BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Universitas merupakan suatu lembaga pendidikan tinggi yang berfungsi

sebagai pelopor dan pencetak sumber daya manusia yang dapat mendukung dan

mempercepat perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Mahasiswa merupakan

salah satu ujung tombak keberhasilan pembangunan nasional. Oleh karena

itu,mahasiswa dituntut untuk memiliki pemikiran yang ulet,kritis,kreatif dan tanggap

terhadap setiap permasalahan yang ada di luar kampus di luar penguasaan ilmu yang

ditekuninya.

Dalam mendukung misi Universitas Brawijaya,Program Studi Fisika akan

memberikan kontribusi kepada pengembangan ilmu-ilmu terapan terutama di bidang

medis dan lingkungan.Program studi Fisika memiliki beberapa kelompok bidang

minat(KBM) antara lain,Biofisika,Geofisika,Instrumentasi dan Pengukuran,Fisika

Material. KBM tersebut akan menjadi akar yang menunjang kehidupan Jurusan Fisika

dalam mencapai misinya terutama dalam bidang medis dan lingkungan.

Ilmu yang selama ini didapat hendaknya berguna bagi diri sendiri dan orang lain.

Oleh karena itu, perlu adanya suatu pelatihan atau praktik dari ilmu yang diperoleh

saat kuliah di luar universitas. Dimana pada kenyataannya selama ini displin ilmu

yamg diberikan lebih mengacu pada teori dan kurang terwujud dalam aplikasi nyata.

Maka dari itu, untuk menyeimbangkan kemampuan antara teori dan aplikasi

diperlukan suatu praktik kerja lapangan yang nantinya diharapkan dari praktik kerja

lapangan ini diperoleh suatu pengalaman dan pengetahuan serta dapat bermanfaat

bagi kehidupan di luar universitas. Kuliah Kerja lapang (KKL) merupakan salah satu

contoh penerapan ilmu pengetahuan di luar lingkungan universitas yang disesuaikan

dengan bidang minat masing–masing mahasiswa.

1

Kuliah Kerja Lapangan ini dilaksanakan di Badan Tenaga Nuklir Nasional

(BATAN) tepatnya pada bagian Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi

(PTKMR). Diharapkan dengan dilaksanakannya kuliah kerja lapangan ini maka akan

diperoleh banyak pengalaman terkait dengan ilmu yang dipelajari khususnya bidang

biofisika dan fisika pada umumya. Dengan bagian terpenting dari Kuliah Kerja

Lapangan ini yaitu diperolehnya ilmu yang dapat digunakan sebagai bekal dalam

menghadapi persaingan di dunia kerja.

BATAN memiliki berbagai jenis alat penelitian yang berbasis nuklir dengan

pembagian letak alat pada bagian-bagian tertentu seperti pada bagian Pusat Teknologi

Keselamatan dan Metrologi Radiasi (PTKMR). Salah satu lab yang tersedia pada

bagian ini yaitu lab aerosol yang mana pada lab ini terdapat peralatan seperti

spektrometer sinar-x portable yang digunakan untuk mengukur besarnya energy yang

dipancarkan oleh alat – alat yang menggunakan sinar-x sebagai sumber energi untuk

mendeteksi material maupun keperluan medis.

Selain berguna untuk mendeteksi pancaran sinar X,spektrometer ini dapat

juga digunakan untuk menentukan dosis serap materi. Dengan mengukur energi

spectrum maka dapat diketahui suatu dosis serap radiasi. pendeteksiaan radiasi

disekitar alat kerja dengan sumber sinar-x penting dilakukan untuk keselamatan kerja

dan keamanan pasien dalam menerima energi radiasi.

Untuk itu penulis ingin mengetahui lebih jauh mengenai spektrometer sinar-x

agar penulis menjadi lebih mengerti proses dan prinsip kerja serta cara pengkalibrasi

dari alat ini.

1.2 TUJUAN KULIAH KERJA LAPANG

1.2.1. Tujuan Umum Kuliah Kerja Lapang

Adapun tujuan umum dari kuliah kerja lapangan ini yaitu guna

memenuhi salah satu mata kuliah wajib di Jurusan Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Brawijaya. Serta

2

untuk memperluas wawasan bagi mahasiswa tentang keadaan

lapangan yang sebenarnya, sehingga tidak hanya mengerti dalam teori

saja, tetapi juga memahami dan dapat menerapkan ilmu-ilmu yang

telah dipelajari di lapangan kerja yang sesungguhnya. Mendapatkan

pengalaman kerja dan pengetahuan praktis dilapangan, menyelaraskan

antara ilmu dan teknologi yang didapat dikampus dan teknologi di

dunia kerja yang lebih maju.

1.2.2. Tujuan Khusus Kuliah Kerja Lapang

Adapun tujuan khusus dari Kuliah Kerja Lapang ini yaitu

untuk mengetahui cara pengoperasian spektrometer sinar-x dengan

detector CdTe dan untuk mengetahui pengkalibrasian dari spektrometer

sinar-x dengan detector CdTe

1.3 MANFAAT KULIAH KERJA LAPANG

1.3.1. Bagi mahasiswa

Manfaat yang dapat diperoleh oleh mahasiswa dari

pelaksanaan kuliah kerja lapangan ini yaitu mahasiswa dapat

mengenal lebih jauh ilmu yang telah diterima di bangku perkuliahan

melalui kenyataan di lapangan, mahasiswa dapat menguji kemampuan

pribadi dalam berkreasi pada bidang ilmu yang dimiliki serta dalam

tata cara hubungan masyarakat di lingkungan kerjanya di masa yang

akan datang. Mahasiswa dapat mempersiapkan diri untuk

menyesuaikan diri di lingkungan kerja di masa yang akan datang,

kuliah kerja nyata ini juga dapat menambah wawasan, pengetahuan

dan pengalaman selaku generasi yang terdidik untuk siap terjun

langsung di masyarakat,khususnya di lingkungan kerja, serta sebagai

pengenal perkembangan teknologi secara nyata di lapangan.

3

1.3.2. Bagi Universitas Brawijaya

Manfaat adanya kuliah kerja lapangan ini bagi Universitas

Brawijaya adalah adanya timbal balik yang berguna untuk

meningkatkan serta mengembangkan materi perkuliahan dan

kurikulum dalam rangka usaha pengembangan ilmu yang dibina di

perguruan tinggi,sehingga proses pendidikan dan pengajaran yang

dilaksanakan dapat lebih disesuaikan dengan kemajuan industri, serta

adanya peningkatkan, perluasan dan pemercepat kerjasama antara

Fakultas Mipa Universitas Brawijaya Malang dengan industri atau

instansi melalui program Kuliah Kerja Lapang yang dilaksanakan oleh

mahasiswa.

1.3.3. Bagi Instansi yang ditempati yaitu bagian Pusat Teknologi

Keselamatan dan Metrologi Radiasi (PTKMR) BATAN

Adapun manfaat yang diperoleh oleh instansi yaitu adanya

sarana untuk alih teknologi khususnya pada bidang Fisika dan bidang

yang lain pada umumnya bagi kemajuan instansi yang bersangkutan,

adanya sarana penghubung antara instansi dengan lembaga pendidikan

tinggi, merupakan sarana untuk memberikan penilaian kriteria tenaga

kerja yang dibutuhkan oleh instansi yang bersangkutan.

1.4 Batasan Masalah

Pada Laporan ini penulis menjelaskan mengenai cara pengoperasian, prinsip

kerja, serta cara pengkalibrasi alat dari spektrofotometer sinar x ini.

4

1.5 Metode Kegiatan

a) Survey Lapangan

Datang langsung ke instansi terkait untuk mengetahui lokasi,i nformasi,

kondisi sekaligus mengetahui situasi di tempat tersebut.

b) Pengumpulan Data Primer

Metode ini dilakukan untu mendapatkan informasi secara langsung yang

diperoleh dari pembimbing lapangan, mengenai masalah yang

bersangkutan dengan spektrofotometer sinar-x.

c) Pengumpulan Data Sekunder

Dilakukan untuk melengkapi keterangan-keterangan yang berhubungan

dengan laporan kegiatan studi literatur.

d) Kuliah Kerja Lapang

Waktu pelaksanaan kurang lebih selama satu bulan atau sesuai dengan

kebijakan dari pihak PTKMR-BATAN.

e) Study Literatur

Mengumpulkan literatur-literatur yang menunjang data-data yang

diambil, sehingga hasil yang diperoleh dapat di bandingkan dengan

teori. Serta diharapkan dari hasil tersebut dapat ditarik kesimpulan yang

sesuai dengan kenyataan yang ada.

1.6 Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Kuliah Kerja Lapang ini dilaksanakan pada tanggal 19 juli 2010 – 19 agustus

2010, menurut kebijakan yang ditentukan oleh pihak Pusat Teknologi Keselamatan

dan Metrologi Radiologi BATAN.

1.7 Sistematika Penulisan

Dalam penyusunan Laporan Kuliah Kerja Lapang ini akan dibahas dalam

beberapa sub bab yaitu sebagai berikut :

5

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari Latar Belakang, Tujuan, Manfaat, Batasan Masalah,

Metode Kegiatan, Waktu dan Tempat, serta Sistematika

Penulisan Laporan KKL.

BAB II : GAMBARAN UMUM INSTANSI

Terdiri dari gambaran umum tentang Badan Tenaga Nuklir

Nasional (BATAN) yang meliputi Sejarah berdirinya BATAN,

Lokasi, kedudukan dan tugas pokok serta fungsi BATAN, Visi

dan Misi.

BAB III : TINJAUAN PUSTAKA

Terdiri dari penjelasan tentang spektrofotometer sinar-x, jenis –

jenis detector yang digunakan, prinsip dan cara kerja

spektrofotometer sinar –x, detector CdTe, karakteristik CdTe

BAB IV : METODE PENELITIAN

Terdiri dari tempat dan waktu, alat dan metode penelitian.

BAB V : PEMBAHASAN

Membahas mengenai cara pengoperasian spektrofotometer

detector CdTe, cara pengkalibrasian alat ini untuk beberapa

materi, dan membahas komponen-komponen dari

spektrofotometer dengan detector CdTe.

BAB VI : PENUTUP

Kesimpulan dan Saran

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

6

BAB II

GAMBARAN UMUM BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL

2.1 Sejarah Perkembangan Badan Tenaga Nuklir Nasional

Kegiatan pengembangan dan pengaplikasian teknologi nuklir di Indonesia

diawali dari pembentukan Panitia Negara untuk Penyelidikan Radioaktivitet tahun

1954. Panitia Negara tersebut mempunyai tugas melakukan penyelidikan terhadap

kemungkinan adanya jatuhan radioaktif dari uji coba senjata nuklir di lautan Pasifik.

Dengan memperhatikan perkembangan pendayagunaan dan pemanfaatan

tenaga atom bagi kesejahteraan masyarakat, maka melalui Peraturan Pemerintah No.

65 tahun 1958, pada tanggal 5 Desember 1958 dibentuklah Dewan Tenaga Atom dan

Lembaga Tenaga Atom (LTA), yang kemudian disempurnakan menjadi Badan

Tenaga Atom Nasional (BATAN) berdasarkan UU No. 31 tahun 1964 tentang

Ketentuan-ketentuan Pokok Tenaga Atom. Selanjutnya setiap tanggal 5 Desember

yang merupakan tanggal bersejarah bagi perkembangan teknologi nuklir di Indonesia

dan ditetapkan sebagai hari jadi BATAN.

Pada perkembangan berikutnya, untuk lebih meningkatkan penguasaan di

bidang iptek nuklir, pada tahun 1965 diresmikan pengoperasian reaktor atom pertama

(Triga Mark II) di Bandung. Kemudian berturut-turut, dibangun pula beberapa

fasilitas litbangyasa yang tersebar di berbagai pusat penelitian, antara lain Pusat

Penelitian Tenaga Atom Pasar Jumat, Jakarta (1966), Pusat Penelitian Tenaga Atom

GAMA, Yogyakarta (1967), dan Reaktor Serba Guna 30 MW (1987) disertai fasilitas

penunjangnya, seperti: fabrikasi dan penelitian bahan bakar, uji keselamatan reaktor,

pengelolaan limbah radioaktifdanfasilitas nuklir lainnya.

Sementara itu dengan perubahan paradigma pada tahun 1997 ditetapkan UU

No. 10 tentang ketenaganukliran yang diantaranya mengatur pemisahan unsur

pelaksana kegiatan pemanfaatan tenaga nuklir (BATAN)dengan unsur pengawas

7

tenaga nuklir (BAPETEN). Berikut merupakan perkembangan Badan Tenaga Nuklir

Nasional:

1954 Pembentukan Panitia Negara untuk Penyelidikan Radioaktivitet

1958 Pembentukan Dewan Tenaga Atom dan Lembaga Tenaga Atom (PP No.65

Tahun 1958)

1964 Penetapan UU No.31 Tahun 1964 tentang Ketentuan-ketentuan Pokok

Tenaga Atom 1964

1965 Peresmian Pusat Reaktor Atom Bandung dan Pengoperasian Reaktor Triga

Mark II berdaya 250 kW oleh Presiden RI serta Perubahan nama Lembaga

Tenaga Atom menjadi Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN)

1966 Pembentukan Pusat Penelitian Tenaga Atom (PPTA) Pasar Jumat, Jakarta

1966

1967 Pembentukan Pusat Penelitian GAMA Yogyakarta

1968 Peresmian penggunaan Iradiator Gamma Cell Co-60 PPTA Pasar Jumat oleh

Presiden RI

1970 Peresmian Klinik Kedokteran Nuklir di PPTA Bandung

1971 Reaktor Triga Mark II Bandung mencapai kritis pada daya 1 MW

1972 Pembentukan Komisi Persiapan Pembangunan PLTN (KP2-PLTN)

1979 Peresmian mulai beroperasinya Reaktor Kartini dengan daya 100 kW di

PPTA Yogyakarta oleh Presiden RI

1984 Pengoperasian Mesin Berkas Elektron 300 keV di PPTA Pasar Jumat oleh

Presiden RI

1987 Peresmian pengoperasian Reaktor Serba Guna GA. Siwabessy dengan daya

30 MW

1988 Peresmian pengoperasian Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif di PPTA

Serpong oleh Presiden RI

1989 Peresmian pengoperasian Instalasi Radioisotop dan Radiofarmaka, Instalasi

Elemen Bakar Eksperimental di PPTA Serpong oleh Presiden RI.

1990 Peresmian Instalasi Radiometalurgi, Instalasi Keselamatan dan Keteknikan

8

Nuklir, Laboratorium Mekano Elektronik Nuklir di PPTA Serpong -

Tangerang oleh Presiden RI

1992 Peresmian pengoperasian Instalasi Spektrometri Neutron, Instalasi

Penyimpanan Elemen Bakar Bekas dan Pemindahan Bahan Terkontaminasi

di PPTA Serpong - Tangerang oleh Presiden RI

1994 Peresmian pengoperasian Mesin Berkas Elektron 2 MeV di PPTA Pasar

Jumat oleh Presiden RI

1995 Dalam memperingati HUT RI ke 50, BATAN berhasil melaksanakan

"Whole Indonesian Core" untuk Reaktor Serba Guna GA. Siwabessy.

1996 Pembentukan PT Batan Teknologi (persero), Divisi : Produksi Elemen

Bakar Reaktor, Produksi Radioisotop, Produksi Instrumentasi dan Rekayasa

Nuklir

1997 Penetapan UU No.10 Tahun 1997 tentang Ketenaganukliran yang

memisahkan Badan Pelaksana dan Badan Pengawas penggunaan tenaga

nuklir

1998 Perubahan Badan Tenaga Atom Nasional menjadi Badan Tenaga Nuklir

Nasional dengan Keppres No.197 Tahun 1998

2000 Peresmian peningkatan daya Reaktor Triga 2 MWdi Pusat Penelitian Tenaga

Nuklir (PPTN) Bandung olehWakil Presiden RI

2001 Peningkatan status Pendidikan Ahli Teknik Nuklir (PATN) menjadi Sekolah

Tinggi Teknologi Nuklir

2003 Penyerahan hasil " " kepada Presiden RI; Pencapaian 10% jumlah varietas

unggul tanaman pangan nasional; Pengoperasian Mesin Berkas Elektron 350

keV, 10 mA di PPTN Yogyakarta:Pengoperasian Pusat Pelatihan dan

Diseminasi Teknologi Peternakan - Pertanian Terpadu di Kalsel

2004 Pencapaian target 10% varietas unggul tanaman pangan nasional

menggunakan teknik nuklir

2005 Terwujudnya perpustakaan digital di bidang nuklir

2006 Pencapaian 1 juta hektar penyebaran varietas padi unggul BATAN di

seluruh Indonesia

9

2.2 Kedudukan, Tugas Pokok dan Fungsi Badan Tenaga Nuklir Nasional

Sesuai dengan UU No. 10/1997 tentang Ketenaganukliran dan Keppres RI

No. 64/2005, BATAN ditetapkan sebagai Lembaga Pemerintah Non Departemen,

berada di bawah dan bertanggungjawab kepada Presiden. BATAN dipimpin oleh

seorang Kepala dan dikoordinasikan oleh Menteri Negara Riset dan Teknologi.

Tugas pokok BATAN adalah melaksanakan tugas pemerintahan di bidang

penelitian, pengembangan dan pemanfaatan tenaga nuklir sesuai ketentuan Peraturan

dan perundang-undangan yang berlaku. Dalam melaksanakan tugas, BATAN

menyelenggarakan fungsi:

1. Pengkajian dan penyusunan kebijakan nasional di bidang penelitian,

pengembangan dan pemanfaatan tenaga nuklir.

2. Koordinasi kegiatan fungsional dalam pelaksanaan tugas BATAN.

3. Fasilitasi dan pembinaan terhadap kegiatan instansi pemerintah di bidang

penelitian, pengembangan dan pemanfaatan tenaga nuklir,

4. Penyelenggaraan pembinaan dan pelayanan administrasi umum di bidang

perencanaan umum, ketatausahaan, organisasi dan tata laksana, kepegawaian,

keuangan, kearsipan, hukum, persandian, perlengkapan dan rumah tangga.

2.3 Visi Dan Misi Badan Tenaga Nuklir Nasional

2.3.1 Visi

Terwujudnya iptek nuklir berkeselamatan handal sebagai pemicu dan pemacu

kesejahteraan.

2.3.2 Misi

10

1. Melaksanakan litbangyasa iptek nuklir untuk bidang energi dan nonenergi

2. Melakukan diseminasi hasil litbangyasa iptek nuklir

3. Melaksanakan kegiatan demi kepuasan pemangku kepentingan.

2.4 Struktur Organisasi Badan Tenaga Nuklir Nasional

Struktur organisasi BATAN terdiri atas kepala BATAN, secretariat utama dan

deputi bidang yang terbagi dari deputi bidang penelitian dasar dan terapan, deputi

bidang pengembangan teknologi dan energy nuklir, deputi bidang pengembangan

teknologi daur bahan nuklir dan rekayasa, deputi bidang pendayagunaan hasil litbang

dan pemasyarakatan iptek nuklir. Dimana struktur organisasi dapat dilihat pada

diagram dibawah ini:

Gambar 1: Struktur Organisasi BATAN

2.5 Lokasi Badan Tenaga Nuklir Nasional

11

Badan Tenaga Nuklir Nasional lokasinya terletak di Jl. Lebak Bulus Raya No

49 Jakarta Selatan 12440.

Gambar 2: Lokasi PPTN BATAN Lebak Bulus

2.6 Program Badan Tenaga Nuklir Nasional

Program BATAN disusun berdasarkan kebijakan strategik jangka pendek,

jangka menengah dan jangka panjang, dengan indikator keberhasilan sebagai berikut :

TABEL INDIKATOR KEBERHASILAN PROGRAM BATANFokus Program BATAN

Jangka Pendek,Tahun Pencapaian

Jangka Menengah/Panjang,Tahun Pencapaian

Pangan (Pertanian/ Peternakan)

1. 10 % jumlah varietas unggul tanaman pangan nasional dan penambahan jenis suplemen pakan

1. Pusat Acuan dan Rujukan Nasional dalam aplikasi teknologi isotop dan radiasi di bidang pertanian dan

12

ternak, serta ketersediaanya secara berkelanjutan, 2004

peternakan, 2008

Energi 2. Masuknya opsi nuklir sebagai bagian dari sistem energi nasional jangka panjang, 2004

3. Menjadi pusat acuan regional dalam pemanfaatan teknik nuklir untuk eksplorasi dan eksploitasi panas bumi, 2005; Pusat acuan dan layanan teknik nuklir untuk manajemen air, 2005

4. Engineering design demonstration plan Mesin Berkas Elektron untuk de-SOx dan de-NOx PLTU fosil, 2007

2. Science and Technology Base (STB) bidang energi nuklir, 2010

3. Reaktor daya nuklir pertama dioperasikan di Indonesia (Sistem Jaringan Jawa-Bali), 2016

4. Fasilitas Nasional Pelayanan Pengelolaan Limbah Radioaktif (non PLTN), 2007; Persiapan Design Fasilitas Pengelolaan Limbah Terpadu PLTN, 2008;Pengoperasian Fasilitas, 2016

5. Tersedianya data cadangan Uranium kategori terukur yang signifikan, 2015

Teknologi Informasi dan Komunikasi

5. Teknologi informatika yang handal dalam bidang : simulasi/ modeling, perpustakaan digital dan manajemen SDM, 2005

6. Pusat informasi di bidang teknologi Nuklir dalam rangka public information dan education, pengembangan metoda komputasi, pemodelan simulasi komputer dan preservasi pengetahuan nuklir, 2010

Kesehatan dan Obat-obatan

6. Perangkat teknologi nuklir untuk penanggulangan penyakit kanker dan

7. Pusat Acuan dan

Kepakaran

Kesehatan

13

infeksi bakteri, 2005 Masyarakat

berbasis Teknologi

nuklir, 2010

8. Pusat acuan rancang bangun dan perawatan perangkat nuklir di bidang Kesehatan, Keselamatan Nuklir, dan Industri, 2008

2.7 Badan Organisasi

Badan organisasi BATAN terdiri dari :

- PDT yang terbagi menjadi PTBIN, PTAPB, PTNBR, PTKMR (Biomedik,

Dosimetri, Metroogi radiasi,K2, TNK, bagian tata usaha)

- PTEN yang terbagi menjadi PPEN, PTRKN, PRSG, PPIN

- PTDBR yang terbagi menjadi PPGN, PTBN, PTLR, PRPN

- PHLPN yang terbagi menjadi PRR, PATIR, PDIN, PKTN

- Secretariat Utama: BP, BSDM, BU, BKHH

- Unit Pendukung: Inspektorat, PSJMN, Pusdiklat, STTN

2.8 Bidang Dosimetri

Bidang Dosimetri merupakan salah satu bidang di lingkungan Pusat

Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi BATAN. Bidang Dosimetri

merupakan bidang litbang yang dibentuk berdasarkan Peraturan Kepala Badan

Tenaga Nuklir Nasional No. 392/KA/XI/2005 tentang Organisasi dan Tata Kerja

14

BATAN. Sebagai bidang litbang, Bidang Dosimetri mempunyai tugas melaksanakan

penelitian dan pengembangan di bidang Dosimetri untuk menghasilkan teknologi

proteksi radiasi pekerja radiasi dan lingkungan, pengukuran aktifitas dan dosis radiasi

untuk kalibrasi dan standardisasi radionuklida, aplikasi medik bidang radiodiagnostik

dan radioterapi serta melaksanakan kerjasama dan penyebarluasan hasil-hasil

penelitian. Dalam pelaksanaan tugasnya Bidang Dosimetri didukung oleh tenaga-

tenaga ahli di bidang proteksi radiasi, radiokimia, fisika medik, lingkungan,

radioekologi.

2.8.1 Struktur Organisasi Bidang Dosimetri

Berdasarkan Peraturan Kepala BATAN No. 106/KA/VI/2006 tanggal 6 Juni

2006 tentang pembentukan kelompok lingkungan BATAN, Bidang Dosimetri dalam

melaksanakan kegiatannya, dibagi menjadi tiga kelompok yaitu:

1. Dosimetri Personil dan Lingkungan

2. Standardisasi Radionuklida dan Kalibrasi Radiasi

3. Dosimetri Aplikasi Medik.

 

 

15

Gambar 3: skema struktur organisasi didang dosimetri

 

2.8.2 Sumber Daya Manusia

Jumlah sumber daya manusia (SDM) berdasarkan kelompok, pendidikan dan

fungsional sebagai berikut:

N

oStaf Berdasarkan Kelompok S3 S2 S1 D3 SLTA

1. Kepala Bidang 1

2. Kelompok Dosimeteri Personil & Lingkungan 1 4 2 1

3.Kelompok Standarisasi Radionuklida & Kalibrasi

Radiasi1 3 1 1

4. Kelompok Dosimeteri Aplikasi Medik 1 2 1 1

  Jumlah 3 7 6 3 1

 

2.8.3 Kelompok Dosimetri Kelompok Lingkungan

Kemampuan dalam segala aspek yang terkait dengan keselamatan

penggunaan IPTEK nuklir baik dalam keadaan normal maupun kedaruratan nuklir,

perlu ditingkatkan terus seiring dengan meningkatnya pemanfaatan IPTEK nuklir di

segala bidang. Pemanfaatan IPTEK nuklir harus disertai dengan peningkatan aspek

keselamatan kerja dengan radiasi untuk melindungi kesehatan dan keselamatan para

pekerja radiasi, anggota masyarakat dan juga lingkungan. Kegiatan Litbang

kelompok;

Melakukan litbang Dosimetri eksterna dan interna pekerja radiasi.

Melakukan litbang teknik evaluasi dosis eksterna dan interna pekerja radiasi.

16

Melakukan litbang teknologi pengukuran radiasi dan radioaktifitas

lingkungan, radioekologi dan analisis dampak lingkungan.

2.8.4 Kelompok Standardisasi Radionuklida Dan Kalibrasi

Pemanfaatan IPTEK nuklir harus memenuhi ketentuan-ketentuan yang dapat

memberikan ketelitian dan kehandalan sehingga aspek kesehatan dan keselamatan

lebih terjamin. Standardisasi radionuklida dan Kalibrasi radiasi diperlukan untuk

mengetahui deviasi kebenaran nilai yang ditunjukkan, sehingga menjamin hasil-hasil

pengukuran sesuai atau mendekati nilai yang sebenarnya. Hal ini penting dilakukan

untuk membuktikan bahwa pemanfaatan IPTEK nuklir tersebut tertelusur pada

standar nasional / internasional, tidak cacat / menyimpang sehingga keselamatan

manusia terjamin dan alat ukur radiasi tetap terjaga sesuai spesifikasinya. Kegiatan

litbang kelompok :

Melakukan litbang teknologi pengukuran aktifitas radionuklida untuk

penyediaan sumber standar dalam kegiatan pemantauan radiasi lingkungan,

radiodiagnostik, radioterapi dan kegiatan lainnya.

Melakukan litbang medan kalibrasi untuk kalibrasi alat ukur radiasi α, β, foton

dan neutron.

2.8.5 Kelompok Dosimetri aplikasi Medik

Asas Proteksi Radiasi memiliki peranan yang sangat penting untuk menjamin

agar radiasi yang dihasilkan dari kegiatan di bidang kesehatan yang meliputi

radiodiagnostik, radioterapi dan kedokteran nuklir memberikan manfaat yang

optimal. Penggunaan sumber radiasi di bidang kesehatan wajib memenuhi system

proteksi radiasi yang meliputi justifikasi pemanfaatan tenaga nuklir, limitasi dosis,

optimasi proteksi dan keselamatan radiasi. Upaya yang dapat dilakukan antara lain

melakukan pengukuran terimaan dosis pasien dan pekerja radiasi, pemetaan paparan

radiasi di lingkungan radiodiagnostik, radioterapi dan kedokteran nuklir, uji

17

kesesuaian fungsi pesawat sinar-X, verifikasi dosis pasien secara in-Vivo, evaluasi

kualitas citra dan lain-lain. Kegiatan litbang Kelompok :

Litbang Dosimetri untuk keperluan radiodiagnostik dan radioterapi.

Litbang metode pengukuran dan pemodelan dalam penentuan dosis eksterna

dan interna untuk kegiatan medik.

BAB III

Dasar Teori

3.1 Radiasi

18

Radiasi merupakan proses pergerakan energi melalui media atau ruang yang

kemudian diserap oleh materi. Salah satu bentuk energi yang dipancarkan secara

radiasi adalah energi nuklir, yang mana radiasi memiliki sifat yang tidak bisa dilihat

dan dirasakan.

3.1.1Energi Radiasi

Energi radiasi merupakan tenaga dari radiasi yang dipancarkan oleh sumber

radiasi. Apabila sumber radiasi merupakan nuklida maka tingkat energi sumber

tersebut bergantung pada jenis radionuklidanya. Berikut diberikan tabel beberapa

radionuklida beserta energi dan probabilitasnya

Tabel 1: Energi dan keboleh jadian beberapa jenis isotop [11]

Jenis radionuklida Energi Keboleh jadian

Americium-241 59 KeV 35.9%

Barium-133 30.973 KeV 62%

Cesium-137 661.66 KeV 85.2%

Euridium-152 40.118 KeV 38%

Peralatan untuk mengukur radiasi biasanya terdiri dari dua buah bagian utama

yaitu detektor dan peralatan penunjang. Detektor merupakan suatu materi yang peka

dengan radiasi sehingga apabila dikenai radiasi maka detektor akan memberikan

respon tertentu yang dapat diamati, sedangkan peralatan penunjang merupakan

peralatan elektronik yang berguna sebagai pemroses tanggapan detector menjadi

suatu informasi yang dapat diamati oleh panca indera.

3.2 Peralatan pengukuran radiasi

Peralatan pengukur radiasi umumnya terdiri atas 2 bagian utama yaitu

detektor dan peralatan penunjang. Detektor merupakan suatu materi atau bahan yang

19

peka terhadap radiasi yang mana apabila dikenai radiasi maka akan menimbulkan

suatu respon tertentu yang dapat diamati sedangkan peralatan penunjang biasanya

berupa peralatan elektronik yang berfungsi memproses atau mengubah tanggapan

detektor menjadi informasi yang dapat diamati oleh panca indera dan dapat diolah

lebih lanjut menjadi informasi yang lebih berarti.

Gambar 4: Kontruksi alat ukur radiasi

Suatu detektor radiasi bekerja dengan cara mengukur perubahan yang terjadi

dalam suatu medium sebagai akibat dari adanya penyerapan energy radiasi oleh

medium tersebut. Terdapat 2 jenis mekanisme atau interaksi yang sering terjadi dalam

detector dan sering dimanfaatkan untuk mendeteksi radiasi atau mengukur radiasi

yaitu proses ionisasi dan proses sintilasi.[9]

3.2.1 Proses Ionisasi

Ionasi merupakan suatu peristiwa fisik yang terjadi pada atom yang mana

pada peristiwa ini elektron terlepas dari orbitnya. Peristiwa ini terjadi pada medium

yang dilalui oleh sinar pengion sehingga atom atau molekul tersebut memiliki

kelebihan muatan positif.[6]

20

Gambar 5: kejadian pelepasan electron saat terkena radiasi

Jumlah dari pasangan ion, electron yang bermuatan negatif dan atomnya yang

bermuatan positif sebanding dengan jumlah energi yang diserap, yang diberikan oleh

persamaan berikut:

N= ΣEw

dengan N merupakan jumlah pasangan ion, E merupakan energi radiasi yang diserap

dan w merupakan daya ionisasi bahan penyerap: energi yang dibutuhkan untuk

menimbulkan proses ionisasi.

Dalam proses ionisasi energi radiasi diubah untuk dapat menghasilkan

pelepasan sejumlah electron . Apabila diberikan suatu medan listrik maka elektron

yang dihasilkan pada proses ionisasi akan bergerak ke kutub positif. Pergerakan

elektron ini akan menginduksi arus. Apabila energi radiasi yang terserap semakin

besar maka arusnya akan semakin besar juga.[9]

3.2.2 Proses Sintilasi

Sintilasi merupakan peristiwa terpancarnya percikan cahaya ketika terjadi

transisi elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih

rendah di dalam detektor, apabila terdapat kekosongan elektron pada orbit yang lebih

dalam. Kekosongan elektron tersebut dapat disebabkan oleh lepasnya elektron (proses

21

ionisasi) atau loncatnya elektron ke lintasan yang lebih tinggi ketika dikenai radiasi

(proses eksitasi). Dalam proses sintilasi, energi radiasi diubah menjadi pancaran

cahaya tampak. Semakin besar energi radiasi yang diserap maka semakin banyak

percikan cahayanya.[7]

Gambar 6: Proses sintilasi; penyerapan energy radiasi (kiri) dan pemancaran cahaya

(kanan)

3.3 Metode Pengukuran Radiasi

Terdapat dua mode pengukuran radiasi yaitu mode pulsa dan mode arus.

3.3.1Mode pulsa

Pada mode ini setiap radiasi yang mengenai alat ukur akan dikonversi menjadi

sebuah pulsa listrik, sehingga bila jumlah radiasi yang mengenai alat ukur besar maka

pulsa listrik yang dihasilkan pun akan semakin banyak. Sedang energi dari tiap

radiasi yang masuk akan sebanding dengan tinggi pulsa yang dihasilkan. Perolehan

tinggi pulsa ini akan diolah melalui persamaan.

Informasi yang direkam oleh alat ukur ini merupakan jumlah cacahan dalam

waktu pengukuran tertentu serta tinggi pulsa listrik. Jumlah pulsa sebanding dengan

22

jumlah radiasi yang memasuki detektor, dan tinggi pulsa sebanding dengan energi

dari radiasi.

3.3.2 Mode Arus

Pada mode arus , radiasi yang ditangkap detektor tidak dikonfersi menjadi

pulsa listrik akan tetapi dirata – rata akumulasi energi dari radiasi per satuan waktu

yang akan dikonfersikan menjadi arus listrik. Semakin banyak jumlah radiasi

persatuan waktu yang memasuki detektor maka arusnya akan semakin besar.

Pada proses konversi dengan cara atau mode ini pengukuran arus tidak

dilakukan secara individual tetapi secara akumulasi. Informasi yang ditampilkan

merupakan intensitas radiasi yang memasuki detector.[9]

3.4 Jenis jenis detector

Terdapat beberapa jenis detector diantaranya yaitu

3.4.1 Detektor isian gas

Detektor ini memanfaatkan hasil interaksi antara radiasi pengion dengan

detektor yang berbentuk gas. Terserapnya radiasi pengion ke dalam bahan detektor

mengakibatkan elektron terlepas dari atom materi detektor sehingga terbentuk

pasangan ion positif dan negatif.Jumlah pasangan ion yang terbentuk ini bergantung

pada jenis dan energi radiasi yang diberikan.

Detektor ini memiliki bentuk silinder yang terisi oleh gas dan memiliki dua

buah elektroda. Dinding tabung yang berfungsi sebagai selubung gas yang merupakan

elektroda negatif. Pada bagian tengah tabung terdapat kawat yang berfungsi sebagai

elektroda positif, kedua elektroda ini berfungsi sebagai kapasitor.

23

Gambar 7: Skema Detektor Radiasi

Masuknya radiasi ke dalam tabung detektor mengakibatkan terjadinya

pasangan ion. Ion positif akan menuju ke katoda dan ion negatif menuju ke anoda.

Akibat muatan listrik yang tertarik ke bagian berlawanan pada masing - masing

elektroda maka akan terjadi pengurangan muatan listrik pada masing - masing

elektroda. Penurunan jumlah muatan akan mengakibatkan pengurangan tegangan

antara kedua elektroda, yang dirumuskan:

∆ V =∆ QC

Apabila N menunjukkan banyak pasangan ion yang terjadi dan e merupakan muatan

elektron sehingga jumlah penurunan muatan pada kapasitor menjadi:

∆Q = Ne

sehingga diperoleh

∆ V =NeC

melalui persamaan maka dapat disimpulkan bahwa penurunan tegangan akan

sebanding dengan jumlah pasangan ion yang terjadi. Perubahan tegangan ini dapat

mengakibatkan aliran listrik yang kemudian dapat diubah menjadi angka hasil

cacahan radiasi.[8]

24

3.4.2Detektor Sintilasi

Detektor ini terdiri dari 2 bagian yaitu sintilator dan photomultiplier. Bahan

sintilator merupakan suatu bahan padat, cair, maupun gas, organic maupun anorganik

yang dapat menghasilkan pendaran atau percikan cahaya bila dikenai radiasi pengion.

Photomultiplier digunakan untuk mengubah percikan cahaya oleh bahan sintilator

menjadi pulsa listrik. Mekanisme pendeteksian radiasi pada detector ada 2 tahap

yaitu:

proses pengubahan radiasi yang mengenai detector menjadi percikan cahaya

didalam bahan sintilator

proses pengubahan percikan cahaya menjadi pulsa listrik dalam tabung

photomultiplier.

Bahan Sintilator

Dalam Kristal bahan sintilator terdapat pita valensi dan pita konduksi yang

dipisahkan dengan tingkat energi tertentu. Pada keadaan dasar, ground state, seluruh

electron berada pada pita valensi dengan pita konduksi yang kosong. Ketika ada

radiasi yang memasuki Kristal akan muncul kemungkinan energy diserap oleh

beberapa elektron yang ada di pita valensi sehingga elektron dapat meloncat menuju

pita konduksi. Kemudian setelah beberapa saat elektron akan kembali ke pita valensi

sambil memancarkan cahaya.[9]

Gambar 8: proses terjadinya pancaran cahaya dalam sintilator

25

Prinsip kerja detektor sintilasi

Prinsip Kerja detector sintilasi diberikan pada gambar 5. Radiasi yang

memasuki detector mengakibatkan elektron penyusun atom bahan detektor

tereksitasi. Saat elektron kembali kekeadaan dasarnya elektron pada orbit tersebut

akan memancarkan cahaya, yang mana cahaya ini ini akan menumbuk katoda yang

permukaannya telah dilapisi oleh photosensitif. Sehingga katoda akan menghasilkan

minimal satu elektron tiap foton yang menumbuknya melalui peristiwa efek

fotolistrik. Dibelakang katoda terdapat tabung pengganda elektron (tube PMT) yang

terdiri dari beberapa elektroda yang disebut dynode yang masing –masing

dihubungkan dengan tegangan listrik searah yang yang terus bertambah. Akibat

adanya dynode awal dan fotokatoda maka timbul medan listrik, sehingga fotoelektron

akan dipercepat oleh medan listrik menuju dynode pertama. Elektron yang dipercepat

ini memiliki energi yang cukup untuk mengeluarkan elektron dari dynode pertama.

untuk sebuah fotoelektron yang mengenai dynode akan dihasilkan paling tidak 10

buah elektron sekunder. Elektron sekunder ini diarahkan geraknya sehingga

dipercepat oleh medan listrik antara dynode kedua dengan pertama sehingga dari

dynode kedua dihasilkan elektron tersier yang jumlahnya berlipat. Proses ini akan

berulang terus hingga electron keluar dari dynode terakhir dapat menghasilkan

keluaran arus yangn nilainya sejuta kali dari arus yang keluar dari katoda.[2]

Gambar 9: Skema Photomultiplier tube (PMT)

26

3.4.3 Detektor Semikonduktor

Semikonduktor merupakan jenis bahan yang relatif baru dalam penggunaaan

detektor yang mana detektor jenis ini memiliki banyak keuntungan. Detektor jenis ini

biasanya digunakan untuk pengukuran energi elektron tinggi atau sinar gamma,

dimensi detektor ini dapat dibuat lebih kecil dari detektor isian gas, karena massa

jenis zat padat seribu kali lebih besar dibanding rapat massa gas. Kisi periodik dari

material Kristal menunjukkan batas pita energy dari elektron untuk tetap berada pada

material. Energi dari elektron dalam material murni dapat menunjukkan satu dari

pita energi, yang mana pita energi ini dipisahkan oleh gap atau jarak dari energi

terlarang. Penjelasan ini menjadi lebih sederhana seperti ditunjukkan oleh gambar :

Gambar 10: Struktur Pita energy

Prinsip Kerja Detektor Semikonduktor

Pengoperasian tipe detektor ini didasarkan pada penyimpanan muatan yang

dibentuk oleh interaksi foton melalui aplikasi medan listrik eksternal. Pemilihan

material semikonduktor yang tepat untuk detektor dipengaruhi oleh range energi yang

diinginkan. Seluruh mekanisme interaksi dari sinar-X dan gamma, berlaku 3 efek

yang penting dalam pengukuran radiasi yaitu penyerapan fotolistrik, hamburan

Compton, dan produksi pasangan. Pada absorpsi fotolistrik foton mentransfer seluruh

energi. Pada elektron atom, sementara foton berinteraksi melalui proses Compton

yang hanya mentransfer sebagian dari energy ke electron lebih luar. Pada produksi

pasangan foton yang memiliki energy diatas 1.02 MeV akan berinteraksi dalam

27

medan coulomb dan inti atom yang menghasilkan elektron dan pasangan positron.

Hanya efek fotolistrik yang memberikan hasil dalam penyerapan total dari pancaran

energy dan ini memberikan informasi yang berguna mengenai energy foton.[13]

Spektrometer detektor semikonduktor untuk sinar-X dan gamma berkelakuan

seperti ember ionisasi yang beroperasi dengan mode pulsa. Interaksi yang terjadi 2

langkah proses dimana electron dibentuk pada proses fotolistrik atau efek Compton

yang mana pada keadaan ini efek ini kehilangan energy mereka akibat ionisasi

lubang-elektron. Hal terpenting dari penyerapan fotolistrik yaitu jumlah lubang-

elektron adalah proposional dengan energy foton. Elektron dan lubang bergerak

kearah elektroda yang berlawanan, anoda dan katoda untuk electron dan lubang.[13]

3.5 Kalibrasi energi

Metode kalibrasi energi digunakan untuk memperoleh hubungan

kesebandingan antara nomor salur dan energi dari spectrum sinar-X yang mana hal

ini diperoleh melalui pencacahan tenaga dari suatu sumber radioisotop standar.

Pengukuran dilakukan dengan mencacah beberapa sumber radioaktif yang

telah diketahui energinya. Hubungan linier kalibrasi energi dinyatakan secara teliti

dan tidak bergantung pada subjektifitas pembuat kurva maupun yang akan

menggunakan kurva tersebut. Pengolahan data kalibrasi menjadi persamaan linier

menggunakan metode kuadrat terkecil linier dan Microsoft excel yang dapat

memberikan rumus persamaan linier dan hubungan linieritas antar titik kordinat y

fungsi absis x. dengan persamaan umum sebagai berikut:

y = a + bx

dengan: y adalah energy sinar-X(KeV), x adalah nomor salur

a dan b adalah bilangan konstanta linier [14]

28

BAB IV

METODOLOGI

4.1 Tempat dan Waktu

4.1.1 Tempat

Kuliah Kerja Lapang ini dilakukan di Pusat Teknologi

Keamanan dan Metrologi Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Indonesia di

bagian dosimetri, Jl Lebak Bulus 49, Jakarta Selatan

4.1.2 Waktu

Pelaksanaan Kuliah Kerja Lapang ini berlangsung selama satu

bulan yaitu mulai tanggal 26 juli 2010 sampai 28 agustus 2010

4.2 Alat

Pada Kuliah Kerja Lapang ini objek peralatan yang dipelajari adalah

spektrometer sinar- X dengan detektor CdTe.

4.3 Metode Penelitian

Metode yang dilakukan pada saat melakukan survey di lapangan yaitu

bersosialisasi atau bertanya langsung pada pembimbing lapangan dan staf yang

mengerti mengenai penggunaan spektrometer sinar-X dengan detector Cd-Te. Metode

penelitian ini juga dilakukan melalui pengamatan dan percobaan alat secara langsung.

Hal pertama yang dilakukan yaitu mempersiapkan semua peralatan dan bahan

yang diperlukan yaitu spektrometer sinar x detector CdTe, computer, dan sumber

radiasi. Sebelumnya alat dirangkai dengan susunan sebagai berikut:

29

MCA PX4 disambungkan dengan detector dan amplifier XR-100T dengan cara

menghubungkan kedua alat ini menggunakan kabel penghubung yang ditancapkan

pada bagian depan MCA dan bagian belakang detektor seperti gambar berikut:

Gambar 11: rangkaian alat spektrometer sinar X

Kemudian MCA dihubungkan dengan sumber listrik dengan menggunakan adaptor

dan computer dihubungkan dengan MCA melalui kabel usb.

setelah alat terpasang dan terangkai dengan benar maka kemudian MCA (Multi

Channel Analyzer) dinyalakan dengan cara menekan tombol on off secara singkat

hingga terdengar nada bip.

Setelah MCA dan detektor dalam keadaan on kemudian aplikasi software ADMCA

dijalankan dan kemudian pilih connect pada promp yang tertampil ketika program

dijalankan untuk pertama kali.

Gambar 12: tampilan pada komputer saat ADMCA dijalankan

30

Kemudian teganggan masuk pada MCA serta pemilihan jenis detector dilakukan

melalui DPP set Up

seperti yang ditunjukkan promp berikut

Gambar 13: tampilan seting MCA pada program ADMCA

31

pengubahan nilai teganggan bias dilakukan dengan cara mengisi keterangan high

voltage bias sesuai dengan yang diinginkan atau menggunakan setingan default yang

ada sesuai dengan detektor yang digunakan.

setelah seting diatur maka pencacahan dapat dilakukan pengukuran dilakukan dengan

cara mengklik tanda (start aquisition) pada bagian toolbar. Kemudian pencacahan

dimulai, lama pencacahan disesuaikan dengan resolusi peak yang diperoleh dalam

artian lama pencacahan bergantung dari jelas atau baiknya perolehan tinggi peak

apakah sudah cukup jelas atau tidak. Sebelum dilakukan pencacahan sumber terlebih

dahulu diletakkan didepan detektor.

Kalibrasi

Pengkalibrasian dilakukan dengan cara atau dengan langkah – langkah sebagai

berikut:

puncak – puncak energi dari sumber di tandai dan dicari titik centroidnya kemudian

nilai centroidnya dimasukkan ke kolom channel dan kolom value diisi dengan besar

energi spektrum yang telah diketahui sesuai dengan probabilitas masing – masing

energi yang kemudian dicocokkan dengan spektrum.

Gambar 14: tampilan kolom nilai kanal dan energi untuk kalibrasi

32

setelah memasukkan nilai kanal dan energi maka dapat dibuat plot kalibrasi pada

program ADMCA. Kemudian klik ok untuk memunculkan nilai energi pada sumbu x.

Setelah dilakukan pencacahan untuk semua sumber kemudian data berupa kanal dan

energi yang telah diketahui dicatat dan diproses melalui program Microsoft exel

untuk memperoleh nilai regresi dan persamaan linieritas antara kanal dan energi.

Penggunaan MS Exel

Pertama tama dilakukan penginputan data – data yang berupa data kanal dan energi

kemudian data diblok.

Setelah itu klik menu insert dan pilih plot scattering setelah muncul garis plot

kemudian garis plot diklik dan kemudian pilih menu layout dan klik menu tredline

dan pilih linier tredline kemudian klik kanan pada garis plot dan pilih format tredline

dan centang pilihan untuk memunculkan persamaan regresi dan nilai regresi

kemudian klik ok sehingga persamaan dan nilai akan tertampil pada plot.

metode selanjutnya yaitu membandingkan hasil perolehan khususnya dalam hal

resolusi bentuk spektrum dengan detektor semikonduktor lainnya.

33

BAB V

PEMBAHASAN

5.1. Alat yang digunakan

Pada kegiatan Kuliah Kerja Lapangan ini peralatan yang digunakan adalah

spektrometer sinar-X dan sinar gamma ini terdiri dari sumber tegangan, detektor,

pengolah data, penguat, komputer dan kabel – kabel konektor untuk menghubungkan

perangkat – perangkat elektronik ini.

Gambar 15:Susunan alat spektrometer sinar X

34

Tombol on/off

daya ke detektorsambungan menuju Amplifier

MCA,,pemroses sinyal, catu day, pembentuk penguat

komputer

detector CdTe

Penguat mula

Gambar 16:Pemroses pulsa digital, catu daya, pembentuk penguat, dan MCA bagian

depan dan belakang

Gambar 17: Detektor CdTe; penguat mula, kolimator, spacer dan tungsten

Spektrometer ini berfungsi untuk mendeteksi spektrum energi sinar X dan

sinar gamma yang dipancarkan oleh materi yang memancarkan radiasi. Penggunaan

dari spektrometer ini dimaksudkan untuk mengetahui besar energi yang dipancarkan

suatu material yang memancarkan radiasi yang mana energi ini sendiri dapat

digunakan untuk mengetahui dosis radiasi dari material tersebut. Penggunaan dari

spektrometer ini lebih dikhususkan untuk pengukuran spektrum energi

35

kolimator

spacer

tungsten sambungan daya

masukan daya ac keluaran osiloskop/analog

keluaran ke layar/monit

keluaran ke komputer

pentanahan

5.2. Bagian – bagian dari spectrometer sinar X dan gamma

5.2.1. Sumber Tegangan

Sumber tegangan pada spektrometer ini dihubungkan pada MCA (Multi

Channel Analyzer) yang mana pada MCA ini akan terjadi pembagian tegangan untuk

detector dan untuk perangkat elektronik itu sendiri yaitu MCA.

Sumber tegangan untuk perangkat elektronik disebut dengan catu daya dan

sumber tegangan untuk detektor disebut dengan sumber tegangan tinggi (High

Voltage Bias Supply) yang berfungsi untuk membuat lapisan – lapisan electron –

hole.

5.2.2 Detektor

Detektor yang digunakan pada alat ini yaitu detektor semikonduktor jenis

CdTe. Prinsip kerja dari detektor jenis ini yaitu:

Sinar X dan sinar gamma berinteraksi dengan atom CdTe untuk membentuk

pasangan elektron dan hole untuk setiap 4.43 eV energi yang hilang dari CdTe. Selain

bergantung pada energi radiasi yang datang, Kehilangan energi ini juga didominasi

oleh adanya efek fotolistrik dan hamburan Compton. Kemungkinan atau efisiensi dari

detektor untuk menghentikan radiasi datang dan membentuk pasangan elektron-hole

bertambah seiring dengan peningkatan ketebalan dari CdTe[1].

Kombinasi CdTe terdiri dari nomer atom 48-52 dengan jarak pita energi yang

cukup besar yaitu 1.47 eV, untuk dapat digunakan dalam pengoperasian dalam suhu

ruang. Probabilitas dari penyerapan fotolistrik tiap unit luas permukaan secara kasar

memiliki faktor antara 4-5 kali lebih tinggi dibanding germanium dan 100 kali lebih

besar dibanding silikon, untuk jenis energi sinar gamma tertentu[12].

Untuk mendukung pembentukan elektron-hole maka diperlukan tegangan

yang cukup tinggi. Tegangan yang terlalu tinggi pada pengoperasian dalam suhu

kamar dapat mengakibatkan kebocoran yang tinggi dan tidak dapat ditolerir yang

36

nantinya dapat mengakibatkan konsleting atau kegagalan. Oleh karenanya perangkat

detektor ini dilengkapi dengan pendingin sehingga kebocoran arus dapat dikurangi

dan memungkinkan digunakannya tegangan bias yang tinggi.

Pendingin termoelektrik ini mendinginkan CdTe dan masukan transistor FET

yang berfungsi untuk sensisitifitas penguatan mula. Pendinginan FET berfungsi untuk

mengurangi kebocoran arus dan mengurangi noise dari system elektronika[1].

5.2.3 Pengolah Data

5.2.3.1 Penganalisa Saluran Ganda (MCA)

Penganalisa saluran ganda ini berfungsi untuk mengubah tegangan menjadi

bentuk spektrum radiasi dari radioisotop yang mana spectrum ini merupakan hasil

distribusi cacahan pulsa terhadap tingkat energi yang kemudian ditampilkan pada

computer. Pada MCA terdapat alat yang disebut dengan diskrimator, yang mana alat

ini berfungsi sebagai pemisah sinyal masuk detektor dengan derau atau noise dari

perangkat elektronika.

5.2.3.2 Penguat Pulsa Linier

Penguat pulsa linier pada perangkat spektrometer ada dua bagian yaitu

penguat mula (Preamplifier) dan penguat akhir (amplifier).

Penguat mula berfungsi untuk mendapatkan sinyal yang dihasilkan oleh

detektor sebelum terpengaruhi atau terganggu oleh factor lingkungan yang dapat

menimbulkan gangguan dalam pengukuran. Pada perangkat ini FET dan preamplifier

diletakkan pada bagian yang sama dengan detector sehingga noise dari perangkat

elektronika tidak besar dan penempatan ini juga berfungsi untuk memperkecil sifat

parasitif dari kapasitansi pada daerah masukan.

Penguat akhir pada spektrometer ini terletak pada perangkat yang sama

dengan MCA. Fungsi dari penguat akhir ini yaitu untuk memperkuat sinyal dari

37

penguat mula dan mengubahnya melalui penguatan dan pembentukan pulsa agar

pulsa yang ada dapat mencukupi untuk pengukuran dan analisa lebih lanjut.

5.2.4 Pengubah Sinyal Analog ke Digital

Pengubah Sinyal analog ke digital berfungsi untuk mengubah sinyal analog

dari penguat menjadi besaran digital. Informasi yang berasal dari ADC berupa jumlah

cacahan pada masing- masing saluran yang kemudian diproses dan ditampilkan pada

monitor.

5.2.5 Komputer

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur

yang telah dirumuskan. Komputer berfungsi sebagai pemproses data cacahan untuk

tiap – tiap saluran dan juga berfungsi sebagai penampil hasil cacahan dan spektrum

dari energi radiasi.

5.2.6 Kolimator

Kolimator berfungsi untuk mengumpulkan pancaran radiasi agar resolusi

puncak radiasi yang tertampil lebih baik (sempit).

5.3 Sumber Radiasi

Untuk mendapatkan kalibrasi energi maka perlu dilakukan pengukuran energi

dari sumber radiasi minimum dua sumber radiasi pada percobaan ini digunakan

empat sumber radiasi yaitu Am-241, Ba-133, Cs-137, dan Eu-152 yang mana

keseluruhan sumber radiasi ini merupakan sumber radiasi yang memancarkan sinar-X

dan sinar gamma

5.3.1 Amerisium 241

Amerisium merupakan unsur trans uranium yang ditemukan ke-empat. Sifat

dari amerisium yaitu berkilau putih dan keperak – perakan, mudah ditempa.

Amerisium harus ditangani dengan hati – hati guna menghindari kontaminasi.

38

Aktifitas partikel alfa dari Am-241 tiga kali lebih besar dibanding radium. Apabila

menangani beberapa gram amerisium, maka aktifitas gammanya dapat menimbulkan

bahaya paparan radiasi yang serius. Amerisium memiliki waktu paruh yang relatif

panjang yaitu 432.2 tahun. [10]

5.3.2 Barium 133

Barium termasuk logam berat yang berwarna putih perak seperti timah.

Barium alami merupakan campuran dari tujuh isotop stabil, yang mana kelimpahan

barium sangat tinggi dialam. Barium 133 memiliki waktu paruh selama 10.51 tahun.

[3]

5.3.3 Cesium 137

Merupakan isotop radioaktif cesium yang dibentuk sebagai produk fisi oleh

fisi nuklir. Cesium memiliki waktu paruh sepanjanng 30.1 tahun dan ia memancarkan

radiasi beta menjadi isomer nuklir tak stabil, cesium bersifat sangat reaktif.[4]

5.3.4 Euripium 152

Euripium memiliki waktu paruh 13.516 tahun. Eribium tidak dapat

memancarkan radiasi beta. europium diproduksi melalui fisi nuklir.[5]

Gambar 18: sumber radiasi

39

5.4 Kalibrasi Energi

Spektrometer sinar X dan gamma merupakan suatu metoda pengukuran

spectrum sinar X dan gamma yang bersifat relatif, oleh karena sifatnya ini maka

terlebih dahulu perlu dilakukan pengkalibrasian dengan menggunakan sumber standar

radioaktif yang energinya telah diketahui.

Setiap energi pancaran radiasi sinar X dan gamma akan menunjukkan puncak

yang bersesuaian dengan besar radiasi energi sinar X dan gamma yang dipancarkan

dari sumbernya dan bersesuaian juga dengan nilai kemungkinan (probabilitas) energi

tersebut.

Pulsa dari detektor akan diperkuat dengan amplifier, yang mana tinggi pulsa

yang dihasilkan akan setara dengan sinar X dan gamma yang menumbuk detektor.

Kemudian MCA akan mengumpulkan tiap cacahan yang memiliki tinggi sama yang

kemudian akan didata dalam satu salur dengan nomer tertentu. Dengan demikian

maka nomer salur dari penganalisis ganda akan sebanding dengan energi radiasi sinar

X dan gamma.

Untuk dapat mengkalibrasi nomer salur maka perlu dilakukan pengukuran

beberapa sumber standar yang telah diketahui nilai energinya. Dalam hal ini sumber

yang digunakan adalah Am-241, Ba-133, Cs-137, dan Eu-152. Setelah dilakukan

pengukuran maka diperoleh data sebagai berikut:

Sumber Kanal Energy

(KeV)

FWHM Kelimpahan

(%)

Kondisi

sumber

Keterangan Jenis

radiasi

Am-

241

83.01 13.9 2.493 13.3 Padat Dengan

kolimator

Sinar-X

105.5 17.8 2.400 19.4 Sinar-X

123.71 20.8 2.566 4.9 Sinar-X

155.59 26.3 2.259 2.4 Gamma

350.09 59.5 3.233 35.9 Gamma

40

Ba-133 182.24 30.97 3.870 24.6 padat Dengan

kolimator

Sinar-X

206.31 35.2 2.684 8.84 Sinar-X

475.74 81 3.966 38.0 Gamma

Eu-152 235.12 40.12 5.362 38.0 Cair Tanpa

kolimator

Sinar-X

267 45.5 2.637 14.8 Sinar-X

Cs-137 189.39 32.19 4.022 3.68 Cair Tanpa

kolimator

Sinar-X

214.37 36.5 3.146 1.34 Sinar-X

Setelah diperoleh data –data seperti diatas maka kemudian dilakukan pemplotan nilai

energi terhadap nomer salur dengan menggunakan program Microsoft office excel

maka diperoleh grafik hubungan linier antara energi dan nomor salur berikut dengan

persamaan regresinya yang diberikan sebagai berikut:

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

f(x) = 0.170825495495282 x − 0.18337606249149R² = 0.999965814691562

No Saluran

Ener

gi (K

eV)

Gambar 20: kalibrasi antara enrgi dan nomor salur/kanal

41

Dari perolehan grafik ini dapat dilihat bahwa detektor jenis CdTe ini memiliki

kelinieran yang baik, hal ini ditunjukkan dengan nilai regresi yang bernilai satu.

Dengan diperolehnya persamaan regresi maka nilai energi dapat diperoleh dengan

memasukkan nilai x yang dalam hal ini adalah nomor salur. Bentuk umum persamaan

tersebut yaitu:

Y = Ax-B

Dari data yang diperoleh dapat dilihat bahwa kolimator memiliki peranan

dalam pembentukan citra atau peningkatan kualitas resolusi puncak energi hal ini

dapat dilihat melalui nilai lebar setengah puncaknya (FWHM), yang mana pada

sumber standar yang dalam pengukurannya menggunakan kolimator memiliki lebar

setengah puncak yang relative lebih kecil dibanding dengan pengukuran tanpa

kolimator. Perbedaan ini dapat terjadi karena rangkaian elektronik dan detektor

terlalu sibuk dalam pengolahan sinyal yang masuk, sehingga kesalahan yang terjadi

dapat diakibatkan oleh kehilangan cacah, efek penjumlahan, waktu mati, serta factor-

factor lainnya ketika melakukan pengukuran tanpa kolimator.[14]

Dari data yang diperoleh dapat dilihat pula sebagian besar energi yang

tertangkap dari sumber oleh detektor merupakan jenis radiasi energi sinar X dan

radiasi energi sinar gamma energi rendah yaitu dibawah 100KeV. Hal ini dikarenakan

daerah kerja detektor CdTe berada dibawah 100 KeV yang mana detektor jenis ini

sangat sensitif pada radiasi energi sinar X dan gamma energi rendah. Hal ini

ditunjukkan oleh grafik efisiensi detektor terhadap energi berikut:

42

Gambar 21: efisiensi detector CdTe terhadap energi

dari kurva dapat dilihat bahwa kerja detektor CdTe sangat baik pada pendeteksian

energi rendah dengan efisiensi yang tinggi akan tetapi ketika pengukuran dilakukan

pada daerah energi diatas 100 KeV maka muncul noise atau gangguan pengukuran

yang diakibatkan oleh menurunnya efisiensi efek foto listrik dan interaksi total

sehingga akibat absorpsi sehingga backgroundnya menjadi tinggi dan mengakibatkan

resolusi energinya menurun.

5.5 Perbandingan resolusi Detektor CdTe dengan Detektor HpGe dan Silikon

Berikut diberikan gambar perolehan spektrum dengan menggunakan detektor HpGe

dan CdTe serta silicon serta perbandingan perolehan spektrum oleh tiga detektor ini.

Gambar 22: hasil spektrum Eu-152 menggunakan detektor HpGe

43

Gambar 23: hasil spektrum Eu-152 dengan menggunakan detektor CdTe

melihat dari 2 spektrum ini dapat dilihat bahwa pengukuran spektrum dengan

menggunakan detektor HpGe memiliki resolusi yang lebih baik hal ini ditunjukkan

dengan bentuk puncak yang jauh lebih sempit dibandingkan dengan perolehan

puncak oleh detektor CdTe. Selain itu energi yang tertangkap oleh detektor HpGe

memiliki range yang jauh lebih lebar dibandingkan dengan perolehan spektrum

energi oleh CdTe, yang mana energi yang terukur oleh HpGe yaitu energi Eu-152

untuk seluruh energi yang tertera pada tabel energi Eu-152. Sedangkan CdTe hanya

mampu mendeteksi energi pada 40,118 Kev; 45,5 KeV; dan 121,78 Kev yang mana

untuk energi 121,78 resolusi puncak yang dihasilkan sangat buruk.

Gambar 24: perbandingan hasil spektrum detektor CdTe dan Silikon

44

40,12 Kev

45,5 KeV

Spektrum diatas menunjukkan perbandingan resolusi spektrum antara detektor

silikon dan CdTe untuk Amerisium 241, melalui gambar dapat dilihat bahwa bentuk

spektrum Cdte jauh lebih lebar dibandingkan bentukkan spektrum oleh detektor

silikon. Diantara detektor HpGe, silikon dan CdTe detektor CdTe lah yang memiliki

resolusi paling buruk. Hal ini dikarenakan probabilitas penyerapan fotolistrik CdTe

lebih tinggi dibanding HpGe dan silikon yaitu 4-5 kali lebih besar dari HpGe dan

100 kali lebih tinggi dibanding silikon. Faktor penyerapan fotolistrik inilah yang

nantinya akan mengurangi efisiensi dari penggunaan detektor CdTe ini, yang mana

pada detektor semikonduktor proses atau peristiwa yang memegang peranan penting

dalam penyerapan total dari pancaran energi adalah fotolistrik. Pada penyerapan

fotolistrik foton berinteraksi dengan ikatan elektron dan seluruh energi foton diserap.

Elektron dilemparkan dari atom dengan energi Ee secara aprokmasi sama dengan

Ee=Eλ−Eb

dimana Eb merupakan energi ikat. Energi sekecil apapun akan disampaikan ke atom

yang bersangkutan, seperti yang tergambarkan pada persamaan diatas. Meskipun

interaksi terjadi pada ruang vakum, elektron yang terlepas akan diperlambat dalam

material tetangganya dan diserap olehnya[11].

45

BAB VI

PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Spektrometer sinar-X merupakan alat untuk mendeteksi spektrum energi sinar

X dan sinar gamma yang dipancarkan oleh materi yang memancarkan radiasi. Pada

alat ini detektor yang digunakan adalah semikonduktor CdTe, yang mana detektor ini

bersifat sensitif terhadap energi sinar-X dan sinar gamma dengan energi rendah.

Sinar -X dan sinar gamma berinteraksi dengan atom CdTe untuk membentuk

pasangan elektron dan hole untuk setiap 4.43 eV energy yang hilang dari CdTe.

Selain bergantung pada energi radiasi yang datang, Kehilangan energi ini ini juga

didominasi oleh adanya penyerapan fotolistrik oleh materi sekitar serta efisiensi dari

efekfotolistrik yang berkurang.

Peralatan spektrometer sinar-X dan sinar gamma ini terdiri dari sumber

tegangan, detector, pengolah data, penguat, computer dan kabel – kabel konektor

untuk menghubungkan perangkat – perangkat elektronik ini.

Spektrometer Sinar-X ini memiliki linieritas yang baik yang mana hal ini

berarti keakuratan pengukuran energy sinar-X dan gamma energy rendah cukup

akurat, detector jenis ini memiliki resolusi yang lebih buruk dibanding dengan

detector jenis HpGe dan SiLi yang mana hal ini dikarenakan factor penyerapan

fotolistrik pada CdTe lebih tinggi dibandingkan dengan HpGe dan SiLi.

6.2 Saran

Spektrometer sinar-X dengan detector CdTe sebaiknya digunakan hanya

untuk mengukur spektrum energi sinar-X dan gamma rendah, karena alat ini memiliki

resolusi yang baik untuk pengukuran energi tingkat rendah. Sebaliknya apabila

digunakan untuk pengukuran energi yang tinggi(diatas 100Kev) maka hasil spektrum

akan menjadi buruk.

46

DAFTAR PUSTAKA

[1] Amptek Inc. 2008. Operating Manual XR-100T CdTe X-Ray Detector and

Preamplifier With PX4 Digital Pulse Processor and Power Supply. Amptek

Inc.USA

[2] Anonim. http://ceeraia.blog.uns.ac.id/2010/05/04/detektor-sintilator-naitl/. diakses

tanggal 28 agustus 2010

[3] Anonim. http://en.wikipedia.org/wiki/Barium. diakses tanggal 28 agustus 2010

[4] Anonim. http://en.wikipedia.org/wiki/Caesium-137. diakses tanggal 28 agustus

2010

[5] Anonim. http://en.wikipedia.org/wiki/Europium. diakses tanggal 28 agustus 2010

[6] Anonim. http://id.wikipedia.org/wiki/Ionisasi. diakses tanggal 28 agustus 2010

[7]Anonim. http://www.infonuklir.com/readmore/read/iptek_nuklir/atom_dan_

radiasi/16eqqj-1/Bagaimana %20mengukur%20radiasi. diakses tanggal 6 oktober

2010

[8] Anonim. http://staff.undip.ac.id/fisika/ekohidayanto/files/2009/12/08-deteksi-

radiasi.pdf. diakses tanggal 15 agustus 2010

[9] Anonim. www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Pengukuran_Radiasi/_ private/

Prinsip% 20Dasar .pdf. diakses tanggal 8 agustus 2010

[10] Anonim. www.chem-is-try.org/tabel_periodik/amerisium/. diakses tanggal 28

agustus 2010

[11] Debertin,klaus, 1988, Gamma and X-Ray Spektrometry With Semiconductor

Detectors, Physical Science and Engineering. Division Elsevier Science

Publishers, Amsterdam

47

[12] Knoll, Glenn F. 1989. Radiation Detection and Measurement. John Wiley &

Sons. Canada.

[13] Sordo,Stefano Del. 2009. Progress in the Development of CdTe and CdZnTe

Semiconductor Radiation Detector For Astrophysical and Medical

Applications.Sensors.3491-3526.

[14] Wijono, dan Rosdiani. 2006. Kalibrasi Energi dan Efisiensi Detektor HpGe

Model Gc1018 Pada Rentang Energi 121 Sampai 1408 keV Dengan Sumber

Standar Eu-152 LMRI. Prosiding pertemuan dan presentasi ilmiah fungsional

teknis non peneliti.

48