Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Efek Compton

Iklan

Iklan

Efek Compton ditemukan oleh Arthur Holy Compton pada tahun 1923. Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya saja foton tidak memiliki massa diam. Jika pendapat ini benar, maka berdasarkan peristiwa efek fotolistrik tersebut Compton melakukan eksperimen. Percobaan Compton cukup sederhana yaitu sinar x monokromatik dikenakan pada keping Berilium yang tipis sebagai sasarannya.

Pada rentang pita energi 1-30 MeV hamburan Compton dapat dideteksi. Hamburan Compton terjadi ketika sebuah foton dan sebuah elektron dengan sebagian energi foton dipindahkan ke partikel bermuatan. Konsep hamburan Compton diterapkan pada Teleskop Pencar Compton yang berkembang menjadi Comptel (Compton Telescope) serta Spektroskopi gamma.

Teleskop Compton (Comptel)

Teleskop pencar Compton biasanya memiliki dua tingkat instrumen. Pada tingkat atas, sinar gamma Compton menyebarkan kosmik dari sebuah elektron dalam suatu sintilator. Foton tersebar kemudian bergerak ke bawah ketingkat kedua bahan sintilator yang benar-benar menyerap foton tersebar.

Comptel merupakan bentuk perkembangan dari teleskop pencar Compton. Prinsip kerja Comptel yakni sebagai berikut. Sebuah foton masuk dari atas dan menyebarkan Compton di lapisan deteksi pertama (biru) kemudian sebagian diserap dalam lapisan kedua (hijau). Area efektif yang dapat dideteksi oleh teleskop pencar Compton relatif kecil, karena hanya sejumlah kecil insiden sinar gamma Compton tersebar ditingkat atas. Resolusi energi untuk detektor ini cukup baik 5-10%, dibatasi oleh ketidakpastian dalam pengukuran energi yang disimpan oleh setiap lapisan.

Penelitian teleskop Compton pada saat ini menekankan pada cara pelacakan elektron tersebar ditingkat atas, sehingga solusi lengkap untuk lintasan masuk dari sinar gamma dapat ditentukan. Hal ini memungkinkan Comptel memiliki pendekatan analisis data lebih konvensional.

Spektroskopi Gamma

Sinar gamma ini dihasilkan oleh suatu bahan radioaktif. Sinar gamma adalah termasuk sinar yang tidak dapat dilihat oleh mata, untuk itu perlu adanya detektor. Detektor yang digunakan adalah NaI (Tl). Apabila sinar gamma mengenai detektor NaI(Tl) maka akan terjadi tiga efek, yaitu efek fotolistrik, efek compton dan bentukan pasangan. Efek fotolistrik terjadi apabila ada sinar gamma yang mengenai elektron di kulit K dari sebuah atom maka elektron tersebut akan kosong sehingga akan diisi oleh elektron dari kulit yang lain, transisi ini yang menyebabkan terjadinya efek fotolistrik.

Efek compton adalah efek yang terjadi apabila sinar gamma mengenai elektron bebas atau elektron terluar dari suatu atom yang dianggap daya ikatnya sangatlah kecil sehingga sama dengan elektron bebas. Apabila sinar gamma memancar ke elektron bebas ini maka akan terjadi hamburan, yang disebut hamburan compton. Sedangkan Efek bentukan pasangan terjadi ketika sinar gamma melaju di dekat inti atom sehingga akan terbentuk pasangan positron dan elektron, syaratnya tenaga sinar haruslah cukup.

Dari ketiga efek tersebut, efek comptonlah yang paling kuat hal ini diakibatkan karena tenaga yang digunakan untuk melepas elektron juga yang lebih besar. Dan dari ketiga efek tersebut menghasilkan sintilasi atau pancaran cahaya, pancaran cahaya ini akan diteruskan ke fotokatoda yang dapat menguraikan cahaya ini menjadi elektron-elektron. Elektron ini masih lemah maka harus dikuatkan lagi dayanya oleh pre amplifier, dan dikuatkan tinggi pulsa dengan amplifier. Lalu elektron tadi dimasukkan ke PMT yang terdiri dari tegangan bertingkat dan banyak katoda, keluaran dari PMT menjadi berganda. Kemudian melalui counter nilai cacahnya dapat diketahui. Dalam spektroskopi gamma juga dicari resolusi tenaganya, semakin kecil resolusinya semakin bagus data yang diperoleh, semakin besar resolusinya maka semakin tidak valid data yang diperoleh.

Iklan

Subscribe to receive free email updates: