Siklotron modern menggunakan dua elektroda berbentuk D berongga yang disimpan dalam ruang hampa di antara kutub elektromagnet. Tegangan AC frekuensi tinggi kemudian diterapkan ke setiap elektroda. Dalam ruang antara elektroda sumber ion menghasilkan baik ion positif atau negatif tergantung pada konfigurasi. Ion-ion ini dipercepat ke dalam salah satu elektroda oleh gaya tarik elektrostatik, dan ketika arus bolak-balik bergeser dari positif ke negatif, ion-ion tersebut berakselerasi ke elektroda lainnya. Karena medan elektromagnetik yang kuat, ion-ion bergerak dalam jalur melingkar. Setiap kali ion berpindah dari satu elektroda ke elektroda lainnya, mereka memperoleh energi, radius rotasinya meningkat, dan menghasilkan orbit spiral. Percepatan ini berlanjut sampai mereka lepas dari elektroda. Partikel yang dipercepat diekstraksi dari siklotron ketika mereka mencapai ujung jalur percepatan spiral. Sinar partikel subatomik yang dipercepat ini dapat digunakan untuk membombardir berbagai bahan target untuk menghasilkan isotop radioaktif.
Berbagai isotop digunakan dalam pengobatan sebagai pelacak yang disuntikkan ke dalam tubuh dan dalam perawatan radiasi untuk jenis kanker tertentu. Siklotron juga digunakan untuk tujuan penelitian di bidang akademik dan industri, dan untuk tomografi emisi positron (PET). Positron emission tomography (PET) adalah teknik untuk mengukur konsentrasi radioisotop pemancar positron dalam jaringan subjek hidup. Kegunaan PET adalah, dalam batas tertentu, ia memiliki kemampuan untuk menilai perubahan biokimia dalam tubuh. Setiap bagian tubuh yang mengalami perubahan biokimia abnormal dapat dilihat melalui PET. PET memiliki dampak besar pada aplikasi klinis penyakit neurologis, termasuk penyakit pembuluh darah otak, epilepsi, dan tumor otak.
EO Lawrence dan mahasiswa pascasarjananya di University of California, Berkley mencoba berbagai konfigurasi siklotron sebelum mereka berhasil pada tahun 1929. Siklotron paling awal sangat kecil, menggunakan elektroda, osilator frekuensi radio yang menghasilkan 10 watt, vakum, hidrogen ion, dan elektromagnet 4 inci (10 cm). Ruang percepatan siklotron pertama berdiameter 5 in (12,7 cm) dan mendorong ion hidrogen menjadi energi 5-45 MeV tergantung pada pengaturannya. Satu mega elektron volt (MeV) adalah 1,602 × 1013 J. (J singkatan dari Joule, satuan standar untuk energi.) Desain, konstruksi, dan pengoperasian siklotron yang semakin besar melibatkan semakin banyak fisikawan, insinyur, dan ahli kimia. Lawrence tidak pernah yakin apakah penelitiannya harus diklasifikasikan sebagai fisika nuklir atau kimia nuklir.
Magnet dalam siklotron terbuat dari 25 ton baja karbon rendah dengan dua kutub berlapis nikel. Secara fisik, siklotron berbobot 55 ton, dan terletak di dalam lemari besi bagian dalam dengan dinding beton dan pintu setebal sekitar 6,6 kaki (2 m) untuk melindungi lingkungan dari radiasi nuklir yang ada saat mesin berjalan. Untungnya, sebagian besar radiasi ini memiliki waktu paruh hanya dalam hitungan detik hingga menit, sehingga tidak ada masalah pembuangan limbah jangka panjang. Dimensi sebenarnya kira-kira 100 × 100,5 × 39 kaki (30,5 × 30,6 × 11,9 m). Kumparan dibuat dari tembaga anil, diisolasi dengan serat kaca dan dilapisi dengan resin epoksi. Tangki vakum aluminium disegel oleh o-ring poliuretan. Sumber ion menggunakan filamen tungsten untuk memberi energi pada gas hidrogen dan pengepakan polietilen borat digunakan untuk mengurangi pembentukan neutron termal di sekitar komponen siklotron. Pengubah target memungkinkan operator siklotron untuk memilih target yang berbeda pada masing-masing beamlines yang akan disinari dan dibuat terutama dari aluminium, dengan minimal baja tahan karat untuk meminimalkan aktivasi neutron.
Desain siklotron bervariasi sesuai dengan spesifikasi pembeli. Ebco Technologies Inc. membangun dua jenis siklotron ion negatif yang berbeda, satu mampu mempercepat proton ke tingkat energi maksimum 19 MeV (TR19) dan yang lainnya mampu mempercepat proton hingga 32 MeV (TR32). Konfigurasi standar siklotron TR19 adalah dengan dua beamline eksternal tetapi ada versi yang diperkecil dengan opsi satu beamline. Konfigurasi target standar TR19 adalah dengan dua beamline eksternal dan delapan target. Ada opsi desain dua hingga empat target pada satu beamline, dengan peningkatan hingga delapan target di kemudian hari. TR19 juga tersedia dalam konfigurasi self-shielded atau unshielded. Fitur pelindung diri menghilangkan kebutuhan akan lemari besi siklotron atau peningkatan besar-besaran pada fasilitas yang ada. Selain itu, celah magnet di TR19 vertikal untuk meminimalkan ruang.
Sistem frekuensi radio (RF) terdiri dari penguat RF, saluran transmisi koaksial dari penguat RF ke siklotron, catu daya, dan perangkat instrumentasi dan pembacaan kembali, osiloskop, arus/tegangan, pengukur daya, dan antarmuka dengan sistem kendali yang terkomputerisasi. Sebuah pengontrol aliran massa, katup jarum, dan katup pneumatik mengatur tekanan dan aliran gas.
Sebuah filamen tungsten ditempatkan di dalam sumber ion dan ketika dipanaskan akan mengionisasi gas hidrogen. Filter plasma ditempatkan pada lubang sumber ion untuk meningkatkan kondisi produksi ion negatif.
Ion negatif yang dihasilkan akan disuntikkan ke dalam siklotron pada sumbu X-nya. Sistem injeksi dibuat dari satu set magnet kemudi untuk memfokuskan ion negatif ke bidang akselerasi oleh inflektor spiral yang dimiringkan.
Ernest Orlando Lawrence.
Ernest Orlando Lawrence lahir di South Dakota pada tanggal 8 Agustus 1901. Ia menerima gelar sarjana fisika pada tahun 1922 dari University of South Dakota. Lawrence memasuki sekolah pascasarjana University of Minnesota, menyelesaikan gelar masternya dalam satu tahun. Ia menerima gelar Ph.D. di Yale pada tahun 1925, tinggal di sana selama tiga tahun sebagai anggota Dewan Riset Nasional, kemudian sebagai asisten profesor. Pada tahun 1928 ia menjadi profesor di University of California di Berkeley. Dua tahun kemudian Lawrence menjadi profesor penuh termuda di Berkeley.
Lawrence menyusun penemuannya yang paling terkenal, siklotron, pada tahun 1929. Dia menyadari bahwa untuk mencapai energi partikel beberapa MeV (juta elektron volt) yang diperlukan untuk eksperimen nuklir, dia dapat mengubah lintasan linier partikel menjadi lintasan melingkar dengan menempatkan medan magnet. tegak lurus terhadap lintasan partikel. Lawrence segera membuktikan bahwa frekuensi revolusi partikel hanya bergantung pada kekuatan medan magnet dan rasio muatan-massa partikel, bukan pada jari-jari orbitnya. Ini adalah prinsip dasar siklotron, yang pertama kali dilaporkan Lawrence pada musim gugur 1930.
Pada tahun 1932, Lawrence menikah dan memiliki enam anak. Dia terpilih menjadi anggota National Academy of Sciences pada tahun 1934, dianugerahi Hadiah Nobel dalam fisika pada tahun 1939, dan menerima Medal of Merit pada tahun 1946 dan Penghargaan Fermi pada tahun 1957. Lawrence tetap di Berkeley sampai kematiannya 27 Agustus 1958 dari usus maag.
Contoh ruang akselerasi yang dievakuasi dengan close up ruang vakum. sebelum pengiriman, pemasangan, dan pemasangan siklotron dan sub-sistemnya. Setiap langkah proses manufaktur harus dipantau untuk memastikan bahwa suku cadang memiliki kualitas standar. Jika ada komponen yang retak atau bocor, radiasi dapat masuk ke lingkungan. Baja yang digunakan dalam magnet siklotron dipantau dengan cermat untuk memastikannya memiliki sifat yang diinginkan. Medan magnet secara konstan diperiksa oleh Nuclear Magnetic Resonance (NMR).
Proses manufaktur menghasilkan 2-3 ton limbah logam selama produksi. Ini didaur ulang untuk proses manufaktur di masa depan. Karena jumlah bagian, kelebihan bahan dari pembuatan siklotron besar. Jika ada bagian yang rusak ditemukan, mereka diselamatkan dengan kemampuan terbaik mereka, tetapi sebagian besar dibuang.
Perbaikan dalam penyegelan unit siklotron mengharuskan lebih sedikit pelindung beton disediakan di lokasi pemasangan dan menyediakan unit siklotron yang lebih aman dan lebih kompak. Unit siklotron yang lebih kuat sedang dirancang untuk produksi isotop komersial. Seri siklotron terbaru adalah yang canggih, kompak, fokus kuat, siklotron ion negatif empat sektor, dengan sumber ion eksternal, cryopumps, daya presisi tinggi dan sistem kontrol, dan kualitas produksi yang luar biasa. Mereka sekarang modular dalam desain dan berbagi teknologi umum terlepas dari ukuran dan jenis siklotron.
Lawrence, Ernest 0., dan Irving Langmuir. Film Molekuler:Siklotron & Biologi Baru. New Brunswick:Rutgers University Press, 1942.
Burgerjon, J. J., dan A. Strathdee, eds. Siklotron — 1972. New York:Institut Fisika Amerika, 1972.
Bonny P. Mclain
Proses manufaktur
Abstrak Eu2+ -fosfor yang diaktifkan secara luas diterapkan di area pencahayaan dan tampilan karena kinerja optiknya yang baik. Dalam makalah ini, zeolit-3A pemancar-hijau yang sangat baik:1.3 wt% Eu fosfor disiapkan dengan metode reaksi panas tinggi yang hijau dan ramah lingkungan tanpa atmosfir a
Abstrak Dalam penelitian ini, nanoplate emas disintesis menggunakan molekul tanaman (asam galat) mengikuti mode kontrol kinetik. Pertumbuhan nanoplate terutama disebabkan oleh adsorpsi spesifik agen capping pada aspek kristal tertentu. Melalui karakterisasi sistematis, ditemukan bahwa jarak antara
Abstrak Penekanan perkembangan tumor dengan menginduksi ferroptosis dapat memberikan obat potensial untuk kanker payudara triple-negatif, yang sensitif terhadap ketidakseimbangan oksidatif intraseluler. Baru-baru ini, artemisinin (ART) dan turunannya telah diselidiki sebagai agen antikanker potensi
Pemesinan elektrokimia (ECM) adalah proses pemesinan di mana proses elektrokimia digunakan untuk menghilangkan material dari benda kerja. Dalam prosesnya, benda kerja diambil sebagai anoda dan pahat diambil sebagai katoda. Kedua elektroda benda kerja dan alat direndam dalam elektrolit (seperti NaCl)
