LAPORAN PERCOBAAN INTI

PERBEDAAN PROTEKSI RADIASI ANTARA

ALUMUNIUM (Al) dan TIMBAL (Pb)

Disusun Oleh:

KELOMPOK 2

Mela Yusvarina ( 12306141002)

Siti Khoerunisa (12306141014)

Mahmudah S (12306141031)

Rahmat Yudha K (12306141037)

Retno Damayanti (12306141039)

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Radiasi dari suatu bahan raioaktif tidak dapat dilihat oleh manusia. Jika radiasi

mengenai tubuh manusia, ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi: berinteraksi dengan

tubuh manusia, atau hanya melewati saja. Jika berinteraksi, radiasi dapat mengionisasi

atau dapat pula mengeksitasi atom. Setiap terjadi proses ionisasi atau eksitasi, radiasi

akan kehilangan sebagian energinya. Energi radiasi yang hilang akan menyebabkan

peningkatan temperatur (panas) pada bahan (atom) yang berinteraksi dengan radiasi

tersebut. Dengan kata lain, semua energi radiasi yang terserap di jaringan biologis

akan muncul sebagai panas melalui peningkatan vibrasi (getaran) atom dan struktur

molekul. Ini merupakan awal dari perubahan kimiawi yang kemudian dapat

mengakibatkan efek biologis yang merugikan. (www.efek.radiasi.com)

Untuk mengurangi dampak radiasi di sekeliling kita ,perlu adanya suatu bahan

penghalang yang mampu mengurangi jumlah radiasi ke tubuh kita. Dalam percobaan

ini, dilakukan cacah radiasi menggunakan detector Geiger Muller dan variasi

ketebalan bahan penghalang. Percobaan ini bertaan untuk mencari nilai atenuasi suatu

bahan.

B. Tujuan

1. Untuk mengetahui hubungan ketebalan bahan (Al dan Pb) terhadap cacah radiasi

sinar ϒ.

2. Untuk menentukan koefisien abasorbsi (atenuasi) alumunium dan timbal.

3. Untuk menentukan bahan terbaik antara Al dan Pb sebagai absorbter radiasi sinar

gamma.

C. Alat dan bahan

1. Satu set detektor geiger muller

2. Pengeras suara counter bejana tipis

3. Penjepit tabung counter

4. Lempeng timbal (Pb) dan alumunium (Al) dengan berbagai ketebalan

5. Penjepit

6. Sumber radioaktif Sr 90

D. Langkah Kerja

Skema percobaan

1. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan

2. Menset alat dan bahan sperti skema diatas

3. Menentukan cacah latar

4. Mencacah radiasi sinar gamma dengan memvariasi ketebalan bahan penghalang

5. Membuat grafik hubungan antara ketebalan bahan dengan cacah radiasi.

6. Menentukan nilai atenuasi bahan.

BAB II

DASAR TEORI

1. Radiasi

Radiasi dari bahan radioaktif tidak dapat dilihat dengan mata biasa, sehingga untuk

mendeteksinya harus digunakan alat. Alat yang dapat mendeteksi radiasi disebut detektor

radiasi. Salah satu jenis detektor radiasi yang pertama kali diperkenalkan dan sampai saat

ini tetap digunakan adalah detektor ionisasi gas. Detektor ini memanfaatkan hasil interaksi

antara radiasi dengan gas yang dipakai sebagai detektor. Radiasi yang masuk ke dalam

detektor dapat mengakibatkan terlepasnya electron-elektron dari atom gas, sehingga

terbentuk pasangan ion positif dan ion negatif. Karena bahan detektornya berupa gas maka

detektor radiasi ini disebut detektor ionisasi gas.

Pencacah GM dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan  partikel α,β, dan ϒ.

Pencacah silinder terbuat dari dua bagian, tabung dan pencacah seperti pada gambar 1.1.

Tabung tersebut berbentuk silinder terbuat dari bahan gelas yang bagian dalamnya dilapisi

lapisan logam yang berfungsi sebagai katoda. Sepanjang sumbu di tengah tabung terdapat

kawat logam halus yang berfungsi sebagai anoda. Antara anoda dan katoda diberi tegangan

tinggi. Di dalam tabung berisi gas mulia (argon atau helium) bertekanan rendah kira-kira 10

cmHg atau gas poliatomik (alkohol atau quenching gases) bertekanan kira-kira 1 cmHg.

Salah satu ujung tabung (end window) tertutup oleh bahan mika yang tipis. Melalui ujung

tabung tersebut  partikel-partikel α,β, dan ϒ masuk ke dalam tabung, kemudian

mengionisasikan atom-atom gas di dalamnya. Ion-ion positif yang terjadi akan bergerak ke

katoda, sedang ion-ion negatif bergerak ke anoda. Bila ion-ion tersebut sampai anoda dan

katoda maka terjadilah pulsa-pulsa. Pulsa tersebut kemudian diteruskan ke pencacah untuk

dihitung. Pencacah akan “menghitung” setiap kali radiasi mengionisasi gas.

Radiasi adalah pancaran energy dari suatu sumber energy ke lingkungannya. Radiasi

tidak dapat dideteksi oleh indra manusia, sehingga untuk mengenalinya diperlukan suatu

alat bantu pendeteksi yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa jenis detektor

yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis radiasi

tertentu yaitu detektor alpha, detektor gamma, detektor neutron, dll. Radiasi dapat

berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain.

Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian digunakan sebagai dasar untuk

membuat detektor radiasi.

Gambar 1. Radiasi α, β dan ɣ

Beberapa jenis radiasi dari radioaktif, yaitu radiasi alpha, betha dan gamma. Radiasi

alpha pada umumnya dipancarkan oleh elemen berat, yaitu unsure yang nilai massanya

besar, tetapi tenaga ikatnya rendah. Radiasi alpha ini daya jangkauannya atau daya

tembusnya sangat rendah sekali. Hal ini disebabkan karena radiasi alpha bermassa 4 dan

bermuatan positif, padahal di alam banyaj sekali electron bebas yang bermuatan negative,

sehingga mudah sekali dihentikan oleh elketron-elektron tersebut. Geraknya lambat karena

massanya 4 (relatif berat). Radiasi alpha memiliki jangkauan di udara yang sangat pendek,

sekitar 2-3 cm, sehingga untuk perlindungan diri (proteksi radiasi) terhadap radia alpha bisa

dihentikan dengan menutup memakai sehelai kertas.

Radiasi beta sebenarnya ada dua macam, yaitu Beta min dan Beta plus yang keduanya

memilki sifat berlainan. Pemakaina mindan plus adalah untuk menyatakan muatan listrik

yang dibawa oleh zarah radiasi beta.ditinjau darisegi struktu atomnya, radiasi beta min ini

terjadi pada atom yang kelebihan electron. Radiasi beta min pada umumnya disertai juga

dengan radiasi gamma. Radiasi beta plus serupa dengan pancaran elktron positif atau

positron dari inti atom. Radiasi beta plus terjadi pada atom yang kelebihan potron.

(sumber: Sita Ari Imamah/ academia edu/ Fisika_Dasar_2_-_Dasar_teori_bab_Radioaktif)

2. Radiasi Sinar Gamma

Hukum Kuadat Balik

Hukum kuadrat balik merupakan besarnya suatu kuantitas atau kekuatan fisika

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber pemancarnya. Umumnya berlaku

ketika suatu gaya, energi, atau kuantitas kekal lainnya dipancarkan secara radial dari

sumbernya. Dalam hal ini radiasi gamma dari sumber radiasi terpancar ke segala arah,

intensitas radiasi gamma di suatu titik akan menjadi lemah karena berbanding terbalik

dengan kuadrat jaraknya dari sumber radiasi. Untuk radiasi gamma yang mempunyai

aktivitas 1 Currie, persentase paparan radiasinya pada titik yang berjarak 1 m disingkat

rhm (Rontgen per jam pada jarak 1 m), yang disebut juga konstanta gamma.

Penyerapan Radiasi Sinar Gamma

Jika radiasi gamma dengan intensitas tertentu menembus bahan penahan, maka

intensitas radiasinya akan berkurang secara eksponensial sebanding dengan tebal bahan

penahan. Koefisien pengurangan intensitas radiasi gamma yang berenergi antara 1-3 MeV

tidak berubah karena tebal bahan, sehingga dapat dianggap bahwa kemampuan

penahanan hanya berkaitan dengan rapat jenis materi.

Koreksi Hamburan

Pengurangan intensitas radiasi apabila melalui suatu materi, berlaku ketika berkas

radiasi sejajar melewati celah bahan penahan. Radiasi yang terhambur dalam materi akan

menjadi banyak bila bahan penahan semakin tebal. Sehingga, intensitas yang dihasilkan

akan lebih rendah daripada intensitas radiasi yang dihitung dengan hukum eksponensial.

Pengaruh radiasi yang telah terhambur dikoreksi menggunakan koefisien build up.

Koefisien build up bergantung pada energi radiasi, tebal materi yang dilewati dan

geometri sumber radiasi.

3. Strotium

a. Sifat Kimia dan Fisika Strotium

Strotium merupakan logam alkali tanah lunak dan berwarna perak kekuningan.

Strotium memiliki tiga bentuk kristal alatropik dengan sifat fisik dan kimia mirip

dengan kalium dan barium. Unsur uni cepat bereaksi dengan air dan udara sehingga

harus disimpan dalam wadah yang tidak memungkinkan kontak dengan air dan udara.

Ketika berinteraksi dengan udara, maka strotium akan menghasilkan strotium oksida

dan strotium nitrida. Strotium umumnya terjadi di alam, berkontribusi terhadap sekitar

0,0034% dari semua batuan beku dan hadir dalam bentuk mineral SrSO4 dan SrSO3

b. Penggunaan strotium

Strotium memiliki penggunaan mirip dengan bahan kalium dan barium. Namun

jarang digunakan karena biayanya yang tidak murah. Penggunaan utama senyawa

Strotium adalah dalam pyrotecnic (untuk memunculkan warna merah cemerlang

dalam kembang api dan flare). Selain itu manfaat lainya yaitu untuk menghilangkan

udara atau gas lain yang tertinggal dalam vakum. Meskipun strotium ini merupakan

isotop radioaktif berbahaya, namun memiliki banyak manfaat dalam kehidupan.

Radiasi tertinggi yang dipunyainya dapat menghasilkan arus listrik sehingga

digunakan dalam kendaraan ruang angkasa, stasium cuaca terpencil dan pelampungan

navigasi.

c. Efek Kesehatan dan Dampak Lingkungan Strotium

Senyawa strotium yang tadinya tidak dapat larut dalam air dapat menjadi larut

dalam air sebagai hasil dari reaksi kimia. Senyawa-senyawa yang larut dalam air

menjadi ancaman yang lebih besar dari pada bentuk padatan.meskipun hanya sedikit

unsur yang mencemari air minum ini akan sangat berbahaya. Efek dari radiasi stritium

pada anak akan menimbulkan masalah dalam pertumbuhan tulang. Selain itu juga

dapat menyebabkan anemia dan kekurangan oksigen. Dalam konsentrasi yang sangat

tinggi dapat menyebabkan kanker dan mutasi gen.

Dalam lingkungan radiasinya dapat mencemari udatra, air, batuan dan

tanah.Senyawa strotium pada udara vbiasanya dihasilkan dari pembakaran batu bara

dan minyak bumi. Elain itu juga dari kebocoran radioaktif dan pengujian bom nukllir.

(sumber: AMAZINE online knowledge:Sifat, Kegunaan dan Efek Kesehatanya)

4. Bahan alumunium dan Timbal

a. Alumunium

Aluminium adalah logam yang ringan dan cukup penting dalam kehidupan

manusia. Aluminium merupakan unsur kimia golongan IIIA dalam sistim periodik unsur,

dengan nomor atom 13 dan berat atom 26,98 gram per mol (sma). Di dalam udara bebas

aluminium mudah teroksidasi membentuk lapisan tipis oksida (Al2O3) yang tahan

terhadap korosi. Aluminium juga bersifat amfoter yang mampu bereaksi dengan larutan

asam maupun basa.

b. Timbal

Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam.Dalam bahasa

ilmiahnya dinamakan Plumbum, dan logam ini disimbolkandengan Pb. Logam ini

termasuk kedalam kelompok logam-logam golonganIV-A pada tabel periodik unsur

kimia. Mempunyai unsur atom (Na)82 dengan bobot atau berat atom (Ba)207,2.

5. Atenuasi Bahan

Peristiwa absorbsi adalah saat energy radiasi beta mengenai medium. Berbeda dengan

radiasi partikel bermuatan (a atau b), daya tembus radiasi gamma dan sinar-X sangat

tinggi bahkan tidak dapat diserap secara keseluruhan.

Gambar 2. Penyerapan Radiasi Gelombang Elektromagnetik

Bila sinar γ dijatuhkan pada suatu bahan, sinar akan berinteraksi dengan  bahan

melalui efek fotolistrik, efek Compton, atau efek terjadinya pasangan ion. Efek-efek

tersebut mungkin terjadi bersama-sama, mungkin juga hanya satu atau dua dari tiga efek

tersebut, bergantung pada energi sinarnya. Interaksi antara sinar γ dengan bahan tersebut

menyebabkan berkuran gnya intensitas sinar secara eksponensial, menurut :

Hubungan antara intensitas radiasi yang datang (I0) dan intensitas yang

diteruskan (Ix) setelah melalui bahan penyerap setebal x adalah sebagai berikut.

I=I 0 e−μt (1)

μ adalah koefisien serap linier bahan terhadap radiasi gamma dan sinar-X. μ

sangat dipengaruhi oleh jenis bahan penyerap, nomor atom (Z) dan densitas (r) serta

energi radiasi yang mengenainya. Nilai tebal bahan penyerap dapat dalam satuan

panjang (mm ; cm) ataupun dalam satuan massa persatuan luas (gr/cm2). Terlihat bahwa

persamaan (1) di atas merupakan persamaan eksponensial seperti persamaan peluruhan

radioaktif sehingga dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 3. Kurva intensitas radiasi yang diteruskanoleh bahan penyerap

Bila di peluruhan radioaktif dikenal istilah waktu paro, disini terdapat istilah tebal

paro (HVL = half value layer) yaitu tebal bahan yang dapat menyerap separo dari intensitas

mula-mula atau intensitas yang diteruskan tinggal separonya. Istilah lain adalah TVL (tenth

value layer) yaitu tebal bahan yang dapat menyerap 90% intensitas mula-mula atau intensitas

yang diteruskan tinggal sepersepuluh (10%) nya. Nilai HVL dan TVL suatu bahan ditentukan

dari koefisien serap linier (μ) nya dengan persamaan berikut.

HVL=0,693μ

;TVL=2,303μ

(2)

Perhitungan intensitas radiasi yang masih diteruskan setelah melalui suatu bahan

penyerap (penahan radiasi) lebih mudah bila menggunakan konsep HVL dan TVL ini

dibandingkan harus menggunakan persamaan dasarnya

I x=( 12 )

n

I 0 ; I x=( 110 )

m

I 0 (3)

Dimana n adalah jumlah HVL (x / HVL) sedangkan m adalah jumlah TVL (x / TVL).

BAB III

DATA DAN PEMBAHASAN

Data hasil percobaan

A. Cacah latar

B. Alumunium

Nomer

Ketebalan bahan alumunium(mm)

01.10 mm

2.55 mm

3.85 mm

4.95 mm

6.05 mm

1 731 89 9 7 3 32 715 97 9 6 2 63 679 87 6 2 2 6

Nomwe N-latar1 52 33 44 25 26 57 28 29 3

10 211 2

Rata-rata 2.909091

4 697 68 8 2 4 65 718 84 8 8 8 46 673 90 5 5 7 17 712 74 10 4 6 38 697 70 10 4 4 29 649 86 10 9 2 3

10 731 82 6 3 3 7Rata-rata 700.2 82.7 8.1 5 4.1 4.1

Ketebalan bahan(mm)

N-N0

(cacah/10s)0 697.2909

1.1 79.790912.55 5.1909093.85 2.0909094.95 1.1909096.05 1.190909

Dianalisis menggunakan origin

Grafik Hubungan antara Ketebalan alumunium dengan cacah radiasi/10 s

y= y0+ Ae−μx

y= y0+ Ae−1

tx

koefisien atenuasi→ μ=1t

μ= 1t 1

= 10,50775

=¿1.970443/mm

C. Timbal

NomerKetebalan bahan(mm)

0 1.45 2.45 3.75 6.25 8.251 731 6 3 2 2 52 715 3 5 2 4 33 679 6 3 7 2 24 697 5 3 1 4 65 718 6 1 1 2 26 673 2 5 3 3 17 712 5 2 1 0 18 697 4 6 7 2 39 649 4 3 2 2 4

10 731 2 3 4 5 2

Rata-rata 700,24.3 3.4 3 2.6 2.9

Ketebalan

N-N0

(cacah/

bahan(mm) 10s)

0697.290

9

1.451.39090

9

2.450.49090

9

3.750.09090

9

6.25-

0.30909

8.25-

0.00909

Grafik Hubungan antara Ketebalan timbal dengan cacah radiasi/10 s

y= y0+ Ae−μx

y= y0+ Ae−1

tx

koefisien atenuasi→ μ=1t

μ= 1t 1

= 10,23352

=¿4.282288/mm

Berdasarkan analisis data diatas,diketahui bahwa nilai koefisien serapan bahan alumunium

lebih besar dibandingkan dengan timbal. Karena intensitas yang diteruskan merupakan fungsi

exponensial ¿ I 0 e−μt . Sehingga semakin besar koefisien serapan (μ) semakin kecil intensitas yang

teruskan. Dengan kata lain semakin kecil intensitas yang diteruskan maka semakin banyak radiasi

yang diserap oleh bahan tersebut.

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1. Hubungan antara ketebalan bahan dan cacah radiasi merupakan fungsi eksponensial

Grafik Hubungan antara Ketebalan alumunium dengan cacah radiasi/10 s

Grafik Hubungan antara Ketebalan timbal dengan cacah radiasi/10 s

2.

Nilai koefisien absorpsi alumunium ¿ μ=1.970443/mm

Nilai koefisien absorpsi timbal = μ=4.282288/¿/mm

3. Bahan yang bagus untuk menyerap radiasi adalah timbal karena koefisien absorpsinya

lebih besar sehingga daya absorpsi terhadap radiasinya lebih banyak.

DAFTAR PUSTAKA

Yusman Wiyatmo,M.Si.2015. Petunjuk Praktikum Fisika Inti.Yogyakarta:Jurusab

pendidikan Fisika UNY.

Sita Ari Imamah.2014. Radioaktif. http:/ academia edu/ Fisika_Dasar_2_-

_Dasar_teori_bab_Radioaktif). Diakses pada tanggal 22 Mei 2015 pukul 10.00.