Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

"

KONTROL KINERJA SPEKTROMETER GAMMA

MENGGUNAKAN METODE QUALITY CONTROL CHART

Noviarty, Dian Anggraini dan Rosika KriswariniPusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN

ABSTRAKKONTROL KINERJA SPEKTROMETER GAMMA MENGGUNAKAN METODEQUALITY CONTROL CHART. Kontrol kinerja spektrometer gamma menggunakan metode QCChart dilakukan dengan tujuan untuk memonitor keabsahan suatu hasil pengujian. QC Chart,diperoleh dari hasil kalibrasi energi menggunakan bahan standar Co-60, pada dua puncak energiradiasi yaitu energi 1173,24 keY dan energi ]332,50 keY. Untuk melihat kestabilan pengukurankalibrasi energi dilakukan dengan 3 kali pengulangan pengukuran dan dalam kurun waktu 3 bulan.Hasil pengukuran pada masing-masing puncak energi berupa nilai cacahan radiasi (intensitasradiasi) dan resolusi dituangkan dalam bentuk QC Chart. Dari QC Chart tersebut dapatdisimpulkan bahwa kinerja spektrometer gamma masih cukup baik dilihat dari nilai QC Chart yangberada pada daerah batas yang dibolehkan yaitu di wilayah ISD atau -I SD. Sedangkan resolusiyang diberikan dapat diterima karena berada pada daerah yang dibolehkan yaitu antaral,83 -1,95.

Kata kunci ; Spektrometer Gamma, Quality Control Chart

ABSTRACT

PERFORMANCE CONTROL OF GAMMA SPECTROMETER BY QC CHARTMETHOD. Performance control of gamma spectrometer by QC Chart method for test validation.Energy calibration is done by using standard material Co-60 at 1173.24 keY and 1332.50 keYenergy peaks. The calibration observation was done three replications in three months. Themeasurements were recorded in radiation counting and resolution. The measurement values arethen represented in QC Chart. The summary performance of gamma spectrometer was validatedfrom the chart reading, i.e. the range of acceptance must be between I and -I deviation standard. Itwas shown that the resolution measurement was acceptable that the value was about] .83-1.95.

Key words; Gamma Spectrometer, Quality Control Chart

I. PENDAHULUAN

Badan Tenaga Nuklir Nasional

(BA TAN) adalah salah satu lembaga

pemerintah non departemen yang

mempunyal tugas melaksanakan

penelitian di bidang pengembangan dan

pemanfaatan tenaga nuklir sesuai dengan

peraturan perundang-undangan yang

berlaku.

Bidang Pengembangan Radiometalurgi

(BPR) adalah salah satu bidang di Pusat

Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BA TAN

merupakan fasilitas uji pasca iradiasi

yang bertugas antara lain meneliti dan

mengembangkan teknologi bahan bakar

nuklir. Untuk menunjang penelitian

tersebut diperlukan suatu alat yang dapat

menganalisis radionuklida yang

dihasilkan dari bahan bakar nuklir pasca

Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 60

Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

radiasi. Salah satu alat yang dapa!

digunakan untuk menganalisis

radionuklida tersebut adalah alat

Spektrometer Gamma EG & G ORTEC

yang terdapat di laboratorium fisika

kimia Pengembangan Teknologi Bahan

Bakar Nukl ir.

Spektrometer Gamma merupakan

alat analisis yang digunakan untuk

identifik~i radionuklida dengan cara

mengamati spektrum karakteristik yang

ditimbulkan oleh interaksi radiasi dengan

materi detektor. Pada Spektrometer

Gamma ini detektor yang digunakan

adalah detektor HPGe. Oetektor HPGe

Inl dapat berfungsi dengan baik

sebagaimana yang diharapkan jika

detektor senantiasa didinginkan sampa!

temperatur -196°C, Pendinginan detektor

ini sangat mempengaruhi umur detektor

yang akan berdampak pada kinerja alat,

sehingga detektor harus selalu berada

dalam keadaan dingin. Proses

pendinginan detektor dilakukan dalam

dewar yang diisi dengan nitrogen cair

setiap satu kali dalam satu minggu. Untuk

melihat kinerja detektor berfungsi dengan

baik sesuai dengan spesifikasi alat

spektrometer gamma dimonitor melalui

kegiatan kalibrasi alat. Kalibrasi alat

dilakukan

pada energi gamma dengan

menggunakan sumber standar Co-60,

pada dua puncak energi yaitu energi

1173,24 keY dan energi 1332,50 key[1.2].

Selanjutnya diamati besarnya intensitas

radiasi (cacahan radiasi) dan resolusi

yang dihasilkan sesuai dengan puncak

energi yang telah ditentukan. Besarnya

cacahan radiasi dan resolusi yang

dihasilkan diamati dalam kurun waktu

tertentu dan dituangkan dalam bentuk

QC Charts.

QC Charts adalah merupakan

suatu kontrol kerja yang digunakan dalarn

pengendalian mutu untuk memonitor

keabsahan pengujian dan kalibrasi yang

dilakukan pada sam pel yang sarna dalam

kurun waktu tertentu.

Pada pembuatan QC Charts ini

ada 4 garis penting yang dapat ditentukan

yaitu melalui garis pusat sebagai nilai

benar yang diperoleh dari pengukuran

yang dilakukan berulang-ulang dalam

kurun waktu tertentu, garis batas yang

dibolehkan dibatasi pada nilai 1SO, garis

batas peringatan (warning limit) pada

nilai 2S0, garis batas tindak lanjut

(action limit) pada nilai 3S0(3)

II. TAT A KERJA

Bahan:

Sumber Standar Co-60 digunakan

sebagai bahan untuk kalibrasi energi pada

pembuatan QC Charts.

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 61

Prosiding Pertemuan dan Presentasi J/miah FungsiofWl Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

Perala tan:

Spektrometer Gamma EG&G

ORTEC digunakan sebagai alat ukur

energl gamma.

Prosedur Percobaan

1. Penyiapan kondisi operasi

Sebelum melakukan pengoperaslan

peralatan dilakukan pengkondisian

ruangan dan peralatan sebagai berikut[4].

a. Kondisi ruangan : Suhu 2] °C,

Humiditas 63 %.

b. Dewar detektor telah terisi

nitrogen cair paling lambat 7 jam

sebelum operasi[4].

2. Pengoperasian

Pengoperasian alat Spektrometer

Gamma dilakukan dengan tahapan

kerja sebagai berikut[4]:

a. Tegangan tinggi dinaikkan secara

perlahan hingga mencapai 2.8 kY

dengan cara memutar tombol HV

yang terletak pada panel MCA

(Multi Channel Analyzer) secara

perlahan.

b. Lakukan kalibrasi peralatan

menggunakan sumber standar Co­

60, dengan lama cacahan 1000

detik.

c. Masukan nilai energi dari Co-60

yaitu energi 1173,24 keY dan

Energi 1332,50 keY.

d. Amati besamya intensitas

cacahan, FWTM dan FWHM

yang dihasilkan pada channel

energi 1173,24 keY dan channel

energi 1332,50 keY.

e. Kalibrasi dilakukan dengan 3 kali

pengulangan dalam kurun waktu

3 bulan.

e. Rekam data yang diberikan dalam

peta QC Charts.

3. Pembuatan QC Charts

Pembuatan QC charts dilakukan

dengan tahapan kerja sebagai berikut[3]

a. Buat QC Charts dari data nilai

rata-rata pengujian menggunakan

metoda gamma spektrometri

sebagai ordinat, dan waktu sebagai

absis.

b. Masukkan nilai rerata dari

serangkaian pengujian (10 kali

pengukuran) dan gunakan sebagai

tengah dari bagan QC Charts,

kemudian buat garis batas + lSD, -

ISD ; +2SD, -2SD dan +3SD, ­

3SD

c. Analisis kinerja alat dengan

mengamati sebaran data pad a QC

Charts

Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 62

Prosiding Perlemllan OOnPresenlasi J/miah FlIngsional Pengembangan Teknologi Nuklir /

Jakarla, /2 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

QC Charts adalah merupakan

suatu kontrol kerja yang digunakan dalam

pengendalian mutu untuk memonitor

keabsahan pengujian dan kalibrasi yang

dilakukan pada sam pel yang sarna dalam

kurun waktu tertentu. Dari pengamatan

kalibrasi energi gamma menggunakan

sumber standar Co-60, yang dilakukan

pad a dua puncak energi yaitu pada energi

1173,24 keY dan 1332,50 keY. diperoleh

besarnya intensitas cacahan energi rata­

rata dan 10 kali pengukuran sebesar

42484 untuk energi 1173,24 keY dan

447895. untuk energi 1332,50 keY

seperti yang ditunjukkan dalam Tabel I.

Tabel I. Data Pengukuran intensitas energi Co-60

Intensitas Energi

No.

Tanggal1173,24 keV1332,50 keV1.

14 Juni 2007 39036439052.

18 Juni 2007 43671492683.

22 Juni 2007 44143498364.

28 Juni 2007 44501493925.

4 Juli 2007 43928498686.

5 Juli 2007 41865468107.

23 Juli 2007 43602495438,

24 Juli 2007 41616470059

25 Juli 2007 410234631110.

26Juli 2007 4145647013

rerata: 42484

rerata : 47895

Selanjutnya dilakukan pembuatan

garis batas yang dibolehkan, garis batas

peringatan dan garis tindakan. Kemudian

besar intensitas cacahan yang diperoleh

dari pengukuran Co-60 pada tanggal 14

Juni 2007 sampai dengan 13 Agustus

2007 dipetakan dalam QC chart, seperti

yang ditunjukankan pada Gambar 1 dan

Gambar 2.

Pusal Teknologi Keselamalan dan Metrologi Radias; - Badan Tenaga Nuklir Nasional 63

X rerata

41000 J _

:::::f=~=-=~=~=~~=~=~=~~=~=~=-=~=~~]::::

Prosiding Perlemuan dan Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir I

Jakarta, /2 Desember 2007

QC Charts Spektrometer Gamma Menggunakan Co­60(Energi 1173.24 keV)

49000~~~~=-":-_~===_-:-_-=--:-:~~~~===~=.. IX+3SD

:; 47000t------------------------------IX+2 SD

~ 45000~ ~--=--=---------------- 1 X+1SDUJ 43000 J

J9

'!.s.5

14-Jun 24-Jun 4-Jul 14-Jul 24-Jul 3-Aug 13-Aug

Tanggal

155N : 1978-9971

Gambar 1. QC Charts Spektrometer Gamma Energi 1173,24 keY

sehingga perlu tindakan perbaikan,

namun tindakan perbaikan dilakukan bila

10 titik berada berada di daerah rerata

yang sama[3)-

menunjukkan bahwa kerja detektor tidak

optimal sehingga pengisian gas nitrogen

perlu dilakukan, sedangkan jika berada di

daerah batas tindakan men unjukkan

detektor terganggu

Pada Gambar-I QC Charts

cacahan intensitas energi 1173,24 keY

terlihat bahwa titik-titik pengukuran

masih berada pada daerah yang

dibolehkan dan pada daerah garis batas

yang dibolehkan yaitu pada daerah 1SD

atau -1 SD , demikian juga dengan

intensitas cacahan pada energi 1332,50

keV yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Nilai cacahan intensitas energi

berada di daerah batas yang dibolehkan

menunjukan bahwa fungsi detektor cukup

optimal, dan bila nilai cacahan berada

dalam

bahwa

daerah

fungsi

batas peringatan

Pusal Teknologi Keselamalan dan Melrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 64

Prosiding Pertemuan dan Presenlasi lImiah Fungsional Pengembangan Telmologi Nuklir /

Jakarta, /2 Desember 2007 ISSN: 1978-9971

QC Charts Spektrometer GammaMenggunakan Co-60(Energi 1332.50 keV)

r

I

I 55000 L .._ .._ .. _ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._ .._.~I ' Ij 53000 c I

I i-------------------------------1

, I 51000" 1I' , ~-------------------------;;\-----

49000 r---- ---- .----------1h

I i 47000 j! m_~ y ~!k:__1

45000 .1_ i I

::::: -L~~.~_-.=~=.~~.=~=~~.~_~.=~=.~;.~~.=~~~~.=~=l14-Jun 24-Jun 4-Jul 14-.Jul 24-Jul 3-Aug 13-Aug

X+3SD

X+2SD

X+1SD

X rerata

X-1SD

)(..2SD

X-3SD

'. Tanggal

Gambar 2. QC Charts Spektrometer Gamma Energi 1332,50 keY

Selanjutnya

Resolusi

dilakukan

pengamatan

spektrometer

resolusi

gamma.

dari alat

Maximum) yang biasa disebut dengan

Gauss ratio. Nilai Gauss ratio yang baik

adalah berkisar antara 1,83 sampal

resolusi ditunjukkan dalam Tabel 2 dan

Gambar 3.

ditentukan dari perbandingan antara

FWTM (Full Width at Tenth Maximum)

dan FWHM (Full Width at Half

dengan 2,001,2] Hasil pengamatan

Tabel 2. Data Pegukuran FWTM dan FWHM Standar Co-60

Tanggal Energi 1173,24 keV EnerQi 1332,50 keVFWTM

FWHMGauss RatioFWHMFWTMGauss Ratio23-Jul

2.8005.3601.9142.8705.4201.88924-Jul

2.7905.3301.9102.8605.4201.89525-Jul

2.7605.3901.9532.8605.4701.91326-Jul

2.8505.2801.8532.8405.3801.89427-Jul

2.8005.2601.8792.8605.5001.92330-Jul

2.7705.3001.9132.8805.4301.88531-Jul

2.7905.3601.9212.8705.3701.871

1-AuQ2.8405.4301.9122.8605.5101.927

2-AuQ2.8005.3301.9042.8205.4901.947

3-AuQ2.8205.4601.9362.9105.5101.893

Pada Tabel 2 terJihat bahwa

resolusi alat yang dihasilkan dinyatakan

dalam Gauss ratio yaitu sekitar 1,83

sampai dengan 1,95. Nilai Gauss ratio

yang dibolehkan yaitu an tara 1,83 sampai

dengan 2,00, seperti yang ditunjukkan

dalam Gambar-3 Gauss Ratio Co-60

bahwa nilai Gauss ratio yang diberikan

masih berada pada daerah pengukuran

yang dibolehkan. Sehingga keabsahan

pengukuran dapat diterima. Nilai resolusi

101 akan berpengaruh kepada hasil

Pusal Telmologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 65

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1

Jakarta, 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

pengukuran. Jika nilai resolusi tidak

terpenuhi maka akan terjadi kesalahan

pengukuran, karena resolusi merupakan

kemampuan suatu sistem untuk

berdekatan. Hasil resolusi yang tidak baik

memberikan indikasi bahwa adanya noise

yang berasal dan detektor dan

mengganggu pengukuran 1,2].

I

1.98 1I~ I:X:194~3:' IU. I- I~ 1.9 1••••• I

3: !

u. 1.86 ~i

1.82 L! --------.----­

22-Jul

membedakan dua puncak energi yang

r---------------- Nilai Gaus Ratio Co-60I

27-Jul 1-AugTaoggal

I-+- E=1173.24ke~

! ~ '"1332.50 "lI

6-Aug

IV. KESIMPULAN

Gambar 3. Gauss Ratio pengukuran Co-60

SARAN

Pada pelaksanaan kontrol kinerja

spektrometer gamma menggunakan QC

Charts dapat disimpulkan bahwa

pengukuran yang dilakukan dapat

diterima dilihat dan nilai QC Charts yang

berada pada daerah batas yang

dibolehkan yaitu pad a daerah ISD atau -ISD. Sedangkan resolusi yang diberikan

juga dapat diterima karena berada pada

daerah yang dibolehkan yaitu 1,83 - 1,95.

Untuk memonitor keabsahan

pengukuran pengujian maka sebaiknya

kontrol kerja dengann menggunakan QC

Charts dilakukan secara terus menerus

secara periodik.

DAFT AR PUST AKA

1. HENDRIY ANTO H.T., "Spektro­metri Gamma ", Pelatihan PenyeliaLaboratorium Analisis AktivasiNeutron, Pusdiklat SA TAN, 2003

Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 66

Prosiding Pertemuan dnn Presentasi llmiah Fungsional Pengembangan Telmologi Nuklir J

Jakarta. 12 Desember 2007 ISSN : 1978-9971

3. PUDJIASTUTI, U., "PengendalianMutu untuk laboratorium sesuaiISO/IEC 17025- 2005" Jakarta 2005

2. WIBOWO, L.N, "Analisis PerpformaSpektrometer Gamma EG&GORTEC". Urania Buletin TriwulanDaur Bahan Bakar Nuklir ISSN 0852­4777 Vol.12 No.! Januari 2006

4. ANONlM, "Operator'sSpectrometer Gamma EGORTEC ", Tennesse, USA.

Manua!& G

2. Penanya: Nazaroh(PTKMR -BAT AN)

Pertanyaan :

I. Apakah untuk menentukan QCCharts harus menggunakan Co­60, apakah tidak bisa digunakanCo-57 atau sumber standar yanglain yang energinya rendah?

2. Apakah kerugiannya bilamenggunakan sumber standarselain dari Co-60 untuk QCCharts?

Tanya Jawab :

1. Penanya: Pratiti MF.(pRR -BA TAN)

Pertanyaan :

1. Kenapa kontro! kinerjamenggunakan bahan standar Co­60 yang hanya mempunyai 2puncak energi, sementara adabahan standar lain misa! Ba-133

yang mempunyai 4 puncak energi?

2. Apakah pernah dicoba denganmenggunakan standar terse but danbagaimana hasi! terhadap controlchartnya?

Jawaban : Noviarty(PTBN - BAT AN)

I. Untuk me!akukan kalibrasi energicukup dilakukan pada 2 titikenergi, karena ini hanya untukmengka!ibrasi alat dan melihatunjuk kerja alat tersebut padadaerah energi tersebut. Bisadigunakan standar lain seperti Eu­152 atau standar lainnya.

2. Selama ini belum.

Jawaban : Noviarty(pTBN - BAT AN)

] . Tidak, bisa juga menggunakanstandar lain.

2. Tidak ada kerugiannya, bisa sajadilakukan.

3. Penanya: Yayan Tahyan(PRR -BATAN)

Pertanyaan :

1. Kenapa sumber stanadar hanyadipakai Co-60 energi ]] 73 dan1332 keY, sedangkan dalampengukuran MCA sebenarnyaakan dijumpai energi yangrendah? Apakah dilakukan jugapengukuran QC Charts uotukenergi rendah seperti Co-57 atauBa-133?

2. Berapa lama data QC Chartstersebut berlaku?

Jawaban : Noviarty(PTBN - BAT AN)

I. Kita dapat menggunakan sumberstandar lain tergantung darisampel yang akan diukur, tetapi dipusat kami sering digunakanuntuk mengukur uranium yangmempunyai energi cukupdikalibrasi dengan standar Co-60.

Pusat Teknologi Keselamatan dnn Metr%gi Radiasi - Badnn Tenaga Nuklir Nasiona/ 67

Prosiding Per/emuan dan Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J

Jakar/a, 12 Desember 2007

2. QC Cahrts dapat diberlakukansampai adanya tindakan actionlimit, jadi setelah dilakukantindakan perbaikan maka QCCahrts diperbaiki.

4. Peoaoya: Wahyudi( PTKMR-BA TAN)

Pertaoyaan :

I. Selama pengukuran adapeluruhan, bagaimana denganpengaruhnya terhadap QCCharts?

2. FWHM adalah lebar setengah daritinggi puncak, sedangkan FWTMadalah lebar sepersepuluh tinggipuncak, sehingga data FWHM <FWTM, Bagaimana dengan datadi Tabel QC Charts?

Jawaban : Noviarty(PTBN - BAT AN)

I. Pembuatan QC Chartsmenggunakan sumber standaryang waktu peluruhannyapanjang. Jika untuk melakukanpengukuran suatu sampel, kitamembuat sumber standar baru

untuk pembuatan kurva kalibrasistandar.

2. Perhitungan Gauss Ratiodilakukan dengan menggunakanperbandingan FWHM danFWTM, sehingga FWHM dibagiFWTM berkisar 1,83 sampai 2,00.Nilai Gauss Ratio

menggambarkan nilai resolusiyang dipengaruhi oleh kinerjadetektor.

Pusa/ Teknologi Keselama/an dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional

ISSN : 1978-9971

68