Desain dan Simulasi Switching Magnet untuk Akselerator Siklotron DECY-13

Abstract

Switching magnet merupakan komponen dalam sistem beamline pada  akselerator yang berfungsi untuk mengalihkan lintasan berkas partikel menuju target yang berbeda dengan sudut defleksi tertentu. Prinsip kerjanya bergantung pada interaksi antara medan magnet statis dan momentum partikel bermuatan, sehingga memungkinkan pengendalian arah berkas secara presisi. Penelitian ini bertujuan merancang switching magnet untuk beamline siklotron DECY-13 milik PRTA-BRIN, dengan spesifikasi proton berenergi 13 MeV dan target defleksi 15°. Desain awal mengadaptasi geometri magnet dari siklotron CS-30 yang memiliki energi 26 MeV, sehingga diperlukan penyesuaian arus pada konfigurasi kumparan agar kompatibel dengan sistem DECY-13. Simulasi distribusi medan magnet dilakukan menggunakan CST EM Studio berbasis metode elemen hingga (Finite Element Method) untuk menentukan karakteristik medan magnet yang dibutuhkan. Berdasarkan perhitungan teoritis, medan efektif sebesar 0,265 T diperlukan untuk mencapai defleksi 15°, sementara hasil simulasi menunjukkan medan efektif senilai 0,267 T pada arus 25 A. Selanjutnya dilakukan simulasi lintasan partikel menggunakan CST Particle Studio dengan metode Leapfrog, menghasilkan sudut defleksi sebesar 15,86° dan 15,98° untuk lintasan sepanjang 0,68 m dan 0,86 m. Sebagai pembanding, metode Runge–Kutta orde 4 (RK4) menghasilkan defleksi 14,99° dan 15,00° pada kondisi medan yang sama. Hasil ini menunjukkan bahwa desain yang dibuat mampu mengarahkan partikel sesuai target secara efektif.

Kata kunci : Switching magnet, Defleksi berkas proton, Metode Elemen Hingga (FEM), Integrasi Leapfrog, Metode Runge–Kutta orde 4