapi

Kita asumsikan kecepatan radial partikel dapat diabaikan dibandingkan dengan kecepatan azimutnya, kita dapatkan

. (2.9.20)

Kemudian kita nyatakan kesalahanfasa sebagai kesalahan momentum, diperoleh :

Untuk mengevaluasi bagian kanan dari persamaan (2.9.20) kita catat bahwa momentum dari non-S.P dan dari S.P. adalah

dimana .. (2.9.22) dan

Dari pers. (2.9.20) dan pers.(2.9.22) diperoleh

(2.9.25)

Merupakan pers. yang berlaku untuk synchro-siklotron dan sinkroton. Untuk siklotron-Sinkronisasi, kita biasanya menggunakank = 1 dan = 0 sehingga

..(2.9.26)

Jadi kita bisa mengekspresikan R dalam p0 dan B0 untuk mendapatkan

maka

Medan percepatan adalah E=V / 6r, dimana V adalah tegangan dari dee ke dee, (dengan n = 0; E '= 0.) maka

dan untuk S.P.

diperoleh

Sehingga

Ini merupakan persamaan untuk osilasi fasa, menghasilkan 0cos sama dengan negatif.Kita telah melihat sebelumnya bahwa untuk operasi fasa stabil, bidang rf harus dikurangi sampai melalui nol (lihat Gambar 2.12.).Ini berarti 0 harus terletak di antara /2 dan yang membuat 0 cos

Elektron tidak dapat dipercepat dalam sebuah siklotron pada energi relatif jauh lebih rendah (> 10 keV).

D.W.Kerst di University of Illionis di USA. Betatron (1940) untuk mempercepat elektron, dengan perubahan fluks magnetik melalui lintasan elektron di daerah tertutup.

Gambar atas menunjukkan sebuah bagian vertikal sedangkan gambar yang lebih rendah menunjukkan bagian horizontal.

Induksi magnetik di bagian tengah area tertutup orbit harus lebih tinggi dari yang ada di orbit.

Proses Bremsstrahlung2.10 Betatron Gambar.2.13 Prinsip sebuah betatron.

Energi rata-rata setiap selang waktu

Total panjang lintasan elektron selama akselerasi

Jumlah elektron selama periode

Energi akhir dari elektron

m = 2 R2 BmPada mesin pertama yang dibangun oleh Kerst, suatu pancaran elektron diperoleh energi 2,3 MeV.

Sinar-x yang dihasilkan oleh elektron yang dipercepat dalam betatron untuk: penelitian dalam ilmu nuklir dan biologi , perawatan rutin kanker.

Di India salah satu mesin tersebut telah dipasang di Rumah Sakit Misionaris Kristen di Vellore di Tamil Nadu

Konsekuensi yang terkenal dari teori elektromagnetik Maxwell bahwa partikel bermuatan yang bergerak dipercepat memancarkan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. (Radiasi yang hilang, lihat Bab V)Distribusi panjang gelombang memiliki maksimum pada panjang gelombang m (dalam )

Kehilangan energi per siklus

Perubahan medan magnet melalui orbit elektron menginduksi medan listrik sepanjang orbit, yang mempercepat elektron sampai 2 MeV. Prinsip betatron berhenti sampai pada tahap ini, elektron berputar pada orbit ini dengan kecepatan konstan v = c, dimana c adalah kecepatan cahaya. Sehingga kecepatan sudut = c/R juga konstan dan praktis radius orbit R juga konstan.

2.11 Betatron Osilasi B0 adalah nilai Bz pada kesetimbangan (atau ideal) orbit (r = R).

Indeks bidang adalah angka positif (n> 0) dan tidak tergantung pada t.Elektron dari filamen panas yang disuntikkan ke dalam orbit ekuilibrium pada energi rendah.

Elektron dilepaskan dekat dengan orbit ini, secara bertahap bergerak lebih dekat dan melakukan osilasi teredam radial pada bidang median.

Amplitudo osilasi ini berkurang secara bertahap sebagai medan magnet terbentuk.

Elektron dipancarkan dari pistol elektron

Lintasan elektron yang berbentuk toroida (dari kaca atau porcelain). Celah sempit (lebar 1/8 ), medan rf bekerja. Elektron melintasi celah, elektron dipercepat oleh medan rf sepanjang sumbu toroida. Pada saat m meningkat dengan peningkatan energi, B harus ditingkatkan untuk mempertahankan sinkronisasi.Pada saat terjadi peningkatan energi, massa relativistic elektron juga meningkat untuk melintasi radius yang lebih besar.Peningkatan medan magnetik menjaga radius orbit konstan.

2.12 Elektron SynchrotonGambar 2.14 Prinsip kerja elektron synchrotron (b) Potongan magnet pada elektron synchrotron

Fasa osilasi untuk partikel tak sinkron.Stabilitas Fasa pada Synchrotron:Pada energi non-relativistic, solusinya berbentuk:elctron-synchrotron ,K103proton-synchrotron, K106.

Keuntungan Elektron Synchroton

Magnet yang diperlukan jauh lebih kecil jika dibanding dengan yang digunakan pada betatron.Tidak diperlukan inti besi.Medan magnet hanya di daerah toroida (tabung akselerator, untuk menjaga agar elektron melintasi orbit dengan fasa yang stabil).Biaya lebih murah.Mempercepat elektron sampai beberapa ratus MeV, Energi tertinggi yang bisa dicapai sekitar beberapa GeV (=109 eV).Terdapat osilasi teredam radial (synchrotron oscillations) yang memiliki frekuensi jauh lebih rendah dibandingkan frekuensi betatron.Jadi, dengan elektron Synchroton, energi yang dihasilkan akan lebih besar dari pada pada proses betatron

Rongga percepatan rf ditempatkan dekat dengan bagian ujung silinder pemercepat di antara dua permukaan magnet. Elektron bergerak melintas resonator dan dipercepat dengan medan rf yang sama dengan energi diam elektron m0c2.Elektron-elektron tersebut diarahkan pada orbit sirkular dengan pengaruh medan magnet dan kembali ke resonator yang mendekati jumlah integral siklus rf yang kemudian mempercepat kembali. Orbit-orbit tersebut berupa deretan lingkaran dengan radius yang semakin besar.2.13 MicrotronAlat pemercepat elektron dengan energi relativistic dan memiliki cyclotron. V.I. Veksler (1994). Gambar 2.15. (a) Prinsip kerja microtron

Jika adalah panjang gelombang berjalan,

Setelah n putaran, peningkatan energi elektron sebesar Wn = n W0 maka energi kinetik akhir adalah

Perbedaan radius orbit elektron dapat dihitung dengan catatan bahwa setiap orbit mengandung bilangan bulat gelombang penuh.

Relasi Energi dalam microton :Dimana k = k2-k1 adalah bilangan bulat ( k = 1, 2, 3, )

Race-track microtron menggunakan medan magnet yang terpisah dalam dua bagian lingkaran yang dibatasi oleh ruang yang cukup dimana akselerator linier dapat ditempatkan.Berdasarkan struktur ini elektron dipercepat hingga beberapa ratus MeV.

Gambar 2.15. (b) Race-track microtron

Untuk mendapatkan energi yang lebih tinggi disarankan untuk menggunakan microtron dua sisi dengan dua linacGambar 2.15. (c) Double-sided microtron

2.14 Cyclotron Terfokus Sektoral (L.H. Thomas pada awal 1938)Prinsip sector focusing Sebuah sistem yang disederhanakan secara simetri tersusun tiga bentuk magnet yang yang bertemu pada salah satu titik. Di antara magnet-magnet tersebut, orbit mendekati garis lurus. Membentuk sector membentuk sudut 1200 di dalam magnet dan ke arah luar dengan membentuk sudut pada bagian tepi magnet. Kecepatan ion memiliki komponen radial vr = v sin .Gambar 2.16. Pemfokusan oleh variasi medan magnetik secara azimutSusunan tiga magnet berbentuk segitiga simetri

Gaya vertical Pada saat bekerja medan pada komponen azimut sebesar B, ion-ion mengalami gaya sebesar Fz pada arah vertical. Gaya ini menekan pancaran elektron dari tengah ke samping sehingga membantu memfokuskan pancaran, dan sebaliknya membantu penyebaran medan ke arah radial. Gambar 2.16. Pemfokusan oleh variasi medan magnetik secara azimut

Gaya vertical yang disebabkan oleh komponen azimut medan magnetik

Susunan spiral yang menonjol pada pertemuan antar kutub Cyclotron sector-focused atau Cyclotron AVF dengan susunan variasi energi Variable Energi Cyclotron s (VEC)Gambar 2.17 (a) Susunan spiral-ridges pada pertemuan kutub magnet

Grafik variasi azimut pada medan magnetic secara alamiah dengan radius.Osilasi bentuk medan pada median bidang merubah orbit patikel dari melingkar menjadi kurva polygon. Daerah medan tinggi dan rendah pada radius yang diberikan atau yang biasanya disebut gunung dan lembah. Gambar 2.17 (b) Variasi azimut alamiah B pada radius particular

Gambar 2.17 (c) Orbit ion pada medan magnet variasi azimutOrbit ion yang alami pada beberapa medan yang berubah secara azimut

Sector focused Cyclotron yang pertama dibangun di Los Alamos di U.S.A. 1954 menggunakan arah radial dan kumparan dan dengan osilator frekuensi variable.

Superconducting CyclotronPada mesin ini, kumparan magnet utama dibuat dari beberapa material superkonduktor yang dapat meningkatkan medan magnetic dalam orde 5 T yang lebih tinggi dengan factor 3 kali > magnet konvensional.

Karena peningkatan yang sangat besar kuat medan magnetik pada superkonduktor cyclotron, ukuran cyclotron dapat dikurangi sampai 3 kali < untuk menghasilkan energi yang sama dan mengurangi kebutuhan tempat sampai 9 kali bahkan lebih kecil lagi.

Kecepatan dan frekuensi revolusi proton tidak konstan sampai energi beberapa GeV.Resonansi hanya bisa terjadi apabila frekuensi medan percepatan rf dan medan magnetic.2.15 Proton SynchrotronKomponen paling penting dari proton synchrotron adalah magnet. Biasanya digunakan magnet lingkaran dengan potongan berbentuk C , medan memperlambat partikelPotongan magnet C dapat menghadap ke dalam maupun ke luar mesin, medan medan memperlambat partikel.Dalam beberapa kasus magnet lingkaran dengan potongan H dapat digunakan. Gambar 2.18 Potongan melintang magnet cincin dalam sebuah synchrotrona) Bagian C yang menghadap keluarb) Bagian C yang menghadap ke dalam c) magnet H

Desain magnet baik pada Brookhaven maupun Barkeley menghasilkan ruang dalam orbit bebas dari medan magnetik.Pada kedua kasus, Magnet sirkular dibagi dalam 4 kuadran.Empat sektor tabung akselerasi tersambung dengan 4 bagian lurus bebas dari medan magnetik. Empat sektor bebas medan memiliki beberapa fungsi, misal sebagai tempat akselerator rf, mengakomodasi injektor, target, vacuum manifold. Frekuensi orbit

Gambar 2.19. Rakitan proton synchrotron yang menunjukkan 4 kuadran dan 4 straight pada ruang vakumSejumlah proton synchrotron (dengan atau tanpa AG Focusing) telah dan sedang dibangun di beberapa Negara yang berbeda di dunia.

Membatasi pergerakan radial dari partikel bermuatan dalam berkas akselerator. (method of strong focusing)N.C. Christophilosdi Athena, Yunani pada tahun 1950. Prinsip ini secara bebas ditemukan oleh tiga ilmuwan Amerika E.D. Courant, M.S. Livingston, dan HS. Snyder di Brookhaven National Laboratory pada tahun 1952.2.16 Alternating Gradient (AG) Focusing Fungis AG focusing:Mengurangi amplitude pada betatron maupun pada synchrotron oscilation. Alat ini memungkinkan penggunaan ruang vakum menjadi jauh lebih kecil, sehingga ukuran magnet juga banyak berkurang.Kuantitas tembaga untuk kumparan penyediaan energi elektromagnetik pada kapasitor untuk setiap putaran dapat dikurangi.Penghematan biaya konstruksi proton synchrotron.

Ukuran ruang vakum ditentukan oleh amplitudo betatron dari betatron oscillation pada arah vertical maupun radial.Perpindahan arah vertical z (s) pada azimut perpindahan s sepanjang orbit mulai dari s = 0 dimana osilasi yang keluar diberikan oleh persamaan

Begitu juga amplitudo osilasi radial X tergantung pada deviasi anguler x(0) yang diberikan olehApabila amplitude osilasi vertical dikurangi akan mengakibatkan kehilangan stabilitas secara radial dan begitu juga sebaliknya.

Kita akan menggunakan teori matematika untuk AG focusing menggunakan pasangan kuadrupol elektrostatik dengan gradient yang berlawanan pada Apendix AIII.

Kasus AG focusing menggunakan lensa kuadrupol magnetik pada dasarnya sama, kecuali gradient medan listrik yang dipindahkan dengan perkalian kecepatan partikel dan gradient medan magnetik.Z(s) = Z sin k s

(a) Lensa kuadrupol elektrostatik untuk pemfokusan AG (b) Efek pemfokusan dari dua elemen lensa AGLensa kuadrupol elektrostatik berisi empat ruang elektroda simetri, yang berbentuk rectangular hyperbola (gambar a).Elektrode yang saling berlawanan memiliki tanda potensial yang sama. maka sistem memfokuskan berkas sepanjang sumbu z dalam bidang datar (misal x-z) dan memiliki gaya defocusing pada bidang datar (y-z). Jika dua lensa kuadrupol digunakan secara bertingkat dengan potensial electrode berlawanan pada sistem yang kedua, terjadi pemfokusan pada kedua sistem yang kedua-duanya datar.Pergeseran berkas dari sumbu z dalam bidang x-z dan y-z disebabkan dua lensa (gambar b).

Gambar 2.21Plot pergeseran vertical z sebagai fungsi jarak s sepanjang orbit synchrotron AG

Pada bagian penyebaran, hanya kebalikan dari proses di atas, partikel ditolak dari bidang median dengan gaya yang proporsional menuju pergeseran berikutnya (kurva berbentuk cekung terhadap sumbu s).Pada saat partikel memasuki daerah pemfokusan setelah ditolak oleh bidang median pada penyebaran sebelumnya, jarak partikel rata-rata menjadi lebih besar dari bidang median pada arah pemfokusan dibandingkan pada arah penyebaran. Apabila gaya pemfokusan rata-rata lebih besar pada arah pemfokusan dibanding arah penyebaran, hasil keseluruhan menghasilkan efek pemfokusan.Pergeseran vertical z(s) sebagai fungsi s dalam sebuah AG synchrotron dengan arah pemfokusan yang berubah-ubah. Pada arah pemfokusan, partikel tertarik menuju bidang median (sumbu s) sehingga kurvanya berbentuk cembung pada sumbu s, gaya tarik menjadi proporsional dengan jarak dari bidang media.

Gambar 2.22. Osilasi trayektori partikel tak sinkron di sekitar trayektori partikel sinkronCara yang sama diterapkan pada kasus pergeseran radial x (s) pada arah sumbu x, aturan pada arah dengan n1 >0 dan n2

Gambar 2.23(a) Pasangan magnet kuadrupol Pasangan lensa gradien magnetik memiliki fokus yang sama.Pada umumnya seperti lensa yang disusun dengan menggunakan empat kutub magnet yang ditempatkan secara simetri dengan polaritas yang berubah-ubah.Kegunaan magnet kuadrupol: untuk menghasilkan fokus yang kuat, sebagian besar AG synchrotron modern menggunakan magnet kuadrupol yang terpisah yang mengarahkan partikel menuju lintasan yang sempit.Pasangan magnet kuadrupol dengan gradient yang berlawanan, seperti ditunjukkan pada gambar 2.23a, menghasilkan gaya murni pemfokusan ke arah vertikal dan radial seperti dijelaskan di atas.

Gambar 2.23(b) Gaya magnet kuadrupol untuk menghasilkan pemfokusan keseluruhan berkas partikel dalam dua bidangPada gambar, sumbu z melalui pusat dua magnet kuadrupol. Setiap magnet memfokuskan berkas ke bidang x-z atau bidang y-z., tetapi menyebarkan kea rah yang lain. Resultan dari keseluruhan efek adalah pemfokusan murni ke dua bidang.Teori A.G. focusing dibahas pada Apendiks AIII

Gambar 2.23(c) Basic triplet pada pemfokusan AGAnalisi teoritis dari gaya murni pemfokusan dari sederet alternate pemfokusan dan penyebaran lensa kuadrupol sama dengan deretan lensa basic triplets. Setiap triplet terbuat dari setengah perjalanan keluar adri sebuah lensa kuadrupol, diikuti dengan sebuah lensa kuadrupol penuh dan kemudian memasuki separuh lensa ketiga, seperti ditunjukkan pada gambar 2.13c.Ini dijelaskan pada apendiks AIII bahwa basic triplet memiliki gaya pemfokusan murni di bawah kondisi tertentu (persamaan AIII-17 pada apendiks AIII) mengasumsikan elemen pertama untuk pemfokusan.

Gambar 2.24. Bagian horizontal dari race-track tabung akselerator dalam AG proton synchrotronPada proton synchrotron menggunakan AG focusing, partikel bergerak dalam tabung akselerator (race-track) yang berupa lingkaran tak merata dengan diameter potongan hanya beberapa cm. Gabungan magnet (magnet dipol), pasangan magnet kuadrupol dengan gradient salin bertolak belakang terdistribusi di sekitar cincin (ring). Injeksi dan ekstraksi magnet berenergi hanya pada saat mulai dan di akhir akselerasi pada siklus akselerasi.Proton diinjeksikan ke dalam cincin synchrotron secara relatif berenergi rendah pada saat dipol magnet gabungan diatur untuk menghasilkan medan lemah. Setelah injeksi medan magnet meningkat untuk menjaga partikel tetap dalam lintasan saat partikel memperoleh energi saat melintas medan rf.Proton synchrotron AG focusing

Pada tabel 2.1 kita daftar beberapa synchrotron proton terbesar baik dalam kerjanya maupun konstruksinya.*Cern PS dan Mainring di Fermilab saat ini hanya digunakan untuk injektor SPS dan Tevatron

Elektron synchrotron dapat juga dibangun menggunakan teknik AG.salah satu mesin yang ada di Institut Teknologi Massachusetts Amerika Serikat yang menghasilkan 6 GeV berkas elektron. Mesin yang sama dioperasikan pada DESY (Deutsches Elektronen Synchrotron) di Hamburg Jerman (30 GeV).keterbatasan utama elektron synchrotron adalah radiasi energi yang hilang. Hilangnya energi tiap putaran ditunjukkan pada bagian 2.10Wrev = 8,85 x 104 (W4/R) eV/revDesain elektron synchrotron lebih sederhana dibanding proton synchrotron, saat kecepatan elektron tidak banyak berubah di atas kira-kira 1 MeV, kecepatannya mendekati kecepatan cahaya (v=c). Sejumlah percepatan awal baik melalui injektor linac maupun percepatan awal betatron pada medan synchrotron membawa elektron ke kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

Alternating gradient electron synchrotron:

Mesin-mesin ini sama dengan proton synchrotron.Dalam beberapa kasus, fasilitas yang sama digunakan untuk percepatan proton dan ion berat, seperti pada sinkrotron Princeton dan sinkrotron Berkeley. Sinkrotron Berkeley terbatas oleh percepatan linier intensitas tinggi, yang dikenal sebagai Super HILAC.Saat bekerja dengan heavy ion accelerators, energi per nucleon (EN) yang sangat penting. Perilaku ion dalam medan magnetik tergantung pada q/A. Saat ion-ion dengan lebih rendah q/W membutuhkan medan yang lebih tinggi., ini memungkinkan untuk mendapatkan berkas yang lebih tinggi q/A, yang penting faktor penurunan dalam memulih parameter mesin. Sumber sederhana ion Hidrogen terionisasi H- digunakan untuk menghasilkan berkas murni pada beberapa ion atom dengan intensitas yang sangat tinggi dan pada tingkatan muatan tertinggi yang memungkinkan (q/A).

Heavy-ion Synchrotron

Tabel 2.2 Prinsip Heavy Ion Synchrotron

Akselerator dapat dibagi secara luas menjadi dua kelompok yaitu: akselerator elektrostatik dan akselerator siklik. Beberapa sumber ion di akselerator: sumber ion pelepasan, sumber tegangan rendah, sumber ion model osilasi elektron, Sumber ion radiofrequency, sumber ion duoplasmatron, sumber ion cyclotron, sumber ion negatif. Semua akselerator elektrostatik memiliki dua komponen utama, yaitu,generator HV dan tabung percepatan. Generator Van de Graaff bisa mencapai tegangan lebih tinggi daripada generator Cockroft-Walton dan bisa sampai di atas sekitar 2 MV.Siklotron pertama kali dibangun oleh Lawrence.Sinkronisasi-siklotron adalah sebuah siklotron di mana frekuensi jika bidang percepatan menurun sebagai partikel menjadi relativistik.Prinsip stabilitas fasa merupakan dasar operasi tidak hanya pada akselerator siklik seperti siklotron-Sinkronisasi dan sinkrotron tetapi juga pada akselerator linear.

Kesimpulan

Prinsip kerja synchrotron sama dengan Synchro-cyclotron. Microtron mempercepat elektron dengan energi relativistic dan memiliki cyclotron dalam strukturnya. Prinsip sector focusing menunjukkan sebuah sistem secara tinggi yang disederhanakan secara simetri tersusun tiga bentuk magnet yang yang bertemu pada salah satu titik. Proton dan ion berat lainnya dapat dipercepat dengan prinsip synchrotron, menghasilkan medan magnetik dan frekuensi rf secara bervariasi untuk menjaga kondisi resonansi. Prinsip kerja AG Focusing untuk membatasi pergerakan radial dari partikel bermuatan dalam berkas akselerator. Akselerator linier mempercepat partikel bermuatan sepanjang garis lurus dalam beberapa langkah oleh osilasi medan listrik. Pembangunan akselerator partikel bermuatan di India pertama kali dimulai pada masa perang dunia ke dua di Palit Laboratory of Physic di Calcuta University.

Kesimpulan

*