dasar fisika radiasi

Universitas Gadjah Mada 1

BAB I. Dasar Fisika Radiasi

A. PENDAHULUAN

Bab I tentang Dasar Fisika Radiasi direncanakan selesai dalam waktu 2 kali 3 jam (3 x

50 menit) tatap muka. Sebagai Pendahuluan terdiri dari 3 bagian, yaitu dcskripsi singkat,

relevansi Bab I baik dengan materi kuliah yang pernah diperoleh maupun dengan materi-

materi yang akan diperoleh kemudian. Selanjutnya diberikan Tujuan Instruksional Khusus

untuk Bab I (Dasar Fisika Radiasi).

A.1 Deskripsi Singkat.

Dasar Fisika Radiasi secara sederhana telah diterapkan dalam berbagai bidang yang

terkait dengan perkembangan ilmu pengetahaun dan teknologi nuklir, khususnya untuk

aplikasi di bidang industri dan rumah sakit. Untuk dapat memahami dasar-dasar fisika radiasi

dengan lebih baik, terlebih dahulu perlu dikenal beberapa macam pengertian yang sangat

dasar, seperti perihal atom, inti atom, elektron, proton, neutron, dan radiasi elektromagnetik.

A.2 Relevansi

Bab I ini bermaksud memperkenalkan kepada mahasiswa ruang lingkup dasar-dasar

fisika radiasi secara umum, selanjutnya dengan mengulangi sedikit tentang beberapa definisi

dan pengertian fisika radiasi, struktur atom dan inti atom, radioaktivitas dan radiasi, sumber

radiasi, dan pengetahuan tentang interaksi radiasi dengan bahan, mahasiswa akan lebih

mengerti bahwa dasar-dasar fisika radiasi mutlak diperlukan dalam mempelajari tentang

proteksi radiasi dan keselamatan kerja di berbagai lapangan pekerjaan. Dari materi Bab I ini

mahasiswa juga akan mengetahui bahwa dasar-dasar fisika radiasi pada mulanya justru

untuk memenuhi kebutuhan praktis, baru kemudian berkembang untuk keperluan

penerapan-penarapan di berbagai bidang, khususnya terkait dengan masalah proteksi

radiasi dan keselamatan kerja.

A.3 Tujuan Instruksional Khusus

Setelah mengikuti pelajaran ini mahasiswa diharapkan dapat :

a. menyebutkan definisi dan pengertian fisika radiasi,

b. membedakan pengertian tentang struktur atom dan inti atom,

c. menyebutkan pengertian tentang radioaktivitas dan radiasi,

d. mengenal adanya berbagai macam sumber radiasi,

e. menjelaskan proses interaksi radiasi dengan bahan.


B. PENYAJIAN

Untuk penyajian bahan kuliah ini (Dasar Fisika Radiasi) akan dikelompokkan dalam

tiga bagian, yaitu uraian beserta contoh-contoh dan ilustrasi yang terkait dengan uraian,

latihan soal-soal yang harus diselesaikan mahasiswa, baik sebagai latihan di dalam kelas

(acara tatap muka), maupun tugas untuk dikerjakan di rumah, rangkuman dari keseluruhan

penyajian.

B.1. Uraian

1.1. Definisi dan Pengertian

Untuk dapat memahami dasar fisika radiasi dengan lebih baik, terlebih dahulu perlu

dikenal beberapa macam pengertian yang sangat dasar berikut ini.

1. Atom.

Atom adalah bagian terkecil materi yang masih memiliki sifat dasar materi tersebut.

Atom mempunyai ukuran sekitar 10-8 cm atau 10-10 m atau 1 angstrom. Atom dibedakan

berdasarkan jenis unsur sesuai dengan simbol kimia seperti terdapat pada tabel periodik.

2. Inti Atom.

Inti atom adalah bagian mungil di tengah atom, merupakan bagian dari atom yang

memiliki massa terbesar dan berukuran sekitar 10-12 cm atau 10-4 angstrom. Hampir semua

inti atom tersusun dari dua jenis partikel yang disebut proton dan neutron.

3. Bilangan Avogadro.

Bilangan Avogadro adalah bilangan yang menyatakan jumlah atom dalam satu gram

atom atau jumlah molekul di dalam satu gram molekul zat. Bilangan Avogadro lazim

dituliskan dengan simbol NA dengan,

NA = 6,023 x 1023 atom/gram atom

= 6,023 x 1023 atom/gram molekul

sehingga jumlah atom dari suatu unsur dengan massa m gram, dapat dinyatakan oleh

rumus,

N =

4. Satuan Massa Atom (sma).

Oleh karena massa suatu atom, inti atom dan partikel-partikel penyusun inti atom

adalah sangat kecil, maka lazimnya massa tersebut dinyatakan dalam satuan yang

ukurannya sangat kecil yang disebut 'satuan massa atom'. Setiap satu mol zat mengandung

6,023 x 1023 molekul atau atom (Bilangan Avogadro) dan berat 1 mol zat dinyatakan dalam

gram sama dengan berat molekul/atomnya. Dalam Kongres Tenth General Assembly of the

Union of Pure and Applied Physics tahun 1960 telah ditetapkan massa atom 6C12 sebagai

standar. Untuk 6C12, 1 mol = 12 gram. Oleh karena itu berat 1 atom :


12 g/mol : 6,023 x 1023 atom/mol = 1,99 x 10-23 g

Jadi,

1 sma = 1/12 x massa 6C12

= 1/12 x 1,99 x 10-23

= 1,66 x 10-24 g

5. Elektron.

Elektron ditemukan pertama kali secara eksperimental oleh J.J. Thompson pada tahun

1897. Elektron merupakan sebuah partikel yang bermuatan listrik negatif sebesar,

e = 1,6022 x 10-19 Coulomb

dan memiliki massa sebesar,

me = 0,000549 sma = 9,1091 x 10'31 kg

6. Proton.

Proton ditemukan secara eksperimental oleh C.D. Anderson pada tahun 1932.

Dibandingkan dengan elektron, proton memiliki muatan yang besarnya sama, namun

berlawanan tanda, sedang massanya jauh lebih besar,

mp = 1,007287 sma = 1,6725 x 10.27 kg

Bersama-sama dengan neutron, proton merupakan partikel penyusun inti atom, kecuali

pada atom hidrogen yang inti atomnya hanya terdiri dari sebuah proton saja.

7. Neutron.

Neutron ditemukan oleh Chadwick pada tahun 1932. Dibandingkan terhadap proton,

neutron memiliki massa yang hampir sama namun tidak bermuatan listrik. Neutron

merupakan partikel yang tidak bermuatan dengan massa sebesar,

mn = 1,008665 sma = 1,6748 x 107 kg

Sebagai partikel penyusun inti atom, proton dan neutron disebut pula neuklon.

8. Elektron Volt (eV).

Elektron volt merupakan satuan energi ukuran kecil yang akan banyak dijumpai dalam

fisika radiasi. Satu elektron volt (eV) adalah energi yang diperoleh elektron setelah melintasi

beda potensial satu volt di dalam medan listrik.

Jadi,

1 eV = 1,602 x 10-19 Joule

Di samping eV, sering digunakan pula kilo elektron volt (keV) dan mega elektron volt (MeV),

yaitu:

1 keV = 103 eV

1 MeV = 103 keV = 106 eV

9. Kesetaraan antara Massa dan Energi.


Menurut teori relativitas Einstein (1905), massa tidak lain adalah suatu bentuk energi

yang sangat padat atau mampat, dan dinyatakan oleh rumusnya yang terkenal,

E = mc2

dengan,

m = massa bends

c = kecepatan rambat cahaya di dalam ruang hampa

= 3 x 108 m/detik

Berdasarkan rumus di atas, maka massa sebesar 1 sma adalah setara dengan energy

sebesar,

E = (1,66 x 10-27 kg) x (3 x 108 m/detik)2

= 14,94 x 10-13 Joule

= 931 MeV

10. Radiasi Elektromagnetik.

Radiasi elektromagnetik memancarkan gelombang elektromagnetik. Menurut Max

Planck (1960) pemancaran energi radiasi elektromagnetik dari sumbernya tidak berlangsung

secara kontinyu melainkan secara terputus (diskrit), merupakan paket-paket yang harganya

tertentu yang disebut kuanta. Besar energi setiap kuanta adalah bergantung pada frekuensi

gelombang menurut rumus,

E = hv = h c/

dengan,

E = energi dalam Joule

h = konstanta Planck (= 6,6262 x 104 Joule detik)

v = frekuensi (siklus/detik atau gelombang/detik)

= panjang gelombang dalam meter

Selanjutnya dari keberhasilan Einstein (1905) menggunakan teori kuanta untuk

menerangkan mekanisme terjadinya efek fotolistrik, ditarik kesimpulan bahwa kuanta juga

memiliki massa efektif yang selanjutnya dikenal sebagai foton. Besarnya massa efektif dari

foton adalah,

m = hv / c2

Kebanyakan spektrum radiasi elektromagnetik tidak terlihat mata, kecuali radiasi

elektromagnetik dalam batas panjang gelombang antara 4000 angstrom sampai 7000

angstrom, yaitu spektrum cahaya yang dapat dilihat mata. Adapun spektrum dari berbagai

macam radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat mata, antara lain: sinar kosmik, sinar-y,

sinar-X, gelombang radio, TV, radar.


Gambar I.1. Spektrum elektromagnetik


1.2. Struktur Atom dan Inti Atom.

1. Simbol Atom dan Nuklida.

Suatu gabungan dari nukleon-nukleon tertentu yang merupakan inti atom unsur

tertentu disebut nuklida. Atom dan nuklida dibedakan sesuai dengan lambang kimianya

(nama unsur kimianya). Salah sate eara untuk menyatakan simbol atom dan nuklida adalah

sebagai berikut,

AZx

dengan,

A = nomor massa atom atau nuklida, yang menyatakan jumlah proton dan neutron

dalam inti atom,

Z = nomor atom nuklida, yang menyatakan jumlah proton dalam inti atom; pada

atom yang netral (tidak bermuatan listrik) Z sama dengan jumlah elektron yang

mengitari inti atom,

X = lambang kimia atom unsur.

Sekalipun lambang kimia unsur dibedakan dengan nomor atomnya, tetapi suatu unsur

dapat memiliki atom-atom dengan massa yang berbeda. Dari sini timbul pengertian,

a. Isotop, adalah nuklida-nuklida dengan nomor atom (Z) sama tetapi berbeda

nomor massanya (A). isotop-isotop memiliki jumlah proton yang sama di dalam intinya tetapi

berbeda jumlah neutronnya.

Contoh : 29Cu63, 29Cu

65

b. Isoton, adalah nuklida-nuklida dengan jumlah neutron (N) yang sama tetapi

berbeda nomor atomnya (Z).

Contoh : 12Mg26,

13Al27, 14Si

28

c. Isobar, adalah nuklida-nuklida dengan nomor massa (A) yang sama tetapi

berbeda nomor atomnya (Z).

Contoh : 14Si31, 15P

31, 16S31

2. Model Atom Bohr

Untuk mengenal secara singkat struktur atom dan inti atom, dewasa in telah dapat

diterima bahwa atom terdiri dari inti atom yang bermuatan positif dan sejumlah elektron yang

mengitari inti atom di dalam orbit-orbit tertentu, yang oleh Bohr orbit-orbit tersebut dinamai

orbit K (n = 1), orbit L (n = 2), orbit M (n = 3), dan seterusnya, seperti diperlihatkan

pada Gambar 1.2. dan dikenal dengan model atom Bohr. Selanjutnya oleh Bohr didapatkan

bahwa,

a. Elektron yang mengitari inti atom di dalam orbit lingkaran tertentu tidak

memancarkan radiasi. Orbit yang demikian disebut orbit stationer atom, Di dalam orbit

tersebut elektron memiliki energi tertentu, yang alzim disebut .


b. Apabila terjadi transisi elektron dari suatu orbit ke orbit lain, maka akan disertai

radiasi elektromagnetik dengan frekuensi n yang ditentukan dari,

hv = i - f

Jika i > f , terjadi pemancaran energi radiasi, namun jika 1 < f terjadi penyerapan energi

radiasi.

Gambar 1.2. Model atom Bohr

Radiasi elektromagnetik yang dihasilkan sebagai akibat perpindahan elektron dari orbit

yang lebih luar menuju ke orbit yang lebih dalam dikenal pula sebagai 'sinar-X karakteristik'.

Besarnya energi sinar-X karakteristik ditentukan oleh jenis atom serta tergantung pada jenis

orbit elektron, mula-mula tinggai dan jenis orbit di mana kemudian elektron berpindah.

Beberapa nama sinar-X karakteristik berkaitan dengan jenis orbit dapat dilihat pada

Gambar 1.3.


Gambar 1.3. Nama sinar-X karakteristik berkaitan dengan jenis orbit

Analisis dengan menggunakan sinar-X karaketristik dewasa ini memiliki penggunaan

yang sangat luas berkaitan dengan penentuan konsentrasi dari komposisi material. Ikatan

elektron di dalam orbit ditimbulkan oleh gaya tarik elektrostatik antara elektron dengan inti

atom. Sedang proton dan neutron di dalam inti terikat oleh gaya-gaya yang sangat kuat yang

disebut gaya inti. Gaya ini tidak tergantung pada jenis nukleon. Gaya ini bekerja dalam jarak

yang sangat pendek sekitar 10-15 m atau 1 fermi. Oleh karena ikatan elektron di dalam atom

relatif lemah maka elektron mudah dipindahkan dari etom yang netral. Demikian pula atom

dapat memperoleh tambahan elektron. Peristiwa tersebut disebut ionisasi dan atom yang

tidak netral lagi karena kekurangan atau kelebihan elektron disebut ion. Pada perpindahan

elektron dari atom, akan terbentuk sepasang ion yaitu elektron bebas dan atom yang

bermuatan positif atau ion positif.

3. Stabilitas Intl.

Apabila digambarkan nuklida stabil dari unsur-unsur di alam dalam suatu diagram

antara N (jumlah neutron) dan Z (jumlah proton) akan diperoleh kurve seperti pada

Gambar 1.4. Pada gambar tersebut terlihat bahwa nuklida dengan Z < 20 bersifat stabil,

nuklida memiliki jumlah neutron dan jumlah proton yang hampir sama atau N/Z = 1,

sedangkan nuklida stabil dengan Z > 20 atau N > 20, memiliki jumlah neutron

yang lebih besar daripada jumlah protonnya, atau N/Z > 1.


Sebagai contoh,

6C12 memiliki N = 6, Z = 6

20X48 memiliki N = 28, Z = 20 (stabil)

83X209 memilki N = 126, Z = 83 (stabil)

atau N/Z > 1,5

Keadaan ini mudah dimengerti mengingat antara proton dengan proton di dalam inti

terdapat gaya tolak elektrostatik, sehingga dengan jumlah proton lebih dari 20,

membutuhkan jumlah neutron yang lebih banyak untuk dapat menghasilkan gaya tarik guna

mempertahankan stabilitas nuklida.

Namun mengingat bahwa daerah gaya tank ini ada batasnya, gaya tank yang kuat

hanya pada interaksi nukleon-nukleon yang berdekatan, sedang gaya tolak elektrostatik

Coulomb dapat bekerja dengan semua proton di dalam inti, maka pengaruh penambahan

neutron untuk mempertahankan stabilitas inti ada batasnya. Batas tersebut terjadi pada

isotop Bismuth, nuklida 83Bi209, yaitu nuklida paling berat yang stabil.

Nuklida-nuklida lain dengan Z > 83 dan A > 209 adalah nuklida yang tidak tabil dan

secara spontan akan melakukan disintegrasi (peluruhan) menuju nuklida stabil lengan

memancarkan sinar radioaktif.

1.3. Radioaktivitas dan radiasi.

1. Jenis peluruhan.


Pada Gambar 1.4. tampak bahwa lokasi nuklida-nuklida stabil pada diagram N-Z

membentuk lokasi yang sangat teratur, yang secara pendekatan dapat dikatakan

membentuk kurve stabilitas nuklida mulai dari N/Z = 1 untuk nuklida ringan hingga N/Z > 1,5

untuk nuklida berat.

Nuklida-nuklida tidak stabil baik yang terdapat di slam maupun yang diproduksi melalui

suatu proses pembuatan, terdapat di atas atau di bawah kurve stabilitas nuklida. Nuklida-

nuklida tidak stabil ini akan melakukan peluruhan untuk menuju pada lokasi stabilitas nuklida

dengan memancarkan sinar-sinar radioaktif, sehingga dinamakan pula nuklida radioaktif.

Jika dilihat dari lokasi nuklida tidak stabil dalam diagram N-Z dan jenis sinar radioaktif

yang dipancarkan, dikenal 3 macam peluruhan (Gambar I.5a.).

Gambar I. 5a. Kurve stabilitas dan lokasi nuklida tidak stabil pada diagram N-Z.

1.a. Peluruhan alpha ().

Pada peluruhan dipancarkan sinar yang terdiri dari partikel , yaitu partikel yang

bermuatan listrik positif yang terbentuk di dalam inti atom dan terdiri dari dua proton dan dua

neutron. Oleh karena partikel memiliki sifat-sifat yang sama dengan inti helium maka

secara simbolik dinyatakan dengan 2He4.

Nuklida radioaktif yang melakukan peluruhan akan kehilangan dua proton dan dua

neutron dan membentuk nuklida baru. Apabila nuklida radioaktif sebelum melakukan

peluruhan secara simbolik dinyatakan dengan ZXA, maka setelah melakukan peluruhan

nuklida tersebut menjadi nuklida baru yang secara simbolik dinyatakan dengan Z-2XA-4.

Peristiwa peluruhan ini dapat dituliskan secara simbolik melalui reaksi inti sebagai berikut,

,

ZXA Z-2Y

A-4 + 24


Apabila peristiwa peluruhan a ini ditelaah melalui diagram N-Z (Gambar 1.5a.), maka

mudah dipahami bahwa lokasi nuklida bare ini di dalam diagram N-Z akan bergeser dua

satuan ke kiri dan dua satuan ke bawah menuju pada kurve stabilitas nuklida sesuai dengan

perubahan harga N/Z nuklida tersebut. Jadi dari nuklida radioaktif yang berada di bawah

garis stabilitas nuklida, melalui peluruhan a dimungkinkan terbentuk nuklida stabil.

1.b. Peluruhan beta ().

Pada peluruhan , dari inti atom dipancarkan sinar dapat dibedakan dua macam

sinar , yaitu sinar - terdiri dari partikel - yang sifat-sifatnya sama dengan elektron dan

sinar ` terdiri dari partikel ` yang sifat-sifatnya sama dengan elektron tetapi bermuatan

listrik positif sebesar muatan elektron, disebut positron. Partikel - secara simbolik

dinyatakan sebagai -1e0 dan partikel + secara simbolik dinyatakan sebagai +1e

0, sehingga

peristiwa peluruhan dapat dituliskan secara simbolik melalui reaksi inti sebagai berikut,

Peluruhan - : zXA Z-1Y

A + -1e0

Peluruhan + : zXA Z-1Y

A + +1e0

Jadi pada peluruhan - nuklida radioaktif zXA berubah menjadi nuklida z-1X

A atau di dalam

nuklida tersebut terjadi penambahan satu proton dan pengurangan satu neutron, sehingga

dikatakan bahwa pada peluruhan - di dalam nuklida terjadi perubahan neutron menjadi

proton. Sedangkan pada peluruhan +, nuklida zXA berubah menjadi nuklida z-1X

A atau di

dalam inti tersebut terjadi pengurangan satu proton dan penambahan satu neutron, sehingga

dikatakan bahwa pada peluruhan + di dalam nuklida terjadi perubahan proton menjadi

neutron.

Apabila peluruhan ini ditelaah melalui diagram N-Z (Gambar I.5a.), maka mudah

dipahami bahwa pada peluruhan + lokasi dari nuklida baru di dalam diagram N-Z bergeser

satu satuan ke bawah dan satu satuan ke kanan dan pada peluruhan - lokasi nuklida baru

di dalam diagram N-Z bergeser satu satuan ke atas dan sate satuan ke kiri. Dengan

demikian nuklida radioaktif yang berada di sebelah kiri kurve stabilitas nuklida, melalui

peluruhan - berubah menjadi nuklida stabil. Demikian pula nuklida radioaktif yang berada di

sebelah kanan kurve stabilitas nuklida, melalui peluruhan + dimungkinkan berubah menjadi

nuklida stabil.

1.c. Peluruhan Gamma ().

Peluruhan memancarkan sinar yang merupakan radiasi elektromagnetik. Peluruhan

terjadi pada nuklida yang berada dalam keadaan tereksitasi yaitu nuklida yang memiliki

tingkat energi di atas tingkat terendahnya (tingkat dasar atau ground state). Tingkat energi

dasar nuklida adalah energi ikat total dari nuklida stabil.


Nuklida tereksitasi biasanya terjadi dari nuklida yang melakukan peluruhan atau ,

dan untuk mencapai energi dasar atau keadaan stabil dilakukan pelepasan energi melalui

peluruhan . Namun pada diagram N-Z tidak terjadi perubahan letak nuklida karena tidak

terjadi perubahan jumlah proton atau neutron melainkan hanya perubahan energi.

Berkenaan dengan itu, maka nuklida radioaktif yang melakukan pelurilhan y dapat

dituliskan secara simbolik melalui persamaan reaksi inti sebagai berikut,

ZXA ZX

A +

2. Sifat Sinar Radioaktif.

Beberapa sifat khusus tiga macam sinar radioaktif, yaitu pertikel , sinar , dan foton

sebagai berikut.

2.a. Sinar alpha ().

Partikel berupa inti atom helium dan bermuatan listrik positif sebesar dua kali muatan

elektron.

Daya ionisasi partikel sangat besar, kurang lebih 100 kali daya ionsiasi sinar dan

10.000 kali daya ionisasi sinar .

Oleh karena daya ionisasi partikel sangat besar maka jarak jangkaunya di udara

berkisar antara 3,4 hingga 8,6 cm bergantung pada energi sinar .

Karena bermuatan listrik maka berkas partikel akan dibelokkan jika melewati medan

magnet atau medan listrik.

Partikel dipancarkan dari nuklida radioaktif dengan kecepatan yang bervariasi antara

1/100 hingga 1/10 kecepatan cahaya.

2.b. Sinar Beta ().

Dapat dibedakan dua macam sinar , yaitu - yang terdiri dari elektron dan + yang

terdiri dari positron.

Daya ionisasi di udara 1/100 kali daya ionisasi partikel .

Kecepatan partikel yang dipancarkan oleh berbagai nuklida radioaktif terletak antara

1/100 hingga 99/100 kecepatan cahaya.

Karena sangat ringan, maka partikel mudah sekali dihamburkan jika melewati

medium.

Partikel akan dibelokkan jika melewati medan magnet atau medan listrik.

2.c. Sinar Gamma ().

Sinar adalah radiasi elektromagnetik terdiri dari foton yang energinya besar. Sinar

dipancarkan dari nuklida tereksitasi dengan panjang gelombang antara 0,005 anstrom

hingga 0,5 anstrom.


Daya ionisasi di dalam medium sangat kecil sehingga daya tembusnya sangat besar

dibandingkan dengan daya tembus partikel atau .

Kemampuannya untuk menghasilkan fluoresensi dan menghitamkan pelat potret lebih

besar dibandingkan dengan partikel atau .

3. Hukum Peluruhan

Dari eksperimen terbukti bahwa peluruhan radioaktif memenuhi hukum eksponensial

atau yang lebih dikenal dengan hukum peluruhan. Bagaimana dapat dijelaskan perolehan

hukum tersebut? Hal ini dapat dijelaskan apabila peluruhan dianggap bukan merupakan

kejadian yang berlangsung serentak atau bersamaan melainkan dianggap sebagai peristiwa

statistik. Berdasarkan sifat statistik ini apabila sejumlah N nuklida, tak mungkin dapat diramal

nuklida mana yang akan meluruh pada detik berikutnya, mengingat kebolehjadian terjadinya

peluruhan dari setiap nuklida dalam waktu dt adalah,

dt

dengan lambda () adalah suatu konstanta yang disebut konstanta peluruhan.

Apabila N adalah sejumlah nuklida yang belum meluruh pada suatu saat, dN adalah

sejumlah nuklida yang akan meluruh dalam waktu dt maka dapat dituliskan,

dN = - dt N

Sehingga,

N(t) = N0 e-t

dengan,

No = jumlah nuklida radioaktif pada saat t = 0

N(t) = jumlah nuklida radioaktif pada saat t

Persamaan di atas dikenal sebagai Hukum Peluruhan.

4. Aktivasi Radiasi dan Satuannya.

Yang dimaksud dengan aktivasi radiasi adalah besaran yang menyatakan jumlah

peluruhan yang terjadi per detik. Secara simbolik biasa dinyatakan dengan A. sehingga

secara matematik dapat dituliskan,

A(t) = dN/dt

A(t) = No e-t

Dengan A(t) adalah aktivitas radiasi pada saat t. Analog dengan itu, maka A0 yaitu

aktivitas pada saat t = 0 dapat dituliskan sebagai

A0 = No

Oleh karena N(t) = No dan A(t) = ?No et, maka diperoleh hubungan,

A(t) = Ao e'

Persamaan ini menyatakan bahwa aktivitas radiasi berkurang secara eksponensial dengan

waktu (Gambar I.5b ).


Gambar I.5b. Aktivitas radiasi sebagai fungsi dari waktu (Tv2 = waktu paro)

Perlu diketahui suatu besaran yang disebut waktu paro, yaitu interval waktu yang

dibutuhkan sedemikian rupa sehingga aktivitas radiasi berkurang dengan separonya. Waktu

paro secara simbolik biasa dituliskan dengan T1/2. Oleh karena itu apabila t = T1/2, maka,

A(t) = A0 / 2

Yang berarti juga,

N(t) = N0 / 2 N(t)

Sehingga dapat dituliskan,

A(t)/2 = A0 e-T1/2

- In 2 = - . T1/2

T1/2 = In 2 /

atau,

T1/2 = 0,693 /

Sejak tahun 1976 dalam sistem Satuan Internasional (SI), aktivitas radiasi dinyatakan

dengan satuan Becquerel (Bq) yang didefinisikan sebagai,

1 Bq = 1 peluruhan per detik

sebelumnya digunakan satuan Curie (Ci) untuk menyatakan aktivitas radiasi yang

didefinisikan sebagai,

1 Ci = 3,7 x 1010 peluruhan per detik

dan satuan-satuan berkaitan yang lebih kecil yaitu miliCurie (mCi) dan mikroCurie (pCi),

dengan,

1 mCi = Ci

1 Ci = 10-6 Ci


Mengingat bahwa satuan Becquerel adalah relatif baru, sedang satuan Curie sudah

digunakan cukup lama, dalam kenyataannya sekarang kedua satuan tersebut, pada masa

peralihan, masih digunakan. Hubungan antara kedua satuan tersebut adalah,

1 Ci = 3,7x 1010 Bq

1 Bq = 22,027 x 10-12 Ci

Tabel I.1. Awalan pada sistem metrik

Kelipatan sepuluh Awalan Simbol

1018 Eksa E

1015 Penta P

1012 Tera T

109 Giga G

106 Mega M

103 kilo k

102 hekto h

101 deka da

10-1 desi d

10-2 senti c

10-3 mili m

10-6 mikro

10-9 nano n

10-12 piko p

10-15 femto f

10-18 atto a

Satuan Curie menyatakan jumlah peluruhan per satuan waktu. Jumlah peluruhan

dapat berbeda dengan jumlah radiasi yang dipancarkan, misalnya untuk Co60, setiap atom

Co60 memancarkan sebuah partikel dan dua sinar sehingga dalam hal ini 1 Ci dari Co60

memancarkan 3,7 x 1010 /detik dan 7,4 x 1010 /detik. Oleh karena itu aktivitas suatu sumber

radioaktif dapat dihitung secara teliti berdasarkan data eksperimental apabila skema

peluruhan radioisotop tersebut diketahui.

Radioisotop Cs137 memancarkan dan , sedangkan Ra224 memancarkan dan

(Gambar I.5c.)


Gambar I.5c. Skema peluruhan

5. Aktivitas Jenis.

Aktivitas jenis unsur radioaktif didefinisikan sebagai aktivitas satu gram zat, biasanya

dinyatakan dalam satuan Curie/gram. Makin pendek waktu paro unsur radioaktif, makin

besar aktivitas jenisnya. Aktivitas jenis bisa dihitung dari rumus,

(A)sp = N

dengan N adalah jumlah atom dalam satu gram unsur radioaktif.

Unsur Ra226 dengan waktu paro 1620 tahun, maka aktivitas jenisnya adalah,

(A)sp = N

= 0,99 Ci/gram

1.4. Sumber Radiasi.

Untuk mengenal adanya berbagai macam sumber radiasi, berikut ini secara ringkas

diperkenalkan berbagai macam sumber radiasi.

1. Sumber Radiasi Alam.

Sumber radiasi alam pada dasarnya dapat dibedakan ke dalam:

a. Sumber radiasi yang berasal dari Benda langit di luar tata surya dalam bentuk

sinar kosmik, yaitu pertikel yang energinya tinggi (1017)

1H3, 4Be

7, 4Be10, 11Na

22, 11Na24, 6C

14

b. Sumber radiasi yang berasal dari unsur radioaktif yang terdapat di kerak bumi

yang terbentuk sejak terjadinya bumi, misalnya 19K40, deret uranium, dan deret

thorium.


2. Sumber Radiasi Buatan.

Dewasa ini telah banyak sekali unsur radioaktif berhasil dibuat oleh manusia

berdasarkan reaksi inti antara lain nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron (di dalam

reaktor atom) atau berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tdiak radioaktif dengan

partikel cepat (di dalam alat-alat pemercepat partikel, misalnya akselerator, siklotron).

Contoh sebuah reaksi inti untuk menghasilkan radionuklida adalah,

27Co59 + 0n

1 27Co60*

27Co60* 27Co

60 +

Dalam pemakaiannya, zat radioaktif sering digunakan sebagai sumber radiasi yang

berkekuatan tinggi (di atas 1 kCi), sebagai suatu irradiator dengan pelindung yang sangat

memadai. Irradiator banyak digunakan di rumah sakit (irradiator Co60 dan Cs137) dalam

industri (irradiator Co60).

Di samping penggunaan zat radioaktif sebagai irradiator, penggunaan zat baik sebagai

sumber radiasi tertutup maupun terbuka di berbagai bidang ini sangat maju dengan

pesatnya, misalnya dalam bidang kedokteran, industri, pertanian dan pertambangan.

Sumber sinar yang banyak digunakan di bidang radiografi dalam industri di antaranya

adalah Co60, Ir192, Ta170, dan Cs137. Ketiga sumber yang pertama dihasilkan dari yang tidak

radioaktif melalui irradiasi dengan neutron di dalam reaktor atom, sedang Cs137 dihasilkan

dari reaksi pembelahan inti U236 dengan neutron.

3. Sumber Radiasi Neutron.

Sejak ditemukannya neutron oleh Chadwick pada tahun 1932, kemudian dapat

dipelajari bahwa ternyata neutron dapat diperoleh melalui berbagai cara. Sebagai sumber

radiasi neutron, neutron pada umumnya diperoleh dari sumber radioaktif dan'bahan target

berdasarkan reaksi (,n) atau (,n).

Pada reaksi (,n), sebagai sumber lazim digunakan Ra226, Po210, Pu239 dan Am241,

sedang sebagai bahan target sering digunakan B, Be, Li, Na atau F. Oleh karena partikel

yang dipergunakan memiliki spektrum energi yang melebar, sehingga neutron yang

dihasilkan memiliki energi tinggi yang bentuk spektrumnya juga melebar dengan energi rata-

rata pada umumnya di atas 1 MeV. Untuk pasangan Po-B, energi neutron yang dihasilkan

relatif dapat dianggap mendekati tunggal.

Contoh dari reaksi inti antara dengan berrylium adalah berlangsung melalui

pembentukan inti majemuk melalui proses reaksi sebagai berikut,

4Be9 + 2He

4 (6C13)* 6C

12 + 0n1

Tanda dalam kurung menunjukkan inti majemuk dan simbol * menunjukkan bahwa inti

berada dalam keadaan tereksitasi.


Dalam bentuk yang sebenarnya sebagai suatu sumber neutron, biasanya sumber terdapat

dalam bentuk serbuk yang dicampur dengan serbuk sangat halus dari bahan target, dengan

campuran ini sebagai sumber radiasi neutron terkungkung dalam bentuk kapsul dan

disimpan dalam sebuah kontainer.

Pada reaksi (,n), sebagai sumber antara lain biasa dipergunakan Na24, Ga72, I133,

Sb124, La140

, dan Ra226. Sedang sebagai bahan target lazim dipergunakan Be atau air berat

(D20).

Dibandingkan terhadap spektrum energi neutron yang dihasilkan berdasarkan reaksi

(,n) yang spektrumnya melebar, maka energi neutron yang dihasilkan oleh foton dengan

energi tunggal akan merupakan neutron energi tunggal pula.

Di samping itu, sebagai radiasi neutron dapat dipergunakan pula Californium-252 atau

Cf252, yang sebenarnya meerupakan radioisotoip pemancar yang juga melakukan

pembelahan inti spontan dengan 10 kali pembelahan pada setiap 313 kali peluruhan .

Adapun waktu paronya untuk peluruhan adalah 2,73 tahun dan untuk pembelahan spontan

adalah 2,65 tahun. Energi neutron rata-rata yang dihasilkan 2,3 MeV dan neutron terbanyak

adalah memiliki energi 1 MeV.

4. Pembangkit Radiasi Sinar-X.

Setelah ditemukannya sinar-X oleh Wilhelm Roentgen pada tahun 1895, dewasa ini

pemakaian sinar-X di bidang radiografi industri maupun di bidang kedokteran dan industrio

banyak dilakujkan. Secara sederhana dapat diterangkan bahwa sinar-X dihasilkan oleh

tabung sinar-X yaitu tabung gelas hampa udara yang dilengkapi dengan dua buah elektrode,

yaitu anoda atau target dan katoda. Sebagai akibat interaksi antara elektron cepat yang

dipancarkan dari katoda ke target dipancarkan sinar-X dari permukaan target.

Dapat dibedakan dua jenis sinar-X berdasarkan proses terjadinya, yaitui

a. Radiasi yang dihasilkan akibat perlambatan berkas elektron cepat yang

mengenai target disebut bremstrahlung dan menghasilkan spektrum kontinyu,

b. Radiasi yang dihasilkan akibat tumbukan berkas elektron cepat dengan elektron

orbit dari atom target, dikenal dengan sinar-X karakteristik yang meiliki spektrum

garis.

Berkenaan dengan hal itu, maka fungsi dari arus listrik yang dialirkan pada filamen

yang pada gilirannya mengatur panasnya permukaan filamen akan menentukan banyaknya

produksi elektron yang keluar dari filamen, yang berarti mengatur intensitas sinar-X yang

dihasilkan. Adapun tegangan target akan mengatur besarnya energi elektron cepat yang

mengenai target, yang berarti menentukan besarnya energi sinar-X yang dihasilkkan di

samping intensitas sinar-X (Gambar 1.6.)


Gambar 1.6. Spektrum sinar-X dari perak,

1.5. Interaksi Radiasi Dengan Bahan.

1. Interaksi Partikel Bermuatan Dengan Materi.

Pada interaksi partikel bermuatan dengan materi dapat dibedakan antara partikel berat

bermuatan dengan partikel ringan bermuatan. Contoh partikel berat bermuatan adalah

partikel dan proton, sedangkan partikel ringan bermuatan adalah elektron dan positron.

Kehilangan energi dari partikel berat bermuatan ke suatu zat yang dilaluinya

berlangsung melalui tumbukan tidak elastik dengan elektron terluar atom zat tersebut.

Apabila perpindahan energi cukup besar, terjadilah ionisasi, namun apabila energinya kecil

hanya eksitasi yang terjadi. Di dalam udara hanya kurang lebih 30 % dari ionisasi total

ditimbulkan oleh partikel (ionisasi primer), sedang sisanya (70 %) merupakan ionisasi

sekunder yaitu ionisasi yang ditimbulkan oleh elektron-elektron hasil ionisasi oleh partikel .

Apabila partikel berat bermuatan melalui suatu zat maka terbentuklah pasangan-

pasangan ion sepanjang jejaknya sampai akhirnya partikel tersebut berhenti karena

kehilangan energinya. Oleh karena jejak partikel lurus, maka jejaknya sama dengan

panjang jangkauannya. Hal ini tidak berlaku untuk partikel-partikel ringan bermuatan.

Dalam udara pada suhu 15C dan tekanan 760 mmHg, besarnya jangkauan rata-rata

untuk partikel dengan energi 4 - 7 MeV memenuhi hubungan empirik,

R= 0,318 E312

dengan E dalam MeV, dan R dalam cm.

Sedang untuk partikel ringan bermuatan, misalnya elektron yang bergerak melalui

suatu zat atau medium, kehilangan energinya disebabkan karena dua hal, yaitu:

a. ionisasi (apabila energi elektron rendah),

b. bremstrahlkung (apabila energi elektron tinggi).

Proses ionisasi yang terjadi di sini, seperti halnya pada proses ionisasi pada partikel

berat yakni karena tumbukan tidak elastik antara elektron datang dengan elektron-elektron

dari atom medium. Perbedaan yang timbul hanya disebabkan karena kedua massa partikel

yang saling bertumbukan sama yakni elektron dengan elektron.


Apabila di dalam medium tersebut elektron dapat mencapai daerah medan listrik inti

dari atom medium, maka elektron akan mengalami perlambatan yang berakibat terjadinya

pemancaran radiasi elektromagnetik yang disebut bremstrahlung.

Panjang jangkauan partikel bermuatan di dalam medium umumnya dinyatakan dalam

cm2 namun dewasa ini banyak yang lebih menyukai untuk menyatakan dalam satuan massa

per satuan luas (gram/cm2) untuk menggantikan jarak atau tebal.

Sebagai contoh:

Suatu kolom udara yang luasnya 1 cm2 dan tebalnya 1 cm pada kondisi normal

mengandung 1,29 miligram udara, sehingga 1 cm lapisan udara memiliki massa area 1,29

miligram/cm2.

Hubungan antara jarak jangkauan elektron dengan energi di dalam alumunium

adalah:

R (gram/cm2) = 0,4072 Emaks, untuk 0,15 MeV < Emaks < 0,8 MeV

dan

R (gram/cm2) = 0,542 Emaks - 0,133, untuk Emaks > 0,8 MeV

2. Interaksi Sinar-X dan Sinar y Dengan Materi

Kehilangan energi dari sinar-X dan sinar y pada saat melewati suatu materi (zat) terjadi

karena tiga proses utama, yaitu:

a. efek Fotolistrik,

b. efek Compton,

c. efek Produksi Pasangan.

Efek fotolistrik dan efek Compton timbul karena interaski antara Sinar-X atau sinar

dengan elektron-elektron dalam atom dari materi (zat) itu, sedang efek produksi pasangan

timbul karena interaksi dengan medan listrik inti atom.

Apabila I0 adalah intensitas sinar-X atau sinar yang datang pada suatu

permukaan materi (zat), dan Ix adalah intensiats sinar-X atau sinar yang berhasil

menembus lapisan setebal x materi tersebut, maka akan terjadi pengurangan intensitas.

Hubungan antara I0 dengan Ix adalah sebagai berikut,

Ix= Io e-x

dengan sebagai koefisien absorpsi linier.

Oleh karena tidak memiliki satuan, maka jika x dinyatakan dalam cm haruslah

dinyatakan dalam 1/cm atau cm-1. Seringkali lebih disukai untuk menggantikan x dengan (x)

dan dinyatakan dalam gram/cm2 yaitu yang menyatakan massa dari lapisan tebal x dengan

penampang 1 cm2. Sedangkan . digantikan menjadi (/) dan dinyatakan dalam cm2/gram

dan disebut koefisien absorpsi massa.


Rumus di atas banyak digunakan dalam perhitungan perencanaan pelindung radiasi.

Apabila tebal x dipilih sedemikian rupa sehingga IX = 1/2 Io, maka x = x1/2 dan disebut tebal

lapisan separo harga atau half value layer (HVL).

Hal ini berarti juga apabila x = 2 x1/2 maka,

IX = 1/2 (I0/2) = I0/A

Apabila x = 3 x1/2, maka I0= Ix / 8, dan seterusnya.

Mengingat penyerapan energi sinar-X dan sinar ditentukan oleh tiga proses utama,

yakni fotolistrik, efek Compton dan efek produksi pasangan, maka koefisien linier juga

ditentukan oleh ketiga proses tersebut, sehingga dituliskan,

t = n + c + p

dengan t adalah koefisien absorpsi total, sedangkan n , c dan p masing-masing adalah

koefisien absorpsi yang disebabkan oleh efek fotolistrik, efek Compton, dan efek produksi

pasangan.

Dalam uraian berikut ini akan dijelaskan ketiga proses utama penyerapan energi

radiasi sinar-X dan sinar oleh materi (zat) yang dilaluinya.

a. Efek Fotolistrik.

Pada efek fotolistrik (Gambar I.7a.), energi foton diserap oleh atom, yaitu oleh elektron,

sehingga elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom. Elektron yang dilepaskan

oleh efek fotolistrik disebut fotoelektron. Proses efek fotolistrik terutama terjadi pada foton

yang berenergi rendah yaitu antara energi 0,01 MeV hingga 0,5 MeV. Bila energinya kecil,

hamburan Compton.

b. Hamburan Compton.

Pada efek Compton (Gambar I.7b.) foton dengan energi hv1 berinteraksi dengan

elektron terluar dari atom, selanjutnya foton dengan energi hv1 dihamburkan dengan elektron

tersebut dilepaskan dari ikatannya dengan atom dan bergerak dengan energi kinetik tertentu.

Berdasarkan energi foton yang dihamburkan E, terhadap energi foton mula-mula

E, adalah,

E = E/ 1 - 1,96 E (1 - cos )


Gambar I.7.a. Efek Fotolistrik


Gambar I.7.b. Efek Compton

c. Efek Produksi Pasangan

Proses produksi pasangan (Gambar I.7c.) hanya terjadi bila energi datang 1,02 MeV.

Apabila foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton tersebut lenyap dan sebagai

gantinya timbul sepasang elektron-elektron. Positron adalah partikel yang massanya sama

dengan elektron dan bermuatan listrik positif yang besarnya juga sama dengan muatan

elektron. Proses ini memenuhi hukum kekekalan energi,

hv1 = (2 moc2) + (K+) + (K-)

dengan K+ adalah energi kinetik posiotron, dan K- sebagai energi kinetik elektron.

Oleh karena proses ini hanya bisa beringsung bilamana energi foton yang datang

minimal 2 moc2 (1,02 MeV), dan mo adalah massa diam elektron dan C adalah kecepatan

cahaya.

Gambar I.7c. Proses produksi pasangan


Berkaitan dengan uraian ini maka nilai atau besaran koefisien absorpsi linier akan

bergantung pada energi foton yang datang, disamping bergantung pada jenis

media/materi/zat yang dilaluinya.

Pada Gambar 1.8. diperlihatkan salah satu contoh kurve hubungan antara koefisien

absorpsi linier dari timah hitam dalam hubungannya dengan energi foton sinar-X atau sinar .

Pada gambar tersebut terlihat bahwa di dalam timah hitam untuk foton dengan energi kurang

dari 1,02 MeV, koefisien absorpsi linier total hanya ditentukan oleh proses fotolistrik dan efek

Compton dan pada energi sangat tinggi (di atas 10 MeV) hanya ditentukan oleh proses

produksi pasangan.

Gambar 1.8. Koefisien absorpsi total foton di dalam timah hitam

d. Emisi Sekunder.

Emisi sekunder dapat juga terjadi pada efek fotolistrik.

Pertama, karena energinya besar, elektron yang dilepaskan adalah elektron dari orbit

yang lebih dalam pada unsur bernomor atom besar, maka lowongan elektron ini akan diisi

elektron dari orbit yang lebih luar. Apabila pelepasan elektron terjadi pada orbit K, maka

transisi ini akan disertai dengan emisi foton dengan berbagai karakteristik berupa sinar-X

karakteristik yang dikenal dengan 'radiasi fluoresensi'.

Kedua, kadang-kadang foton ini menumbuk elektron dari orbit yang lebih luar dari atom

dan melepaskan elektron ini. Elektron tersebut memiliki energi kinetik yang sama dengan

energi sinar-X karakteristik dikurangi dengan energi ikat elektron tersebut orbitnya dan

disebut elektron Auger.


Gambar 1.9. Proses terjadinya Elektron Auger

3. Interaksi radiasi Neutron dengan Bahan.

Oleh karena neutron tidak bermuatan, maka interaksinya dengan elektron-elektron

dalam atom dapat diabaikan. Kehilangan energi neutron yang melalui suatu bahan terutama

disebabkan oleh tumbukan elastik, tumbukan inelastik dan transmutasi. Oleh karena itu

tumbukan inelastik tidak begitu memegang peran (kecuali pada neutron yang tinggi dan

bahan yang memeiliki Z tinggi), maka tumbukan elastik dianggap sering dijimpai.

Energi neutron setelah mengalami tumbukan elastik adalah,

E = {Eo(MA2 + 2 MA cos Q + 1)} : {(MA + 1)

2}

dengan Eo adalah energi neutron datang, maka MA adalah massa inti bahan dan

Q = 180(tumbukan sentral). Sedang untuk Q tertentu, kehilangan energi menjadi besar

apabila MA kecil. Jadi bahan pelindung radiasi neutron yang baik terdiri dari zat yang

mengandung banyak tumbukan menjadi dengan proton (Ma = 1), maka,

E = 1/2 Eo (1 + cos Q)

dan apabila Q = 180 maka E = 0. Jadi seluruh energi neutron diberikan pada proton

tersebut.

B.2. Latihan

Untuk latihan ada yang dikerjakan di rumah, ada yang secara bersama-sama

dikerjakan di dalam acara tatap muka. Umpan balik dilakukan dengan cara diskusi pada saat

acara tatap muka, atau dengan cara menempel hasil dan komentar-komentar di papan

pengumuman.

Soal-soal untuk latihan antara lain sebagai berikut.

1. Sebutkan macam dan sifat radiasi yang dipancarkan oleh inti radioaktif.

2. Sebutkan sifat perbedaan dan kemiripan partikel beta dan positron.

3. Tulis persamaan yang setara untuk reaksi peluruhan nuklir di bawah ini,

a. Emisi alfa oleh 5B11


b. Emisi beta oleh 38Sr98

c. Absorpsi neutron oleh 47Ag107

d. Emisi neutron oleh 35Br88

e. Absorpsi elektron oleh 51Sb116

f. Emisi positron oleh 33As70

g. Emisi proton oleh 19K41

4. Tentukan X dari perisitiwa berikut ini,

a. 48Cd104 47Ag

104 + X

a. 86Rn220 84Po

116 + X

b. 20Ca47 21SC

47 + X

5. Cobalt-60 mempunyai waktu paro 5,26 tahun; jika 1 Ci Co-60 meluruh, berapa

aktivitas Co-60 yang sisa setelah,

a. Satu waktu paro

b. Tiga waktu paro

c. Lima waktu paro

6. Tetapan laju untuk peluruhan Ca-45 adalah 4,23 x 10-3 hari-1, hitung waktu

paronya.

7. Jelaskan satuan berikut ini:

a. becquerel,

b. curie,

c. keaktifan jenis.

8. Apa arti penting dari pita kestabilan. Proses apa yang terjadi pada nuklida yang

mempunyai perbandingan N/Z di atas pita kestabilan?

9. Hitung berapa persen cuplikan Co-60 yang tinggal setelah 3 tahun, jika waktu

paro Co-60 adalah 5,26 tahun.

10. Waktu paro C-14 adalah 5730 tahun, dan dalam materi hidup laju peluruhannya

15 disintegrasi per menit gram. Suatu benda kayu dari zaman purba mempunyai

laju peluruhan 1.875 disintegrasi per menit gram. Berapakah umur benda

purbakala ini?

B.3. Rangkuman


1. Dasar fisika radiasi merupakan salah ilmu pengetahuan di bidang nuklir yang

banyak dipakai untuk menerapkan teknologi nuklir yang dewasa ini semakin

berkembang maju.

2. Pada awal mempelajari Proteksi Radiasi dan Keselamatan Kerja tidak akan lepas

selalu menggunakan dasar-dasar fisika radiasi sebagai modal utama agar

pengetahuan tersebut berkembang terus.

3. Dengan mempelajari dasar-dasar fisika radiasi, seorang mahasiswa (khususnya

mahasiswa Program Studi Teknik Nuklir), harus tahu betul kapan dapat

diterapkan konsep dasar fisika radiasi, dan kapan mau tidak mau harus

digunakan konsep dasar fisika radiasi dalam penerapan teknologi nuklir.

C. PENUTUP

Bagian penutup terdiri dari 3 bagian utama, yaitu tes formatif, umpan balik, dan kunci

jawaban tes formatif.

C.1. Tes Formatif

Berikut diberikan contoh tes formatif untuk materi Dasar Fisika Radiasi.

Petunjuk : Untuk soal nomor 1 sampai dengan 5, pilihlah satu jawaban yang paling tepat.

1. Nuklida-nalclida Si30, P31, dan S32, merupakan nuklida-nuklida yang bersifa

sebagai,

A. isobar C. isoton

B. isomer D. isotop

2. Dalam peristiwa Ra226 Rn222 + X, dikatakan Ra226 sebagai emiter,

A. alfa C. beta negatron

B. foton gamma D. beta positron

3. Notasi dalam tanda kurung pada reaksi nuklir N14 ( ..., ...)O17 adalah,

A. (neutron, alfa) C. (alfa, neutron)

B. (proton, alfa) D. (alfa, proton)

4. Suatu deret radionuklida yang mempunyai nuklida anak stabil Bi209 adalah ,

A. deret aktinium C. deret torium


B. deret neptunium D. deret uranium

5. Pada Conference General des Poids et Mesures ke-15 telah dibuat satuan baru

untuk aktivitas radionuklida, ialah becquerel (Bq). Dalam hal ini. 1 Bq setara

dengan,

A. 3,7 x 1010 Ci C. 2,703x 1011 Ci

B. 3,7 x 10-10 Ci D. 2,703 x 10-11 Ci

Petunjuk: Untuk soal nomor 6 sampai dengan 10, jawablah dengan ringkas dan tepat.

6. Salah satu cara untuk menerangkan kestabilan inti adalah berdasarkan angka

banding proton-neutronnya. Bicarakan hal ini.

7. Jika umur paro Bi210 adalah 5,0 hari, maka tentukan tetapan peluruhannya.

8. Suatu nuklida radioaktif mempunyai waktu paro 50 menit. Suitu cuplikan aktivitas

640 Bq meluruh selama 100 menit. Berapa Bq cuplikan yang tinggal.

9. Unsur fransium merupakan pemancar partikel beta sesuai dengan persamaan,

87Fr223 88Ra

223 + e-

Waktu paronya 21 menit. Jika mula-mula ada 0,160 g fransium, maka setelah

105 menit jumlah radium yang dihasilkan ada berapa gram.

10. Dengan anggapan bahwa Bumi dan uranium alam mula-mula terjadi pada waktu

yang sama, maka tentukan umur Bumi dengan hukum peluruhan, dengan

ketentuan, uranium alam terdiri dari U238 dan U235 berkomposisi:

U238 = 99,3 %, dengan t1/2 = 4,49 x 109 tahun

U235 = 0,7 %, dengan t1/2 = 7,13 x 108 tahun.


C.2. Umpan Batik

Umpan balik di sini, adalah umpan balik hasil belajar mahasiswa; seberapa jauh

mahasiswa telah dapat menyerap materi kuliah (Dasar Fisika Radiasi) yang telah diberikan

oleh pengampu (dosen). Tes formatif diberikan untuk mernperkirakan keberhasilan

mahasiswa dalam menyerap materi kuliah (Dasar Fisika Radiasi) yang telah diterimanya.

Keberhasilan mahasiswa menyerap materi kuliah dilihat dari hasil/nilai tes formatif.

Untuk dapat menyelesaikan tes formatif dengan baik, selain mahasiswa mengikuti kuliah,

mereka juga harus telah menyelesaikan soal-soal latihan dan mengerjakan tugas-tugas yang

diberikan, termasuk membaca/mempelajari bahan acuan yang diwajibkan.

Hasil tes formatif ini sebaiknya juga dimanfaatkan oleh dosen, untuk meninjau ulang

bagaimana jalannya proses belajar-mengajar selama ini.

C.3. Kunci Tes Formatif

Berdasar hasil formatif, dosen maupun mahasiswa dapat menentukan langkah

selanjutnya atau tindakan yang perlu dikerjakan (mengulang kembali, menambah latihan,

membaca bahan acuan lebih cermat, atau melanjutkan ke materi berikutnya). Untuk

menentukan langkah tersebut diadakan diskusi antara mahasiswa dan dosen yang

bersangkutan.

Kunci tes formatif ini memberikan kata-kata kunci jawaban tes formatif, sedangkan

jawaban secara lengkap supaya disusun sendiri oleh mahasiswa.

Kunci tes formatif 1. C; 2. A; 3. D; 4, B; 5. A; 6. Ingat pita kestabilan, dan ratio ciari N/Z;

7. Ingat hubungan waktu paro dengan tetapan peluruhannya; 8. Ingat hubungan aktivitas

sekarang dengan mula-mula, memperhatikan hubungan waktu paro dengan tetapan

peluruhan, dan tentukan sisa yang masih ada sesuai waktunya; 9. Setelah memperhatikan

mekanisme reaksi yang ada, kemudian dicari hubungan aktivitas sekarang dengan yang

semula, sehingga nuklida yang terbentuk dapat dihitung, 10. Dengan menggunakan ratio

antara U238 dan U235 yang ada, dan setelah memperhatikan waktu paro yang dimilikinya,

maka dapat dihitung umur Bumi.

dasar fisika radiasi

Documents