DOSIMETER Cellulose Triacetate (CTA)

A. Tujuan

Mengetahui nilai laju dosis dan keseragaman dosis serap sepanjang jendela pemayar

MBE

B. Dasar Teori

Mesin Berkas Elektron (MBE)

Berkas elektron untuk keperluan proses

radiasi didapatkan dari suatu alat

pemercepat (accelerator) elektron. Alat

pemercepat elektron sering disebut Mesin

Berkas Elektron (MBE) karena elektron

yang dihasilkan berupa berkas elektron

atau hujan elektron berdensitas tinggi.

Komponen utama MBE terdiri dari :

sumber elektron, sumber tegangan tinggi

(generator), tabung akselerator

(pemercepat), sistem optik (terdiri dari :

pengarah, pemfokus dan pemayar),

sistem hampa, sistem instrumentasi dan

kendali serta sistem conveyor. Sumber

elektron merupakan komponen MBE

yang sangat penting. Fungsi sumber

elektron dalam MBE adalah untuk menghasilkan berkas elektron yang akan diradiasikan

pada suatu bahan.

Dalam proses radiasi dengan berkas elektron, ada tiga parameter utama yang harus

diperhatikan agar suatu proses radiasi berjalan efisien dan mencapai sasaran (Djaloesis,

1996), yaitu :

1. Radiasi berkas elektron, parameter radiasi berkas elektron meliputi energi radiasi dan

arus berkas elektron. Energi radiasi menentukan daya penetrasi radiasi dan laju dosis

terhadap cuplikan yang diiradiasi, sedangkan arus berkas hanya menentukan laju dosis

radiasi.

2. Cuplikan yang diiradiasi, parameter cuplikan yang diiradiasi meliputi fasa, densitas dan

geometri.

3. Teknik radiasi, teknik iradiasi terhadap bahan dapat dilakukan secara batch, semi batch

dan sinambung (continue).

Dosimetri

Dosimetri radiasi adalah suatu metode pengukuran kuantitas energi radiasi, baik yang

berupa gelombang elektromagnet maupun berupa arus partikel bermuatan yang

dipancarkan oleh sumber radiasi pada titik geometris tertentu atau diserap oleh materi

yang diradiasi. Dosimetri dalam pengolahan bahan dengan MBE perlu diperhatikan agar

diperoleh pengolahan yang optimum dan tepat guna. Dosis radiasi ini merupakan jumlah

energi yang diserap per satuan massa bahan.

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam melakukan proses radiasi terhadap

suatu bahan berkaitan dengan dosis yang diterima, yaitu:

1. Densitas materi (bahan): Semakin besar densitas materi maka penetrasi berkas elektron ke

dalam materi akan semakin sulit/kecil.

2. Energi berkas elektron sebagai fungsi arus dan tegangan: Semakin besar energi berkas

elektron maka penetrasinya juga semakin besar.

3. Lama waktu yang diperlukan elektron mengenai materi: Semakin lama waktu materi

terkena radiasi, maka semakin banyak dosis yang diterima.

4. Arus berkas: Semakin besar arus yang dialirkan, maka dosis yang diterima akan semakin

besar.

Pada penggunaan MBE, dosis dari radiasi yang dilakukan diamati dengan 2 cara,

yaitu kuantitatif dan kualitatif. Uji kualitatif (terjadi proses radiasi atau tidak) dilakukan

dengan menggunakan indicator radiasi yang berupa zat warna yang peka terhadap radiasi

yaitu dosimeter go-no go. Dosimeter ini merupakan dosimeter yang peka terhadap radiasi,

yang apabila terkena radiasi akan berubah warnanya menjadi lebih gelap sebanding

dengan dosis radiasi yang mengenainya. Sedangkan uji kuantitatif dilakukan dengan

menggunakan dosimeter cellulose triacetate (CTA)

Dosimeter cellulose triacetate (CTA)Pengukuran dosis radiasi terserap dilakukan

dengan menggunakan dosimeter cellulose triacetate

(CTA). Panjang gelombang maksimum pengukuran

CTA dilakukan pada 280 nano meter. CTA film

dosimeter memiliki lebar 8 mm dengan ketebalan 0,125

mm. Evaluasi dosis serap dilakukan berdasarkan perubahan rapat optik (optical

density), dimana semakin tinggi dosis yang diterima maka nilai rapat optiknya juga

akan semakin tinggi. Rapat optik diukur pada waktu sebelum dan sesudah iradiasi.

Alat baca film dosimeter tersebut adalah Spektrofotometer Genesys-5 . Menurut

Tanaka dkk, perhitungan dosis serap menggunakan dosimeter CTA dapat dihitung

dengan persaman berikut :

D=∆ OD xt o x f

K x t

dengan :

D = dosis serap (kGy)

ΔOD = perbedaan rapat optik sebelum dan sesudah diiradiasi (OD1-OD). Caranya yaitu

dengan mencacah CTA sebelum dan sesudah iradiasi menggunakan Spektrofotometer

Genesys-5

t₀ = tebal dosimeter nominal (0,125 mm)

t = tebal dosimeter terukur (mm)

K = perubahan rapat optic per kGy = 0,0063

f = faktor penyimpanan; f=1 apabila pengukuran rapat optik dosimeter CTA dilakukan

30 menit setelah diiradiasi. (Saptaaji, 2004: 6-7)

Laju dosis, Penetrasi dan Keseragaman Dosis

Pada hakekatnya dosimetri industri merupakan unsur pokok dari langkah-langkah

menuju penggunaan radiasi secara baik dan cara memproduksi barang dengan baik.

Karena dosimetri merupakan upaya pengendalian dosis radiasi terserap pada bahan

sehingga menghasilkan produk yang berkualitas maka seluruh parameter yang terlibat

dalam proses radiasi harus diperhitungkan dan diperhatikan pengaruhnya. Diantara

parameter yang dimaksud adalah :

a. Sumber radiasi (jenis dan energi radiasi, kekuatannya, efisiensi)

b. Bagaimana cara produk diiradiasi (apakah menggunakan konveyor, berapa kecepatannya,

berapa kali melintas sumber)

c. Dimensi produk yang diiradiasi

d. Bagaimana profil distribusi dosis dalam produk, posisi dosis maksimum dan dosis

minimum

e. Bagaimana lingkungan/kondisi iradiasi (temperatur, inert, atau lingkungan oksigen)

f. Bagaimana pelaksanaan pengukuran dosis radiasi terserap sehingga dapat memenuhi

syarat statistik dan keselamatan kerja.

Dalam percobaan ini parameter yang akan dipelajari terbatas pada laju dosis serap,

penetrasi elektron, dan tingkat keseragaman dosis sepanjang window pemayar.

C. Alat dan Bahan1. Dosimeter CTA2. CTA reader3. Dosimeter go-nogo4. MBE 350 kEV/10 mA5. Selotip6. Tissue7. Gunting

Keterangan rangkaian alat:

1. Sumber tegangan tinggi

2. Sumber elektron (electron gun)

3. Tabung akselerator

4. Magnet pemayar (scanning system)

5. Corong pemayar (scanning horn)

6. Jendela pemayar

7. Pompa turbomolekular

8. Sumber tegangan terisoler

9. Pompa rotari

10. Konveyor

D. Cara Kerja1. Pemeriksaan dilakukan dengan pengisian lembaran ceklis.

2. Dosimeter CTA dipotong sepanjang kira – kira 7 cm.

3. Dosimeter ditempel pada amplop, pada amplop ditempel pula dosimeter go no go.

4. Dosimeter CTA diiradiasi menggunakan MBE dengan tegangan, arus, dan

kecepatan konveyor tertentu.

5. Dosimeter CTA yang telah diiradiasi dikondisikan selama kurang lebih 2 jam.

6. Rapat optik/absorban dosimeter CTA setelah diiradiasi diukur menggunakan UV-

Vis Spectrophotometer.

7. Dosis terserap ditentukan berdasarkan absorbansi yang terukur

E. Data Pengamatan

Posisi Absorban Dosis (KGy)Dosis Rerata

(KGy)Dmaks/Dmin

0 – 20 cm

0,271 21,0

23,44123 . 4

=1,75

0,278 22,00,291 23,80,299 25,00,302 25,4

20 – 40 cm

0,333 29,7

30,44130 , 4

=1,34

0,332 29,50,340 30,60,347 31,60,342 30,9

40 – 60 cm

0,274 21,5

224122

=1,86

0,278 22,00,276 21,70,281 22,40,282 22,6

60 – 80 cm

0,331 29,4

28,94128 , 9

=1,41

0,318 27,60,328 29,00,329 29,10,333 29,7

80 – 100 cm 0,409 39,8 41

4141

=1

0,414 40,50,421 41,40,424 41,60,425 41,9

100 – 120 cm

0,194 9,9

9,5419,5 = 4,31

0,191 9,40,188 9,00,189 9,10,194 9,0

Dosimeter Go No GoDosimeter go-no go mengalami perubahan warna:

Sebelum Sesudah Radiasi

F. Pembahasan

Dosimeter CTA merupakan dosimeter standar primer sehingga dosimeter ini

digunakan untuk mengukur dosis pada MBE. Seperti yang kita ketahui bahwa dosis

MBE tidak bisa diketahui secara langsung tetapi hanya dapat mengukur besar arusnya

karena arus sebanding dengan dosisnya.

Dalam identifikasi berkas elektron dilakukan dengan mengoperasikan MBE Lateks

pada tegangan pemercepat 208 kV sehingga dihasilkan arus berkas elektron 25 µA pada

kondisi vakum 5.10-6 mbar. Berkas elektron diiradiasaikan ke target yang sudah dipasang

dosimeter go no go dan dosimeter CTA. Dari hasil iradiasi terlihat pada dosimeter go no

go ada perubahan warna dari kuning menjadi merah kecoklatan, hal ini menandakan ada

berkas elektron yang sampai ke target. Sedangkan untuk mengukur besarnya dosis di

target menggunakan dosimeter CTA. Dosimeter CTA yang digunakan adalah tipe FUJI

FTR 125 buatan Jepang berupa pita panjang warna bening dengan dimensi lebar 8 mm,

tebal 0,125 mm, densitas 1,298 gr/cm3 dan dapat dibaca pada panjang gelombang 280

nm. Sebelum melakukan pengukuran dosis serap menggunakan dosimeter CTA tipe FUJI

FTR 125 ada beberapa hal yang harus diperhatikan agar tidak merubah kondisi dosimeter

CTA, yaitu pada kedua permukaan tidak boleh kotor, terkena minyak/lemak, debu, tidak

boleh dipegang langsung tangan dan tidak boleh terlipat, karena kondisi tersebut akan

mempengaruhi data hasil pengukuran rapat optik/absorban. Alat yang digunakan untuk

membaca nilai rapat optik/absorban sebelum dan sesudah iradiasi adalah

Spectrophotometer Genesys 5 buatan Amerika.

Pada praktikum ini dilakukan pengamatan pada keseragaman dosis pada

dosimeter CTA, dari grafik hubungan antara dosis dengan posisi window dibawah ini

dapat dilihat bahwa dosis tidak tersebar secara merata.

0 20 40 60 80 100 12005

1015202530354045

Kurva hubungan antara Dosis dengan Posisi sepanjang Window MBE

Panjang Window (cm)

Dosis

(KGy

)

Hal ini dapat dipengaruhi oleh beberapa hal seperti, jarak waktu antara

dosimeter CTA setelah diradiasi dengan pengukuran dosimeter terlalu lama.

Optimumnya selang waktunya hanya 2 jam, tapi pada praktikum ini pengukuran

dilakukan selang waktu ± 48 jam. Apabila pengukuran dilakukan sebelum 2 jam

setelah diiradiasi, maka harga rapat optik/absorban di bawah nilai sebenarnya, dan jika

pengukuran dilakukan setelah 2 jam maka harga rapat optik/absorbanakan bertambah

besar seiring dengan bertambahnya waktu.

Dari hasil pengukuran diketahui bahwa dosis yang paling tinggi senilai 41

KGy yang terletak pada jarak 80-100 cm. Nilai tersebut merupakan nilai dosis

maksimal (Dmaks) dan nilai dosis minimal dalam data ini merupakan nilai dari dosis

rerata pada jarak dengan range 20 cm. Dalam proses iradiasi, pengukuran dosis

maksimal (Dmaks) dan dosis minimal (Dmin) sangat penting, dan bila terdapat perbedaan

yang amat menyolok dari harga Dmaks dan Dmin berarti iradiasi tidak homogen.

Homogenitas atau keseragaman distribusi dosis radiasi pada sepanjang window

MBE dinyatakan dari perbandingan Dmaks/Dmin. Bila harga ini bernilai mendekati

1, maka distribusi dosis dapat dikatakan homogen. Dalam praktek khususnya dalam

industri, perbandingan Dmaks/Dmin dapat mencapai 1 sampai 1,5. Dari data pengukuran

keseragaman dosis sepanjang window MBE, diperoleh keseragaman dosis serap

Dmaks/Dmin = 4,31, dengan demikian keseragaman dosis sepanjang window MBE

menunjukkan tidak homogen. Keseragaman distribusi dosis pada luasan window MBE

masih bisa ditingkatkan dengan menyempurnakan sistem optik yang belum bekerja

secara maksimal.

Bila nilai Dmax/Dmin mendekati 1 berarti dosis yang diterima bahan semakin

seragam. Keseragaman dosis dipengaruhi oleh kemampuan pemayar dalam

mengarahkan/mendistribusikan elektron dan bentuk window yang ada dan juga oleh

jarak lintasan elektron menuju bahan. Dari grafik distribusi dosis yang ada

menunjukkan bahwa bagian tengah window (posisi 80 cm) adalah bagian yang paling

banyak menjadi lokasi paparan elektron dan semakin ke pinggir maka jumlahnya akan

semakin berkurang. Jarak lintasan elektron ke bahan yang di tengah (tepat di bawah

sumber elektron) lebih pendek dibanding lintasan pada bahan yang di pinggir. Karena

jarak yang lebih pendek, maka energi elektron yang menembus bahan yang berada

ditengah juga lebih besar juga berbeda sehingga dosisnya lebih besar di bagian tengah.

Untuk mengetahui suatu materi telah terkena radiasi atau belum, digunakan

dosimeter go-nogo sebagai indikator radiasi yang dapat diamati secara visual melalui

perubahan warna, dimana perubahan warna yang terjadi adalah go-nogo yang awalnya

berwarna kuning muda, berubah warna menjadi lebih gelap (merah tua) setelah terkena

radiasi. Dosimeter go-no go merupakan salah satu dari radiochromic dosimeter , yaitu

dosimeter yang menggunakan perubahan warna sebagai indikator radiasi. Dosimeter

jenis ini hanya dapat digunakan sebagai dosimeter kualiitatif (ada atau tidak adanya

radiasi) namun tidak dapat digunakan sebagai kuantitatif sebagaimana CTA. Indikator

go-no go mengandung leuko-dye yang merupakan zat kimia yang sensitif terhadap

paparan radiasi, contohnya adalah kalium dikromat, triphenyl tetrazolium chloride

(TTC), dan tryphenyl methane leucocyanides .

G. Kesimpulan

H. Daftar Pustaka

1. Christina, Maria. dkk. 2008. Dasar-Dasar Kimia Radiasi, Percobaan-Percobaan,

Dan Contoh Aplikasinya. Yogyakarta:STTN-BATAN.

2. Rany Saptaaji, Sumaryadi, Suhartono. 2008. Penentuan Dosis Serap Berkas

Elektron Untuk Pengolahan Gas Buang Skala Laboratorium Menggunakan Mesin

Berkas Elektron Ptapb. Yogyakarta : PTAPB.

3. Sukaryono, Rany Saptaaji, Suhartono, Heri Sudarmanto. 2012. Identifikasi Arus

Berkas Elektron Pada Pra Komisioning Mesin Berkas Elektron (Mbe) Lateks.

Yogyakarta: PTAPB.

4. Utami, Endar Tri. 2007. Pengukuran Distribusi Dosis Radiasi Berkas Elektron

pada Tabung Proses Iradiasi FGT (Flue Gas Treatment).Semarang: UNNES

Yogyakarta, 10 November 2014

Asisten,

Sukaryono

Praktikan,

Siti Hanna