Pemilihan material katoda sumber ion siklotron tipe PIG-Syefudin Ichwan

Judul:

Pemilihan material pengganti pada katoda sumber ion siklotron tipe Penning Ionization Gauge (PIG)

Abstract

Sumber ion adalah bagian/sub sistem dari mesin siklotron yang berfungsi untuk memproduksi ion untuk dipercepat didalam ruang pemercepat siklotron. Hampir semua siklotron di Indonesia seperti: CS-30 36 MeV, Eclips 11MeV, GE 9MeV, Cyclon 18 MeV dan DECY 13 MeV menggunakan sumber ion tipe Penning Ionization Gauge (PIG) yaitu sumber ion dengan konstruksi 2 buah katoda sejajar yang dipisahkan oleh anoda.Jumlah ion yang terbentuk dipengaruhi beberapa faktor, seperti: work function dari material yang digunakan, supply gas input, kuat medan magnet, arus dan tegangan input sumber ion dan lainnya [3]. Efek samping dari proses ionisasi adalah terjadi erosi pada permukaan katoda yang dapat menyebabkan katoda berlubang atau mengalami deformasi sehingga secara periodik perlu dilakukan penggantian katoda. Berdasarkan pengalaman, penggantian katoda dilakukan setiap 3 bulan pada siklotron medik Eclips 11 Mev dengan pengoperasi rutin. Material katoda memiliki kriteria sebagai berikut: metal non magnetic, keras, tahan panas, tahan erosi, memiliki konduktivitas yang baik (thermal dan elektrik), dan memiliki work function yang tinggi. Pada penelitian ini akan dilakukan proses pemilihan material untuk menggantikan material tantalum/tungsten sebagai material katoda sumber ion dengan membandingan beberapa material yang memiliki kriteria seperti: work function dan stiffness yang tinggi, ketahanan panas dan konduktivitas elektrik yang baik dan biaya (material dan machining) lebih murah. perbandingan menggunakan experiment dengan Ion source bench dan simulasi menggunkan software FEM (Ansys Thermal) Kandidiat material dibatasi hanya pada material metal non magnetik dengan aliran gas antara 2-7 sccm. Sehingga diharapakan akan didapatkan material pengganti yang memliki kriteria yang dipersyaratkan dengan biaya yang lebih murah dan proses produksi yang lebih mudah, dengan demikian dapat membuka peluang penghematan biaya pembuatan katoda sumber ion tipe PIG tersebut.