INTERAKSI RADIASI DAN MATERI Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas,

partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi Radiasi terbagi atas:

Radiasi alam : sumber radiasi kosmik, sumber radiasi terestrial (primordial), sumber radiasi dari dalam tubuh manusia

Radiasi buatan : radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir, akselerator Mekanisme interaksi radiasi sangat penting dan berguna bagi konsep pendeteksian radiasi

karena detektor radiasi pada umumnya didasarkan pada interaksi radiasi ionisasi dan pelepasan energi yang dibawanya dalam material penyusun detektor

Interaksi radiasi ionisasi dengan materi secara umum dibedakan menjadi tiga bahasan, meliputi partikel bermuatan, foton dan netron.

peristiwa interaksi selalu melibatkan perpindahan energi radiasi kepada bahan dimana radiasi itu berinteraksi.

Radiasi dibagi 2: Radiasi pengion Radiasi non pengion Radiasi pengion dapat berinteraksi baik dengan elektron maupun inti atom bahan. Pada

setiap interaksi, atom bahan dapat mengalami proses ionisasi dan mengalami keadaan eksitasi.

Secara garis besar, radiasi pengion dapat dibagi menjadi dua yaitu radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik (radiasi elektromagnetik) dan radiasi dalam bentuk partikel (radiasi partikel).

radiasi partikel juga dapat dibagi dua, yaitu radiasi patikel bermuatan listrik dan radiasi partikel tidak bermuatan listrik.

Radiasi BETASinar Beta (Elektron)

Sifat:Bermuatan Negatif (dapat dibelokkan Medan Magnet)Ionisasi SedangDaya Tembus Sedang (Plastik)

Radiasi ALPHAPartikel bermuatan

positif yang terdiri dari

2 proton dan 2 neutron »2He4.

Sifat:Bermuatan Posistif (dapat dibelokkan Medan Magnet)Ionisasi besarDaya Tembus Rendah (Kertas)

Interaksi partikel alpha dengan materi

Partikel alfa jika melalui materi akan kehilangan energi dan menghasilkan eksitasi dan ionisasi pada atom penyerap.

Sinar Gamma1. Radiasi elektromagnetik

terdiri dari foton yang energinya besar

2. Dipancarkan oleh zat radioaktif

Sifat Radiasi GammaTidak bermuatan (tidak dpt dibelokkan medan magnet)Daya ionisasi kecil.Daya tembus sangat besar (beton)

RADIASI SINAR – X

Mekanisme utama hilangnya energi partikel-α adalah melalui ionisasi dan eksitasi. Selama melalui materi, ion-ion positif kehilangan energi karena berinteraksi dengan elektron-elektron.

Interaksi ini menyebabkan disosiasi molekul-molekul, atau tereksitasi atau terionisasi atom-atom dan molekul-molekul.

Ketika partikel alfa berinteraksi dengan materi, elektron yang terdapat dalam atom materi itu memperoleh energi begitu besar, sehingga terlempar ke luar. Jadi interaksi ini menghasilkan elektron yang bermuatan negatif dan ion positif, dan kedua partikel ini disebut pasangan ion.

Dalam udara atau jaringan lunak, partikel alpha rata-rata kehilangan energi ebesar 35 eV untuk setiap pasangan ion (p.i) yang dibentuknya.

Ionisasi tersebut terjadi melalui dua proses, yaitu : Tumbukan langsung partikel-α dengan orbital elektron Interaksi medan elektrostatik antara partikel-α dan elektron orbital dalam atom medium

penyerap. Energi partikel alpha bersifat diskrit, partikel alpha hanya dapat mencapai jarak tertentu dari

sumbernya. Ini dapat diukur dari jarak rataan, yaitu jarak dari sumber radiasi pada saat intensitas

berkurang setengahnya.

Hubungan jarak dengan energi adalah : R = (0,005E + 0,285)E3/2 R adalah jarak rataan di udara dalam cm, E adalah energi dalam MeV.

Radiasi alpha tidak berbahaya bagi manusia, secara eksternal, karena lapisan epidermis kulit cukup tebal untuk menyerap semua radiasi alpha

Berbahaya bagi manusia adalah jika isotop pemancar alpha masuk kedalam tubuh masuk melalui pencernaan dan saluran pernapasan.

Energi partikel alpha secara langsung dapat mengakibatkan kerusakan local yang hebat. Selain itu isotop pemancar alpha secara alamiah mempunyai t1/2

yang panjang. R (jarak tempuh/range). Jarak tempuh partikel alfa dalam udara berkisar antara 2,5 cm

hingga 9 cm. dalam media yang lebih rapat jarak tempuhnya semakin pendek. Pendeknya jarak tempuh partikel alfa ditambah dengan ionisasi spesifik yang tinggi,

menyebabkan pemancar-pemancar partikel alfa merupakan sesuatu yang berbahaya sekali bagi pernafasan.

Radiasi Partikel β Sinar β juga dibelokkan oleh medan magnet namun arah pembelokannya berlawanan

dengan arah pembelokan sinar alpha, yaitu kea rah kutub positif. Sinar β merupakan partikel dengan muatan listrik -1e dan tidak bermassa.

Partikel beta dapat bearti negatron/beta negatif (β-1) dan positron/beta positif (β+) yang mempunyai massa 1/7300 massa α, sehingga massanya dapat diabaikan dalam perhitungan.

Elektron berenergi tinggi jangkauan penetrasi lebih besar daripada partikel alfa, tapi masih jauh lebih kecil daripada sinar gamma. Bahaya radiasi dari beta terbesar jika tertelan.

Untuk pemancaran sinar beta, energi peluruhan hampir seluruhnya dibawa oleh partikel beta dalam bentuk energi kinetik.

Berbeda dengan sinar alpha yang dipancarkan oleh inti radioaktif dengan energi diskrit, sinar beta dipancarkan oleh inti radioaktif dengan spectrum energi kontinu.

Apabila positron bertemu dengan electron yang berkeliaran disekitarnya, keduanya dapat bergabung dan musnah. Proses ini disebut annihilasi. Energi yang berasal dari kedua partikel berubah menjadi energi gelombang elektromagnetik.

Interaksi medan listrik antara partikel-β dengan orbital elektron dalam atom bahan penyerap memungkinkan terjadinya eksitasi dan ionisasi. Kedua peristiwa tersebut merupakan mekanisme yang paling sering terjadi. Namun, interaksi antara partikel beta dengan inti juga dapat terjadi dan dapat menyebabkan dua hal berikut :

Dihasilkannya pasangan ion Dihasilkannya Brehmsstrahlung

Radiasi Partikel Gamma (γ) Sinar gamma merupakan radiasi elektromagnetik yang membawa energi dalam bentuk

paket-paket yang disebut foton. Oleh sebab itu, seringkali jenis radiasi dinamai sebagai radiasi foton.

Radiasi Partikel Gamma (γ) Sinar gamma merupakan radiasi elektromagnetik yang membawa energi dalam bentuk

paket-paket yang disebut foton. Oleh sebab itu, seringkali jenis radiasi dinamai sebagai radiasi foton. Neutron dan proton yang menyusun inti atom terlihat seperti halnya partikel-partikel lain,

diatur oleh beberapa interaksi Massa inti ditentukan oleh jumlah energi dari semua konstituennya. Energi dari konstituen

tergantung pada massa mereka, gerakan mereka, dan interaksi mereka. Interaksi gaya-gaya ini pada inti atom terjadi dengan kompleksitas yang tinggi. Kestabilan nuklida ditentukan oleh : 1. n/p - n/p = 1 (inti stabil) - n/p >1 (tdk stabil) kaya neutron - n/p < 1 (tidak stabil) kaya proton 2. Energi pengikat inti Semakin besar energi pengikat inti semakin stabil inti tsb. 3. Genap- Ganjil Z dan N Z genap – N genap > Z genap – N ganjil≈ Z ganjil – N genap > Z ganjil – N ganjil 2.1. Definisi radioaktivitas

Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan berubah menjadi inti stabil.

Ada 2 jenis yaitu ; 1. Radioaktivitas alam - Radionuklida primer : nuklida yang terbentuk secara alamiah di alam, memiliki

waktu paruh yang demikian panjang sehingga masih dapat ditemukan sampai sekarang. cth : 92U 235 t 1/2 = 4,5 x 109 tahun

- Radionuklida sekunder : ada di alam, t1/2 pendek, tetapi masih terdapat di alam secara kontinu oleh radionuklida primer.

cth: 90 Th234 t1/2 = 24 hari. Dapat terbentuk secara kontinu oleh :

92U238 → 90Th234 + 2He4

-Radioaktivitas yang berasal dari radiasi kosmik ( Radionuklida alam terinduksi)Cth : 6C14 hasil interaksi sinar kosmik dgn 7N14 di atmosfer - Radioaktivitas primordial

2. Radioaktivitas buatan Radionuklida yang terbentuk dari hasil pekerjaan manusia. - Radioaktivitas yang berhubungan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir - Radioaktivitas akibat percobaan senjata nuklir

2.2 Penemuan Radioaktif - Ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Perancis Henri Becquerel - Akan tetapi, penelitian selanjutnya yang dilakukan oleh Becquerel, Marie

Curie, Pierre Curie, Ernest Rutherford dan ilmuwan lainnya menemukan bahwa radiaktivitas jauh lebih rumit ketimbang sinar-X.

- Efek akut dari radiasi pertama kali diamati oleh insinyur listrik Amerika Elihu Thomson yang secara terus menerus mengarahkan sinar-X ke jari-jarinya pada 1896

Pemancaran radiasi oleh unsur radioaktif disebut Peluruhan (disintegrasi). Jenis - jenis peluruhan radioaktif

A. PARTIKEL ALFASebuah partikel alfa adalah nukleus Helium 4 (dua proton dan dua neutron). Peluruhan alfa adalah bentuk radiasi partikel dengan kemampuan mengionisasi atom sangat tinggi dan daya tembusnya rendah Partikel alpha terdiri atas dua buah proton dan dua buah netron Hasil peluruhan nuklida dengan inti yang relatif besar Z >83

Peluruhan Beta adalah merupakan radiasi partikel beta (elektron atau positron) dengan kemampuan ionisasi lebih rendah dari partikel a.

Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (ß- ), dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (ß+ ).

Dalam peluruhan α berlaku persamaan peluruhan

contoh:

Peluruhan : pemancaran radiasi secara terus menerus sepanjang waktu dari inti radioaktif yang mengakibatkan berkurangnya jumlah inti atom radioaktif.

Peluruhan beta minus (ß- ) disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan peluruhan :

Hadirnya elektron (ß- ) dan (ß+ ) di dalam inti melalui prosessebuah netron memancarkan positron dan sebuah neutrino (v)

2. sebuah proton memancarkan sebuah netron dan sebuah neutrino

contoh

C. PARTIKEL GAMMA

Peluruhan Gamma ( γ ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat

Berkurangnya jumlah radioaktif disertai dengan berkurangnya jumlah radiasi yang dipancarkan.

Laju peluruhan bergantung pada jenis zat radioaktif

Zat radioaktif mempunyai konstanta peluruhan (λ) sendiri –sendiri.

Laju Peluruhan dinyatakan dalam persamaan berikut:

A(V )= ∆N/∆t = λ N

A(V)= aktivitas zat radioaktif laju peluruhan

λ = tetapan peluruhan (Serupa dengan k dalam persamaan laju reaksi), nilainya bergantung pada jenis radioisotop.

N = jumlah nuklida radioaktif

Waktu paruh

Waktu paro adalah waktu yang diperlukan sehingga separo zat radioaktif meluruh.

No = jumlah zat radioaktif mula-mula

  Nt = jumlah zat radioaktif yang masih tersisa pada waktu t 

peluruhan radioaktif yang digunakan dalam teknik penanggalan sangat handal.

Satuan Zat Radioaktif

Aktivitas zat radioaktif menyatakan jumlah zat radioaktif yang melakukan peluruhan (disintegrasi) setiap satuan waktu(detik).

Becquerel (Bq) = untuk zat radioaktif dengan tingkat aktivitas rendah

Curie (Ci) = untuk zat radioaktif dengan tingkat aktivitas tinggi

1 Ci = 3,7 X 1010 dps = 1 Bq