Optimasi Desain Sumber Elektron Termionik Pemfokus T-Pierce untuk Linac RF 6 MeV PRTA-BRIN dengan Software CST Studio

RAJENDRA SATRIYA UTAMA, Dr. Ir. Andang Widi Harto, MT., IPU., ASEAN Eng.; Prof. Drs. Darsono, M.Sc.

2025 | Skripsi | TEKNIK NUKLIR

Pusat Riset Teknologi Akselerator – Badan Riset dan Inovasi Nasional (PRTA-BRIN) merancang sumber elektron termionik untuk linac 6 MeV sebagai upaya mengurangi ketergantungan impor teknologi di Indonesia. Penelitian ini berfokus pada desain sumber elektron termionik dengan target spesifikasi awal arus berkas 0,25 A dan diameter 4,5 mm pada energi 30 keV. Optimasi desain dilakukan menggunakan software CST Studio Suite untuk menganalisis parameter geometri, termasuk geometri anoda, geometri katoda, jarak katoda-anoda, serta elektroda pemfokus dalam mode space charge limited emission. Hasil optimasi menunjukkan performa yang melampaui target, menghasilkan arus berkas 0,51 A pada tegangan operasi 30 kV, dengan perveance 9,80×10?? A/V^(3/2), emitansi pada sumbu x sebesar 9,41×10^(-6) mm.rad dan emitansi pada sumbu y sebesar 8,3×10^(-6) mm.rad. Konfigurasi optimal diperoleh pada jarak katoda-anoda 9 mm dengan sudut Pierce 67,5°. Verifikasi menggunakan program ASTRA mengonfirmasi kualitas berkas yang unggul, ditunjukkan oleh distribusi fase yang teratur dan profil berkas yang simetris dengan diameter 0,3024 mm.

PRTA – BRIN is designing a thermionic electron gun for a 6 MeV linac to reduce technological import dependency in Indonesia. This research focuses on the design of a thermionic electron source with initial target specifications of 0.25 A beam current and 4.5 mm diameter at 30 keV energy. Design optimization was performed using CST Studio Suite software to analyze geometric parameters, including anode geometry, cathode geometry, cathode-anode gap, and focusing electrodes at space charge limited emission mode. The optimization results exceeded target specifications, achieving a 0.51 A beam current at 30 kV operating voltage, with a perveance of 9,80×10?? A/V^(3/2), the emittance of 9,41×10^(-6) mm.rad in x-axis and 8,30×10^(-6) mm.rad in y-axis. The optimal configuration was achieved with a 9 mm cathode-anode gap and a Pierce angle 67.5°. ASTRA simulation results confirmed superior beam quality, evidenced by regular phase distribution and symmetric beam profile with a 0.3024 mm diameter.

Kata Kunci : linac, sumber elektron, optimasi geometri, CST Studio, ASTRA