Cyclotorn pada kedokteran Nuklir

sumber :dharmais.co.id

Taukah anda gambar diatas??? Gambar diatas adalah Cyclotron pada Kedokteran Nuklir. Berikut ini penjabaran selengkapnya tentang Cyclotron pada Kedokteran Nuklir. Cyclotron adalah alat untuk memproduksi radioisotop seperti 18F, 11C , 15O dan 13N . 18F adalah radioisotop yang dapat di label dengan FDG (Fluorodeoxyglucose) yang digunakan sebagai penelusur (tracer) pada pemeriksaan PET/CT-Scan. Saat ini 18F-FDG merupakan tracer yang umum digunakan, tetapi telah dikembangkan pula tracer baru yang lebih spesifik untuk kanker.

Cyclotron ditemukan oleh Leo Szilard dan pertama diproduksi dan dipatenkan  oleh Ernest Lawrence , dari Universitas California, Berkeley yang mulai beroperasi di 1932. Lawrence membaca sebuah artikel tentang konsep tabung melayang LINAC oleh Rolf Widerøe , yang juga telah bekerja sepanjang garis yang sama dengan betatron konsep. Orang Eropa pertama cyclotron dibangun di Leningrad di departemen fisika dari Institut Radium , yang dipimpin oleh Vitali Khlopin . Instrumen ini pertama kali diusulkan pada 1932 oleh George Gamow dan Lev Mysovskii dan telah terinstal dan berjalan dengan 1937. Triumf , laboratorium nasional Kanada untuk fisika nuklir dan partikel, rumah cyclotron terbesar di dunia. Diameter 18m, 4.000 ton magnet utama menghasilkan medan dari 0,46 T sementara 23 MHz 94 kV medan listrik digunakan untuk mempercepat berkas 300 μA. Triumf dijalankan oleh konsorsium enam belas universitas di Kanada dan terletak di University of British Columbia , Vancouver, Kanada.

sumber gambar www.davidarling.info

Komponen utama cyclotron adalah sumber ion, sistem vakum tinggi, sistem pemercepat dan osilasi, sistem transpor berkas dan sistem target.

Cyclotron terdiri atas dua buah tabung yang berbentuk setengah lingkaran (yang karena bentuknya menyerupai huruf D maka dinamakan “dee”). Kedua dee diberi medan magnet yang arahnya tegaklurus bidang dee. Antara kedua dee terdapat celah dan dihubungkan dengan tegangan listrik AC bolak – balik dengan beda potensial V₀ sin t dengan V₀ sekitar 10⁴ volt. Di pusat tengah – tengah celah terdapat sumber ion S 

Lawrence menggunakan sebuah medan magnetic untuk menjaga agar ion-ion bermuatan 9 (biasanya proton) bergerak dalam lintasan melingkar. Proton – proton bergerak dalam dua bidang setengah lingkaran yang terpisah oleh suatu celah. Setiap kali proton-proton yang akan mempercepat proton-proton. Percepatan ini meningkatkan kelajuan proton-proton dan juga jari-jari kelengkungan lintasan proton-proton. Setelah beberapa putaran, proton-proton memperoleh energy kinetik tinggi (dalam orde 10 atau 20 MeV per satuan muatan listrik) dan tiba pada sisi terluar siklotron.

Proton – proton kemudian dapat menubruk suatu sasaran yang ditempatkan di dalam siklotron atau meninggalkan siklotron dengan bantuan “magnet pembelok” dan diarahkan kesuatu sasaran eksternal. Tegangan yang diberikan kedua bidang setengah lingkaran untuk menghasilkan percepatan haruslah tegangan bolak-balik. Ketika proton-proton sedang bergerak ke kanan melintasi celah, bidang kanan haruslah negative dan yang kiri positif.

Dasar dari cyclotron tak lain ialah gaya Lorentz, yakni gaya pada muatan yang sedang bergerak di dalam medan magnet. Kita tinjau suatu zarah bermuatan q yang bermassa m yang bergerak di dalam medan magnet yang induksi magnetiknya B. Maka menurut rumus , zarah tersebut akan mengalami gaya yang arahnya tegak lurus arah kecepatannya yakni tegak lurus arah lintasannya serta tegak lurus arah medan magnetnya. Jadi pada zarah akan bekerja gaya sentripetal sehingga zarah akan bergerak sepanjang keliling lingkaran jari-jarinya R memenuhi persamaan:

Pada akselerator cyclotron, zarah bermuatan diputar-putar sambil semakin dipercepat di dalam rongga silinder tipis yang dibelah diametral. Rongga silinder itu bermedan magnet yang arahnya tegak lurus penampang silinder.

Setiap kali zarah melintasi belahan, pada saat itu antara kedua belahan tersebut dikenai beda tegangan listrik untuk mempercepat geraknya zarah. Karena zarah berputar-putar, dengan setiap kali kecepatannya naik sesudah setiap kali melintasi belahan, maka dari hubungan yang diberikan oleh tentunya jari-jari kelengkungan makin lama makin besar, sehingga dalam perputarannya zarah melintasi spiral sambil makin lama kecepatannya makin besar dan akhirnya tertembak keluar dari akselerator dengan kecepatan yang cukup.