BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang

Radiasi nuklir baik yang bersifat sebagai partikel-partikel maupun

gelombang elektromagnet hanya dapat dideteksi melalui interaksinya dengan

material kimia yang menjadi sasaran radiasinya. Partikel berat bermuatan

seperti sinar alfa, proton, deutron, dan fragmen isi merupakan partikel inti

atom yang bermuatan positif. Massa dan muatan menyebabkan partikel ini

memiliki daya tembus yang sangat pendek tetapi daya ionisasinya sangat kuat

sepanjang lintasannya. Partikel alfa dihasilkan oleh beberapa unsur berat

radioaktif.

Radiasi partikel alfa juga dianggap sebagai radiasi partikel ion positifnya

dari isotop nuklida helium He+, sedangkan yang disebut ion positif dapat

berupa inti nuklida helium atau He+ dan ion positif dari isotop nuklida atau

molekul-molekul lainnya yang mempunyai massa kecil, contohnya adalah

proton 1H1. Jika ia menerobos ke dalam sebuah nuklida-nuklida atau molekul-

molekul yang menjadi sasaran radiasinya ia akan kehilangan sebagian atau

seluruh energi radiasinya. Radiasi partikel alfa juga dianggap sebagai radiasi

partikel ion positifnya dari isotop nuklida helium He+, sedangkan yang

disebut ion positif dapat berupa inti nuklida helium atau He+ dan ion positif

dari isotop nuklida atau molekul-molekul lainnya yang mempunyai massa

kecil, contohnya adalah proton 1H1.

Selama menerobos ke dalam material kimia yang menjadi sasaran radiasi,

partikel-partikel alfa atau ion positif melakukan transfer energi yang

dibawanya kepada nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang menjadi

sasaran yang dilaluinya. Adanya transfer energi menyebebkan jumlah energi

radiasi partikel alfa atau ion positifnya menjadi berkurang, dan energi

nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang menjadi bidang sasaran

energinya bertambah, bahkan ada nuklida ataupun molekul yang

keberadaannya menjadi tereksitasi.

1

1.2 RumusanMasalah

1.2.1 Apa dampak interaksi radiasi dengan materi?

1.2.2 Apa yang Anda ketahui mengenai interaksi partikel bermuatan dengan

materi?

1.2.3 Apa yang Anda ketahui mengenai interaksi radiasi beta dengan materi?

1.2.4 Apa yang Anda ketahui mengenai interaksi radiasi elektromagnetik

dengan materi?

1.2.5 Apa yang Anda ketahui mengenai interaksi radiasi netron dengan materi?

1.3 Tujuan

1.3.1 Mengetahui dampak interaksi radiasi dengan materi.

1.3.2 Mengetahui interaksi partikel bermuatan dengan materi.

1.3.3 Mengetahui interaksi radiasi beta dengan materi.

1.3.4 Mengetahui interaksi radiasi elektromagnetik dengan materi.

1.3.5 Mengetahui interaksi radiasi netron dengan materi.

1.4 Manfaat

1.4.1 Dapat mengetahui dampak interaksi radiasi dengan materi.

1.4.2 Dapat mengetahui interaksi partikel bermuatan dengan materi.

1.4.3 Dapat mengetahui interaksi radiasi beta dengan materi.

1.4.4 Dapat mengetahui interaksi radiasi elektromagnetik dengan materi.

1.4.5 Dapat mengetahui interaksi radiasi netron dengan materi.

2

BAB II

PEMBAHASAN

1.1. Dampak Interaksi Radiasi dengan Materi

Radiasi nuklir baik yang bersifat sebagai partikel-partikel maupun

gelombang elektromagnet hanya dapat dideteksi melalui interaksinya dengan

material kimia yang menjadi sasaran radiasinya. Jika interaksinya kecil sekali

maka radiasi itu tidak dapat atau suka diseteksi, diukur intensitas radiasi, dan

diketahui kekuatan radiasinya, begitu pula sebailiknya. Dampak interaksi dapat

terjasi secara fisika dan secara kimia. Terjadi secara fisika jika energi yang diserap

oleh material kimia hanya dapat membuat energi dalamnya bertambah sehingga

keadaanya menjadi tereksitasi tetapi tidak menyebabkan perubahan jenis material

kimia tersebut. Terjadi secara kimia bila akibat interaksi antara material kimia dan

radiasi menyebabkan keadaan material kimia menjadi tereksitasi dan lebih lanjut

mengalami perubahan jenis nuklida atau molekul-molekulnya. Interaksi yang

dimaksud meliputi interaksi radiasi partikel alfa dan ion positifnya, partikel beta,

radiasi gamma, partikel proton, dan netron dengan suatu material kimia yang

menjadi sasaran radiasinya, dan dampak dari interaksi antara radiasi dengan

material kimia tersebut. Material kimia menjadi bahan kajian difokuskan pada

nuklida-nuklida atau molekul-molekul penyusun dari materi kimia tersebut.

1.2. Interaksi Partikel Bermuatan dengan Materi

Partikel Berat Bermuatan. Partikel berat bermuatan seperti sinar alfa,

proton, deutron, dan fragmen isi merupakan partikel inti atom yang bermuatan

positif. Massa dan muatan menyebabkan partikel ini memiliki daya tembus yang

sangat pendek tetapi daya ionisasinya sangat kuat sepanjang lintasannya. Partikel

alfa dihasilkan oleh beberapa unsur berat radioaktif. Ia identik dengan inti atom

helium ( He24 2+) dan memiliki energi yang diskrit. Proton (H+) dan deutron ( D1

2 +)

masing-masing adalah inti atom hidrogen biasa dan inti atom hidrogen berat.

Fragmen fisi terbentuk ketika bahan dapat belah seperti uranium-235 dan

plutonium-239 menangkap netron dan membelah menjadi fragmen-fragmen fisi.

Contohnya adalah reaksi yang terjadi pada reaktor nuklir. Fragmen fisi kehilangan

3

sebagian elektronnya sehingga pada mulanya ia memiliki muatan total sampai

20+. Fragmen isi memiliki energi memiliki energi yang sangat tinggi (di atas 100

MeV) dan kerapatan ionisasi sangattinggi.

Jarak tembus pertikel-partikel tersebut dalam air sangat pendek. Untuk

partikel dengan energi 1 MeV jarak tembusnya dalam air adalah 5 mikron (5 μm)

untuk partikel alfa dan 30 mikron (30 μm) untuk proton. Jarak tebus fragmen fisi

adalah sekitar 0,1 mm (100 μm).

Penurunan energi bermuatan terutama disebabkan oleh peristiwa ionisasi

terhadap molekul medium yang dilalui. Kerapatan ionisasi yang dihasilkan sangat

tinggi terutama pada akhir-akhir lintasan.

1.2.1.Radiasi Partikel Alfa dan Ion Positif

Radiasi partikel alfa juga dianggap sebagai radiasi partikel ion positifnya

dari isotop nuklida helium He+, sedangkan yang disebut ion positif dapat berupa

inti nuklida helium atau He+ dan ion positif dari isotop nuklida atau molekul-

molekul lainnya yang mempunyai massa kecil, contohnya adalah proton 1H1. Jika

ia menerobos ke dalam sebuah nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang

menjadi sasaran radiasinya ia akan kehilangan sebagian atau seluruh energi

radiasinya. Nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang menyerap energi dari

enrgi radiasi alfa atau ion positif akan menjadi tereksitasi, lebih lanjut dapat

terionisasi atau bersifat radioaktif. Proses tranfer energi dari radiasi partikel alfa

atau ion postif pada nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang menjaid sasaran

radiasi, dan dampak terjadinya tranfer energi akan diuraikan sebagai berikut.

1.2.1.1. Proses Kehilangan Energi Gerak

Selama menerobos ke dalam material kimia yang menjadi sasaran radiasi,

partikel-partikel alfa atau ion positif melakukan transfer energi yang dibawanya

kepada nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang menjadi sasaran yang

dilaluinya. Adanya transfer energi menyebebkan jumlah energi radiasi partikel

alfa atau ion positifnya menjadi berkurang, dan energi nuklida-nuklida atau

molekul-molekul yang menjadi bidang sasaran energinya bertambah, bahkan ada

4

nuklida ataupun molekul yang keberadaannya menjadi tereksitasi. Berkurangnya

energi radiasi partikel alfa atau ion positif tersebut menyebebkan berkurang

kemampuannya menerobos nuklida atau molekul yang menjadi sasaran radiasi

pada tahapan berikutnya.

Berkurangnya energi radiasi partikel alfa atau ion positif tidak hanya

disebabkan oleh adanya transfer energi tetapi juga disebabkan oleh adanya energi

yang digunakan untuk mengtasi daya coulomb yang ditimbulkan oleh proton dan

elektron yang ada dalam nuklida-nuklida atau molekul-molekul yang menjadi

sasaran radiasinya. Semakin banyak jumlah nuklida-nuklida atau molekul-

molekul yang berinteraksi dengan radiasi partikel alfa atau ion positifnya, maka

akan semakin besar pula jumlah energi yang dikeluarkan untuk mengtasi atau

melawan data coulomb tersebut.

Proses penurunan energi radiasi partikel alfa atau ion positif yang

disebabkan oleh adanya daya coulomb adalah sebagai berikut. Jika radiasi partikel

alfa atau ion positif yang telah menerobos lapisan pertama dari keseluruhan

lapisan-lapisan nuklida atau molekul-molekul yang menjadi sasaran radiasi itu

masih memiliki gerak yang cukup untuk menerobos, maka ia akan terus

menerobos ke lapisan nuklida atau molekul yang menjadi sasaran radiasi

berikutnya. Gerak laju radiasi partikel alfa atau ion positif akan berhenti setelah ia

tidak mempunyai sasaran radiasi tersebut.

1.2.1.2. Jarak Tempuh Partikel Alfa dan Ion Positif

Jarak tempuh radiasi partikel alfa atau ion positif adalah jarak yang dilalui

oleh radiasi partikel alfa atau ion positif dari sumber radiasi sampai tempat

dimana partikel alfa atau ion positif itu berhenti tidak melaju. Jarak yang

ditempuh oleh radiasi pertikel alfa atau ion positif satu dengan yang lain yang

berasal dari sumber radiasi yang sama belum tentu sama. Hal ini dikarenakan oleh

sifat statistika dari tumbukan antar partikel alfa tau ion positif tersebut. Jika yang

meluruh itu radiasi alfamaka akibat terjadinya tumbukan antar partikel alfa akan

menghasilkan partikel alfa sebagai ion positifnya (2He4)+ yang sampai batas akhir

perjalanannya belum mengikat elektronnya kembali.

5

1.2.1.3. Dampak Interaksi Radiasi Alfa dan Ion Positif dengan Materi

Radiasi apabila menumbuk suatu materi maka akan terjadi interaksi

yang akan menimbulkan berbagai efek. Efek-efek radiasi ini bergantung pada

jenis radiasi, energi dan juga bergantung pada jenis materi yang ditumbuk. Pada

umumnya radiasi dapat menyebabkan proses ionisasi dan atau proses eksitasi

ketika melewati materi yang ditumbuknya.

Ionisasi bisa terjadi pada saat radiasi berinteraksi dengan atom materi

yang dilewatinya. Radiasi yang dapat menyebabkan terjadinya ionisasi disebut

radiasi pengion. Termasuk dalam katagori radiasi pengion ini adalah partikel

alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron. Pada saat menembus

materi, radiasi pengion dapat menumbuk elektron orbit sehingga elektron terlepas

dari atom. Akibatnya timbul pasangan ion positif dan ion negatif.

1.3. Interaksi Radiasi Beta dengan Materi

Dibandingkan dengan partikel alpha, partikel beda adalah sangat kecil.

Partikel beta (negatif) ini memiliki satu satuan muatan elementer negatif dan

massanya dapat diabaikan terhadap massa partikel alpha. Partikel beta ini pada

dasarnya identik dengan elektron yang mengorbit di atom penyerap (dengan

muatan listrik yang sama), dapat menyebabkan terjadinya ionisasi langsung

dengan gaya tolak coulomb terhadap elektron yang mengorbit tersebut. Partikel

beta ini dapat pula menyebabkan terjadinya eksitasi bila energinya tidak cukup

besar untuk dapat membuat elektron orbit lepas dari sistem atom.

Partikel beta dapat menimbulkan ionisasi langsung lebih sedikit dari pada

partikel alpha dan dapat bergerak lebih jauh di dalam bahan penyerap. Partikel

beta dengan energi sebesar 3,5 MeV dapat melintas di udara sejauh sekitar 11

meter dan apabila di dalam jaringan dapat mencapai jarak sekitar 15 mm. Partikel

beta berenergi rendah 0,157 MeV yang dipancarkan oleh Carbon-14 hanya

mampu melintas di udara sejauh 30 cm dan apabila di jaringan sekitar 0,8 mm.

Partikel beta yang berenergi lebih tinggi dapat melintas sampai dekat ke

inti atom dari bahan penyerap. Partikel ini kehilangan sebagian energinya karena

6

mengalami pelambatan (pengereman) di dalam medan listrik inti. Energi

pengereman yang terambil dari energi kinetik partikel beta tersebut, akan muncul

sebagai sinar-X. Radiasi tipe ini yang disebut sebagai bremsstrahlung, yang dalam

bahasa Jerman berarti radiasi pengereman.

Radiasi Bremsstrahlung merupakan hal yang penting di dalam proteksi

radiasi. Hal ini perlu mendapat perhatian khusus bagi organisasi/perorangan

pemilik pesawat sinar-X untuk berusaha meminimalkan munculnya radiasi

bremsstrahlung di ruang pesawat sinar-X dalam rangka keselamatan radiasi

terhadap operator dan konsumen yang dilayani.

1.3.1. Proses Kehilangan Energi Radiasi Beta

Mekanisme hilangnya partikel beta sama dengan mekanisme pada partikel

alfa, yaitu diserap bahan yang dilewati untuk proses ionisasi dan eksistasi. Partikel

beta akan kehilangan energi 3,4 eV setiap pembentukan satu pasang ion. Namun

karena partikel beta lebih kecil (sekitar 1/7300 dari massa partikel alfa) dan

muatan yang lebih rendah (1/2 dari partikel alfa), maka konsekuensinya partikel

beta dalam sepanjang jejaknya tidak memproduksi pasangan ion per cm sebanyak

yang dibentuk 49 partikel alfa. Partikel beta dengan energi 3 MeV mempunyai

jangkaun di udara lebih dari 1.000 cm namun hanya mampu menghasilkan

beberapa pasangan ion per mm sepanjang jejaknya.

Ionisasi spesifik (Is) partikel beta di udara bervariasi dari 60 sampai 7.000

pasangan ion per cm. Ionisasi spesifik bernilai besar untuk partikel beta berenergi

rendah, selanjutnya berkurang secara cepat untuk energi yang makin besar, hingga

mencapai minimum pada energi sekitar 1 MeV. Ionisasi spesifik ini berlahan-

lahan naik untuk energi lebih besar dari 1 MeV.

Persamaan ionisasi spesifik ditulis:

Is= dx/dK

W

dK/dx adalah laju kehilangan energi akibat ionisasi dan eksitasi oleh

partkel beta (MeV/cm) dan W adalah energi rata-rata untuk membentuk satu

pasangan ion.

Satu hal yang menarik, karena partikel beta bermuatan listrik dan

bergerak dengan kecepatan tinggi, apabila melintas dekat inti atom, maka gaya

7

elektrostatik inti menyebabkan partikel beta membelok dengan tajam. Peristiwa

ini menyebabkan partikel beta kehilangan energinya dengan memancarkan

gelombang elektromagnetik yang dikenal sinar-X Bremsstrahlun

1.3.2. Jarak Tempuh Radiasi Beta

Jarak tempuh radiasi beta di medium udara hamper 500 x jarak tempuh

radiasi alfa atau ion positif dengan energy gerak yang sama. Lebih jauhnya jarak

tempuh radiasi beta dibandingkan dengan radiasi alfa atau ion positif juga terjadi

dalam medium lain. Radiasi beta yang berenergi 0,5 MeV mampu menjangkau

jarak tempuh di udara sejauh sekitar 150 cm, dan bila energinya 2 MeV mampu

menembus jarak sejauh kira-kira 850 cm. besarnya jarak tempuh radiasi beta ®

berbanding lurus dengan energy radiasinya (E) yang dinyatakan dengan

persamaan berikut : R=0,534 E- 0,160

1.3.3. Dampak Interaksi Radiasi Beta dengan Materi

Nuklida –nuklida yang tereksitasi sifatnya tidak stabil dan untuk

menuj ke keadaan yang stabil ia harus melakukan perubahan-perubahan.

Perubahan yang dilakukan oleh nuklida atau molekul yang tereksitasi itu antara

lain dengan melakukan proses ionisasi.

Molekul air setelah berinteraksi dengan radiasi beta membentuk

molekul air yang bermuatan negative H2O- dan tidak stabil. Untuk menuju ke

keadaan yang stabil ia akan berinteraksi dengan molekul air yang lain, untuk

membentuk molekul gas hydrogen H2 dan ion hidroksil OH-.

Dampak terjadinya interaksi antara radiasi beta dan nuklida atau

molekul yang menjadi sasaran radiasi beta tersebut juga dapat menghasilkan

nuklida atau molekul yang tereksitasi, seterusnya dari keadaan tereksitasi ini

mengalami peristiwa ionisasi.

Molekul air berbintang adalah molekul air yang berada dalam

keadaaan tereksitasi sebagai akibat teradiasi oleh radiasi beta, dan hv adalah

energi radiasi beta. Hasil interaksi antara radiasi beta dan isotop nuklida N-14

adalah isotop nuklida radioaktif C-14 dengan waktu paruh t1/2=5730 tahun.

8

Isotop radioaktif C-14 ini dapat memancarkan radiasi beta dan membentuk isotop

nuklida N-14 kembali .

1.4. Interaksi Radiasi Elektromagnetik dengan Materi

Tidak seperti pada partikel bermuatan, foton dalam melewati materi tidak

dapat kehilangan energi secara kontinyu sepanjang jejak yang dilalui. Sebaliknya,

dalam dua dari tiga proses fundamental foton berinteraksi dengan materi, maka

semua energi foton dipindahkan ke medium dalam satu interaksi. Dengan

demikian absorpsi foton dalam materi diharapkan bersifat eksponensial dengan

tebal paruh yang Iebih besar dari jangkauan partikel beta yang memiliki energi

sama. Sebagai akibatnya maka ionisasi jenis rata-rata sinar gamma kemungkinan

sepersepuluh sampai dengan seperseratus dari ionisasi jenis radiasi elektron untuk

energi yang sama. lonisasi yang diamati untuk sinar gamma hampir seluruhnya

sekunder. Hilangnya energi rata-rata per pasangan ion yang terbentuk sama

dengan sinar beta, misalnya 35 eV dalam udara.

1.4.1. Proses Kehilangan Energi Radiasi Gamma dan Dampaknya

Pada energi rendah, proses terpenting adalah efek fotolistrik. Pada proses

ini kuantum elektromagnetik berenergi hv melepaskan elektron yang terikat dari

atomnya atau molekul dan keluar dan atomnya dengan energi sebesar (hv - εb),

dengan εb adalah energi ikat elektron. Kuantum radiasi hilang seluruhnya dalam

proses ini, dan kekekalan momentum kemungkinan hanya karena atom yang

ditinggalkan elektron dapat menerima momentum. Untuk energi foton yang lebih

besar dari energi ikat pada kulit K dan atom absorber, maka absorpsi fotolistrik

terutama terjadi pada kulit K, sedangkan kulit L hanya menyumbang sekitar 20%

saja dari kulit yang lebih luar lagi akan memberikan sumbangan yang lebih kecil.

Dengan alasan ini, maka kemungkinan absorpsi fotolistrik memiliki

diskontinyuitas yang tajam pada energi yang setara dengan energi ikat pada kulit

K, L, M, dan seterusnya. Untuk energi foton di atas energi ikat kulit K dan

absorber, pada awalnya absorpsi fotolistrik akan turun dengan cepat (sekitar E-

7γ/2), kemudian turun perlahan-lahan (sekitar E-1γ) dengan bertambahnya

energi. Hal ini juga sebanding dengan Z5. Energi sinar gamma yang memberi

sumbangan 5% pada total absorpsi sinar gamma adalah 0,15 MeV untuk

alumunium, 0,4 MeV untuk tembaga, 1,2 MeV untuk timah, dan 4,7 MeV untuk

9

timbal. Kecuali untuk unsur berat, absorpsi fotolistrik relative tidak penting

untuk energi di atas 1 MeV.

Foton kemungkinan hanya memindahkan sebagian energinya ke elektron yang

terikat ataupun yang bebas. Foton tidak hanya berkurang energinya tetapi

arahnya berbelok dari arah semula. Proses ini disebut sebagi efek Compton atau

hamburan Compton.

Hubungan antara hilangnya energi dengan sudut hamburan dapat diturunkan dari

kondisi relativitas untuk kekekalan momentum dan energi.

Sudut dieliminasi antara persamaan (4-17) dan (4-18) dengan menggunakan

hubungan (sin2 φ + cos2 φ) = 1, hasilnya adalah

Persamaan (4-19) disubstitusikan ke persamaan (4-16) diperoleh

Dengan menggunakan hubungan antara energi foton dan panjang gelombang

(E=hc/γ), maka persamaan (4-20) menjadi

dimana me adalah massa rehat elektron, h/mec = 2,42631.10-10 cm disebut

sebagai panjang gelombang Compton elektron.

Persamaan (4-21) menunjukkan bahwa untuk energi tertentu, maka terdapat

energi minimum (panjang gelombang maksimum) untuk sinar gamma yang

dihamburkan dan dapat terjadi hamburan dengan arah kebalikan arah semula,

10

yaitu jika cos ϑ = -1 Sebaliknya elektron Compton akan menerima energi

maksimum. Energi minimum ini dapat dihitung dengan persamaan

Energi sinar gamma bervariasi antara suatu nilai minimum sampai dengan

maksimum, sehingga spektrum energi elektron Compton terbentang dari nilai nol

sampai dengan energi maksimum yang agak kurang dari energi sinar gamma

mula-mula. Demikian juga untuk sinar gamma, energi sinar gamma yang

terhambur terbentang dari energi maksimum yang besarnya sama dengan energi

sinar gamma mula-mula sampai dengan energi minimum yang mendekati ½ E0 =

250 KeV.

Hamburan Compton per elektron tidak tergantung pada nomor atom (Z), sehingga

koefisien hamburan per atom sebanding dengan Z. Untuk energi lebih dan 0,5

MeV mendekati sebanding dengan E-1γ. Dengan demikian hamburan Compton

berkurang sedikit demi sedikit (berkurangnya lebih lambat dibandingkan dengan

fotolistrik) dengan kenaikan energi, paling tidak untuk energi menengah (sampai

dengan 1 atau 2 MeV), bahkan di dalam timbal proses ini mendominasi untuk

daerah energi 0,6 sampai dengan 4 MeV.

1.4.2. Jarak Tempuh Radiasi Gamma

Jika sinar gamma menembus materi, maka akan mengalami penyerapan oleh

interaksi dengan atom-atom dari bahan penyerap, terutama oleh efek fotolistrik,

efek compton dan oleh pembentukan pasangan. Hal ini mengakibatkan terjadi

penurunan intensitas radiasi dengan jarak yang ditempuhnya melalui bahan

penyerap.

1.4.3. Dampak Interaksi Gamma dengan Materi

Ada tiga proses utama yang dapat terjadi apabila radiasi gamma melewati

bahan, yaitu efek fololistrik, hamburan Compton dan produksi pasangan. Ketiga

proses tersebut melepaskan elektron yang selanjutnya dapat mengionisasi atom-

atom lain dalam bahan. Peluang terjadinya interaksi antara radiasi gamma

11

dengan bahan ditentukan oleh koefisien absorbsi linier (μ). Karena penyerapan

intensitas gelombang elektromagnetik melalui tiga proses utama, maka nilai μ

juga ditentukan oleh peluang terjadinya ketiga proses tersebut, yaitu μf untuk

foto listrik, μc untuk hamburan Compton dan μpp untuk produksi pasangan.

Koefisien absorbsi total (μt) dari ketiga koefisien tersebut

tμ = μ f+ μ c + μ pp

7.3.1 Efek fotolistrik

Efek foto listrik adalah peristiwa diserapnya energi foton seluruhnya oleh

elektron yang terikat kuat oleh suatu atom sehingga elektron tersebut terlepas

dari ikatan atom. Elektron yang terlepas dinamakan fotoelektron.efek foto listrik

terutama terjadi antara 0,01MeV hingga 0,5 MeV.

Efek fotolistrik ini umumnya banyak terjadi pada materi dengan Z yang besar,

seperti tembaga (Z = 29).

Energi foton yang datang sebagian besar berpindah ke elektron fotolistrik dalam

bentuk energi kinetik elektron dan sebagian lagi digunakan untuk melawan

energi ikat elektron (W0).

Besarnya energi kinetik fotoelektron (K) dalam peristiwa ini adalah:

K = hf− W0

1.5. Interaksi Radiasi Netron dengan Materi

Netron merupakan partikel tidak stabil dengan waktu paruh ± 12 menit dan

meluruh menjadi 1 p, 1 n dan 1 netrino. Netron tidak bermuatan, sehingga tidak

dipengaruhi oleh medan magnit maupun medan elektrostatis. Netron hanya

dibelokkan apabila bertumbukan dengan partikel lain.

Netron dihasilkan menggunakan 2 proses umum, yaitu penembakan inti dan

pembelahan dalam suatu reaktor. Sumber partikel yang menggunakan

penembakan inti sebagai sumber netron ada dua jenis, yaitu menggunakan

12

sumber radioaktif maupun menggunakan pemercepat partikel bermuatan dengan

tegangan tinggi.

1.5.1. Proses Kehilangan Energi Radiasi Netron

Hamburan Elastik

Hamburan elastik adalah penyebab utama dari moderasi (perlambatan)

netron. Dalam suatu tumbukan elastik, energi kinetik total dan momentum total

dari netron dan inti tetap konstan. Dalam hal ini tidak terjadi kehilangan energi

dengan pelepasan radiasi elektromagnetik. Unsur-unsur yang sering digunakan

sebagai Moderator adalah hidrogen dan karbon. Hidrogen adalah moderator

yang sangat efisien karena mempunyai massa yang hampir sama dengan netron

sehingga pada tumbukan elastik sempurna akan menghasilkan derajat moderasi

terbesar.

Hamburan Resonansi Tak Elastik

Hamburan yang menyebabkan kehilangan dalam energi total dari sistem

yang bertumbukan. Dalam suatu reaksi jenis (n, n’) dengan n adalah netron

penembak dan n’ adalah netron yang lebih lambat yang dilepaskan inti sasaran

dan perbedaan energi kedua netron tersebut dipancarkan sebagai suatu foton.

Untuk kebanyakan inti penangkapan netron menghasilkan peningkatan energi

sekitar 8 MeV ditambah energi kinetik netron. Hal ini menyebabkan energi inti

yang terbentuk sesudah penangkapan netron berada dalam tingkat energi yang

tinggi. Kestabilan dicapai dengan pemancaran partikel atau foton. Jenis reaksi

penangkapan bergantung pada energi netron penembak, sehingga menurut

energinya, netron dibagi menjadi 4, yaitu:

Netron Lambat (Termal)

Energi inti meningkat hanya sekitar 8 MeV dan umumnya tidak cukup

untuk mengeluarkan suatu partikel. Reaksi umumnya ialah jenis reaksi (n, γ)

yang dikenal dengan reaksi Pengaktifan.

Netron Intermediate

Penangkapan dapat menghasilkan reaksi pengaktipan sebanyak di atas,

tetapi inti gabungan yang dihasilkan juga mempunyai cukup energi untuk

mengatasi energi ikat dan mengeluarkan suatu partikel.

13

Netron Cepat

Energi kinetiknya sampai 10 MeV memberi sumbangan sampai sekitar 18

MeV kepada inti. Energi ikat suatu nukleon hanya sekitar 8 MeV, sehingga dua

partikel dapat dilepaskan dari inti.

Netron Relativitas

Jumlah nukleon yang dapat dilepaskan dari inti sasaran dengan netron ini

lebih besar lain.

1.5.2. Perlambatan Laju Reaksi Netron

Dengan reaksi hamburan nuklida dapat mengurangi energi neutron

sehingga neutron akan melambat. Cara yang biasa digunakan untuk

menunjukkan kemampuan nuklida untuk melakukan perlambatan terhadap

neutron disebut tahap perlambatan (slowing down decrement). Hal ini

didefinisikan sebagai nilai rerata dari logaritma natural rasio energi hilang.

Tahap perlambatan tidak bergantung kepada energi neutron yang terhambur.

Kita dapati bahwa pada tumbukan elastik, secara rerata neutron akan kehilangan

sejumlah fraksi energi logaritmik yang sama tanpa bergantung kepada energi

awalnya. Hal itu terjadi karena hanya bergantung kepada massa atomik dari

nuklida yang mengalami hamburan. Tahap perlambatan dapat diekspresikan

sebagai fungsi massa atomik dari nuklida yang mengalami hamburan.

1.5.3. Dampak Interaksi Radiasi Netron dengan Materi

Sebuah nuklida yang tereksitasi sebagai akibat berinteraksinya dengan

radiasi netron lambat akan mengalami reaksi nuklir. Dampak dari reaksi nuklir

tersebut dapat dihasilkan jenis nuklida baru, radiasi alfa, beta, gamma, proton,

netron, dan sejumlah energi. Jika radiasi netron lambat berinteraksi dengan

isotop nuklida Na-23 akan menghasilkan isotop nuklida radioaktif Na-24. Isotop

nuklida radioaktif Na-24 kemudian meluruhkan radiasi beta dan isotop nuklida

Mg-24. Jika radiasi netron lambat berinteraksi dengan isotop nuklida N-14 akan

menghasilkan isotop nuklida radioaktif C-14 dan radiasi proton. Begitu

mudahnya radiasi netron lambat mempengaruhi nucleus suatu nuklida sehingga

menjadi radioaktif maka netron lambat sering digunakan untuk membuat isotop

nuklida radioaktif.

14

BAB III

PENUTUP

3.1. Simpulan

1. Dampak interaksi dapat terjasi secara fisika dan secara kimia. Terjadi secara

fisika jika energi yang diserap oleh material kimia hanya dapat membuat energi

dalamnya bertambah sehingga keadaanya menjadi tereksitasi tetapi tidak

menyebabkan perubahan jenis material kimia tersebut.

2. Partikel berat bermuatan seperti sinar alfa, proton, deutron, dan fragmen isi

merupakan partikel inti atom yang bermuatan positif. Massa dan muatan

menyebabkan partikel ini memiliki daya tembus yang sangat pendek tetapi daya

ionisasinya sangat kuat sepanjang lintasannya

3. Partikel beta ini pada dasarnya identik dengan elektron yang mengorbit di atom

penyerap (dengan muatan listrik yang sama), dapat menyebabkan terjadinya

ionisasi langsung dengan gaya tolak coulomb terhadap elektron yang mengorbit

tersebut.

4. Tidak seperti pada partikel bermuatan, foton dalam melewati materi tidak dapat

kehilangan energi secara kontinyu sepanjang jejak yang dilalui. Sebaliknya, dalam

dua dari tiga proses fundamental foton berinteraksi dengan materi, maka semua

energi foton dipindahkan ke medium dalam satu interaksi.

5. Netron merupakan partikel tidak stabil dengan waktu paruh ± 12 menit dan

meluruh menjadi 1 p, 1 n dan 1 netrino. Netron tidak bermuatan, sehingga tidak

dipengaruhi oleh medan magnit maupun medan elektrostatis. Netron hanya

dibelokkan apabila bertumbukan dengan partikel lain.

3.2. Saran

Kita seharusnya mengetahui suatu interaksi radiasi dengan materi apabila

mempelajari radiokimia yang tidak kita ketahui dapat dipelajari dalam materi ini.

15

DAFTAR PUSTAKA

Keenan et al,(1986). Kimia untuk Universitas, Jilid 2, Erlangga,Jakarta

Retug,N. & Kartowasono,N.(2005).Radiokimia. Singaraja : IKIP Negeri

Singaraja

16