DESAIN MAGNET SIKLOTRON PROTON 13 MeV DENGAN PROGRAM OPERA 3D DESIGN OF 13 MeV PROTON CYCLOTRON MAGNET USING OPERA 3D SOFTWARE

Taufik, Dr. Arief Hermanto.

2013 | Tesis | S2 Ilmu Fisika

Telah dilakukan desain magnet siklotron proton 13 MeV. Salah satu pemanfaatan siklotron dalam bidang kesehatan adalah sebagai penyedia radioisotop yang digunakan pada teknik Positron Emmision Tomography (PET). Magnet merupakan salah satu komponen utama siklotron yang berfungsi untuk membentuk lintasan berkas partikel melingkar dan untuk memfokus berkas. Untuk mendukung penguasaan teknologi siklotron proton 13 MeV, maka dilakukan desain magnet siklotron yang memenuhi persyaratan magnet siklotron. Penelitian ini dilakukan dengan mengkaji parameter-parameter penting dalam mendesain magnet siklotron yang kemudian digunakan untuk penentuan persyaratan desain. Desain magnet didasarkan pada hasil simulasi 3D dengan perangkat lunak Opera-3D. Simulasi diawali dengan menggambar model magnet 3D dan medan magnet dihitung dengan modul Tosca pada perangkat lunak Opera-3D. Hasil simulasi dianalisis dengan perangkat lunak genspeo untuk mengetahui parameter-parameter magnet siklotron telah sesuai dengan persyaratan desain. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa desain magnet telah memenuhi persyaratan desain magnet siklotron, yaitu B pada bidang tengah kutub magnet telah mendekati kurva isokronous, memberikan pemfokusan berkas ke arah aksial dan radial, hanya melintasi garis resonansi 𝜈𝜈𝑟𝑟 = 1 pada saat energi partikel masih rendah dan saat energi partikel lebih dari 13 MeV, serta mengakibatkan pergeseran fase yang cukup kecil yaitu ± 13°. Magnet siklotron memiliki dimensi 1,96 m × 1,3 m × 1,21 m, berat 17,3 ton, arus koil 88.024 lilitamper, medan magnet di pusat 1,27479 T, medan magnet maksimum di hill 1,942116 T, medan magnet di valley 0,7689 T, celah valley 120 mm, celah hill 40 s.d. 50,78 mm dan sudut hill 35° s.d. 44°.

Design of 13 MeV proton cyclotron magnet has been done. One of the use of cyclotron in the health sector was as a provider of radioisotopes used in the Positron Emmision Tomography (PET) technique. A magnet was one of the main components of the cyclotron that used to form a circular particle beam trajectories and to provide focusing of the beam. To support the mastery of 13 MeV proton cyclotron technologies, then cyclotron magnet design must be done to satisfy cyclotron magnet requirements. This research was achieved by studying important parameters in designing the cyclotron magnet which then used to determine the design requirements. Magnet design was based on the results of a 3D simulation using Opera3D software. The simulation was started by drawing a 3D model of the magnet using modeller and then the magnetic field calculation by Tosca modul in Opera3D software. Simulation results were analyzed with genspeo software to know whether the parameters of the cyclotron magnet has been in accordance with the design requirements. The results indicate that the magnet design satisfied the cyclotron magnet design requirement, that B in the median plane of the magnetic pole has approached the isochronous curve,providing axial and radial focusing beam, crossing the resonance line at 𝜈𝜈𝑟𝑟 = 1 when the particle energy is low and the particle energy is more than 13 MeV, and lead to small enough phase shift ±13°. The dimension of the cyclotron magnet is 1.96 m × 1.3 m × 1.21 m, the weight is 17.3 ton, coil current is 88,024 amper-turn, center magnetic field is 1.27479 T, maximum magnetic field is 1.942116 T, minimum magnetic field is 0.7689 T, valley gap is 120 mm, hill gaps are 40 to 50.78 mm, and hill angles are 35° to 44°.

Kata Kunci : desain magnet siklotron, positron emmision tomography, proton 13 MeV, opera 3D, Tosca.