PELURUHAN SINAR BETA

Dalam peluruhan beta, sebuah proton berubah menjadi inti atau sebaliknya. Jika Z dan N masing-masing berubah satu satuan. tetapi A tidak berubah. Pada peluruhan beta, yang paling utama adalah sebuh neutron meluruh menjadi sebuah proton dan sebuah elektron

Elektron yang dipancarkan pada peluruhan beta bukanlah elektron kulit atom dan juga bukan elektron yang semula berada dalam inti. Tetapi elektron ini diciptakan oleh inti dari energi yang ada. Jika ada beda energi diam sekurang-kurangnya mec2, maka penciptaan elektron sangat mungkin terjadi.1. Kondisi Untuk Emisi SpontanA. Emisi elektron Adapun prosesnya dapat dijabarkan sebagai berikut. Dengan menganggap inti induk bermassa Mp meluruh menjadi inti anak bermassa Md dan partikel beta positif atau negatif dengan massa Ma. Karena inti induk dalam keadaan diam sebelum peluruhan, inti anak dan partikel beta harus berada dalam arah berlawanan setelah meluruh sehingga memiliki kekekalan momentum linear. Ei dan Ef adalah energi total sistem sebelum dan setelah peluruhan. Berdasarkan prinsip konservasi energi

Atau dapat ditulis:di mana Kd dan K adalah energi kinetik dari inti anak dan partikel beta negatif. Selanjutnya,energi disintegrasi Q dari proses ini dirumuskan dengan:

1Adapun syarat terjadinya peluruhan spontan adalah Q harus bernilai positif.

M ( A, Z ) = M P + ZmeM ( A, Z + 1 ) = M P + ( Z + 1 )meQ = ( M P M d me ) c2Q = [ M ( A, Z ) Zme ( M (A,Z +1 ) ( Z +1)me) me ] c2Q = [ M ( A, Z ) Zme ( M (A,Z +1 ) + ( Z +1)me) me ] c2Q = [ M ( A, Z ) Zme ( M (A,Z +1 ) + Zme + me me ] c2Q = [ M ( A, Z ) ( M (A,Z +1 )] c2.3)Persamaan ini menyatakan peluruhan - akan terjadi kapan saja massa atom induk lebih besar dari massa atom anak, dan energi disintergrasi, Q, yang dilepaskan sebagai energi kinetik sama dengan perbedaan massa mereka.

B. Emisi positronProses ini dijabarkan oleh persamman sebagai berikut:Energi disintergrasi proses ini diberikan oleh:Q = K d + K e = ( M p M d me )c2 ...........................4)Pernyataan ini dalam terminologi massa atomik, di mana:M ( Z ) = M p + me ZM ( Z - 1 ) = M e + me ( Z -1 ) .5)dan didapatkan:Q = [ M ( Z ) M ( Z 1 ) 2me ]c2 ...6)Karena Q harus positif, peluruhan positron dari suatu atom akan terjadi hanya jika massa diamnya lebih besar dari jumlah massa diam elektron dan suatu atom dengan A sama dan dengan Z berkurang satu.

2C. Penangkapan elektron ( Elektron Capture / EC )Proses ini dijelaskan oleh persamaan sebagai berikut:Energi disintergrasi pada kasus ini diberikan oleh:Q = [ M ( Z ) M ( Z + 1 )]c2 7)Supaya penangkapan elektron terjadi, massa atom induk harus lebih besar dari massa sebuah atom dengan A sama dan dengan Z berkurang satu. Proses ini memenuhi energi gap yang ditunda oleh dua proses peluruhan beta lainnya. Jika elektron-elektron ini berat, dalam proses dari elektron-elektron ini bergerak melingkar yang dekat dengan inti, maka elektron tersebut akan ditangkap:1) Jika elektron yang di kulit K yang di tangkap, pross penangkapan elektron-elektron tersebut disebut K capture atau penangkapan K2) Ruang kosong pada kulit K atau kulit L diisi oleh muatan dari kulit yang berada di luarnya 3) Karena terdapat partikel yang tidak bermuatan dipancarkan dalam proses penagkapan elektron, maka proses yang diamati hanya pada pemancaran karakteristik sinar X4) Terdapat beberapa kemungkinan pemancaran sinar X, kulit K yang bereksitasi akan melakukan eksitasi lagi dengan memeberikan energinya pada elektron kulit L yang akan dipancarkan dengan energi kinetik Ke.

2. Pengukuran Energi Partikel Beta Salah satu metode yang digunakan dalam pengukuran energi partikel beta adalah Defleksi Magnetik. Terdapat tiga jenis spektrometer magnetik sinar sebagai berikut.a. Spektrometer fokus setengah lingkaran b. Spektrometer lensa magnetikc. Spektrometer fokus ganda/rangkap

Spektrometer fokus setengah lingkaran Metode spektrometer fokus setengah lingkaran ( sudut 180 0 ) pada hamper sama dengan spektrometer pada partikel alpha, hanya saja spektrometer 1/2 lingkaran partikel alpha

3desainnya lebih detail karena medan magnet yang diberikan jauh lebih besar. Mengingat partikel lebih ringan dari partikel alpha, sehingga tidak perlu medan magnet yang besar. Medan magnet yang diberikan pada partikel lebih ringan dari partikel alpha, sehingga tidak perlu medan magnet yang besar. Medan magnet yang diberikan pada partikel sebesar 1000 gauus jika dibandingkan dengan medan magnet yang diberikan pada partikel alpha yaitu 10000 gauus.di mana m adalah massa relativistik dengan dan adalah jari-jari lengkungan sehingga: P adalah momentum relativistik. Jika momentum diketahui, maka energi kinetik dapat dihitung:Maka:Adapun bagan dari Spektrometer fokus setengah lingkaran adalah sebgai berikut.

43. Hilangnya Energi ElektronProses hilangnya energi yang dimilki elektron ialah ketika partikel tersebut melalui suatu medium. Hilangnya energi ini disebabkan karena eksitasi dan ionisasi. Kehilangan energi elektron partikel beta tidak sesimpel kehilangan energi partikel alpha, ini disebabkan karena:a. Massa partikel beta sangat kecil dan memiliki kecepatan yang sangat besar, sehingga memperhitungkan efek relativitasb. Kehilangan energi yang terjadi yakni di mana hilangnya energi kebanyakan terjadi karena adanya tumbukan tunggal antara elektron dengan elektronc. Hilangnya energi terjadi melalui dua proses yakni: Karena adanya radiasi, ini terjadi pada elektron dengan energi yang sangat besar Adanya eksitasi dan ionisasi, ini terjadi untuk elektron dengan energi yang sangat kecild.Elektron yang dipancarkan memiliki distribusi energi yang kontinu ( bukan energi yang homogen ) dari nol sampai maksimum.Untuk elektron berebergi tinggi, hilangnya energi terjadi ketika mengalami suatu proses yakni:a. Hilangnya energi karena tumbukan tidak elastispada pembahasan ini dikenal adanya istilah daya henti, S(E). Daya henti menggambarkan hilangnya energi persatuan panjang, yang dirumuskan sebagai berikut.

Untuk perumusan pada partikel alpha adalah sebagai berikut.Dimana: I = rerata ionisai spesifik dinyatakan dalam besaran jumlah pasangan ion yang terbentuk persatuan panjang w = energi yang diperlukan untuk membentuk pasangan ion

5 Tanda minus menunjukan berkurangnya energi terjadi akibat berkurangnya jangkauan.Jangkauan rata-rata, yakni kemampuan dari partikel alpha dapat melalui suatu medium, yang dirumuskan sebagai berikut:Sehingga dengan mendesain medium yang memiliki ketebalan tertentu kita dapat menentukan jangkauan yang dimaksud di atas.Sedagkan perumusan daya henti, S( E ), untuk partikel beta adalah sebagai berikut.Untuk kasus relativitas elektron, dapat dirumuskan sebagai berikut:di mana E adalah energi kinetik dari elektron dan = v2c untuk kasus elektron yang lambat, di mana