I. Judul Praktikum1. Spektroskopi gamma2. Penentuan Efisiensi Detektor Geiger Muller3. Hukum Kuadrat Terbalik4. Dead Time Detektor

 II. Latar Belakang

Pengetahuan tentang inti isotop radioaktif dapat diperoleh dengan menganalisa partikel – partikel yang dipancarkan oleh inti tersebut. Analisa ini diantaranya digunakan untuk mengetahui informasi jenis partikel radiasi, arah gerak, kecepatan, momentum atau tenaga, muatan, massa serta spin. Dengan demikian, untuk mengetahui informasi tentang partikel radiasi, diperlukan suatu eksperimen menggunakan peralatan deteksi radiasi. Namun sayangnya, semua informasi ini tidak dapat diperoleh jika hanya menggunakan satu jenis peralatan deteksi. (Suharyana et all 2002)

Detektor merupakan suatu alat yang dapat memberikan informasi mengenai radiasi suatu isotope dengan cara melihat cacahan atau aktivitas radiasi yang dikeluarkan oleh sebuah isotope. Dan sebgaimana yang telah diketahui bahwa suatu alat tertentu pastilah memiliki tingkat kualitas tertentu, begitu pula dengan detektor radiasi Geiger-Muller. Detektor ini memiliki tingkat keakuratan pengukuran atau yang lebih sering disebut efisiensi. Beberapa faktor yang menyebabkan munculnya efisiensi detektor Geiger-Muller adalah jarak sumber radiasi dengan detektor dan sudut ruang, dan lebar  window dari detektor. Oleh karena itu dilakukanlah praktikum mengenai efisiensi detector, agar mahasiswa dapat mengitung tingkat efisiensi dari suatu detector Geiger-Muller.

Detektor Geiger-Muller juga mempunyai sifat yang mendasar pada pengukuran pulsa-pulsa elektrik yang terbentuk dari radiasi yang disebabkan oleh suatu sumber radiasi. Detektor Geiger-Muller mempunyai selang waktu saat radiasi masuk ke detektor untuk menjadi pulsa yang diperlihatkan pada layar digital counter. Selain dalam detektor dari sifat-sifat radiasi terhadap jarakpun juga terdapat suatu hukum kuadrat terbalik yang mengkaitkan antara cacah radiasi dengan jarak detektor ke sumber radioaktif.

Tidak hanya Geiger Muller yang dijadikan sebagai detektor, tetapi juga digunakan detektor NaI(Tl). Dalam detektor tersebut akan dihasilkan sebuah spektrum yang dapat dianalisa bagaimana kejadian yang terjadi saat muncul spektrum. Spektrum tersebut yang dapat dianalisa dan dapat ditemukan hasil yang berkelanjutan.

III. Tujuan Praktikum

1. Mengetahui spectrum Cs-137 dan Co-602. Menentukan nilai efisiensi detector dengan sumber radiasi Cs-137 dan Co-603. Menentukan hubungan grafik antara jarak kuadrat terbalik dengan nilai cacahnya4. Menentukan dead time dari suatu detector

IV. Dasar TeoriSejak ditemukan detektor radiasi pengion oleh Hans Geiger pada tahun 1908, kemudian

tahun 1928 disempurnakan oleh Walther Mueller menjadi tabung detektor Geiger-Mueller yang konstruksinya sederhana dibandingkan dengan jenis detektor yang lain. Detektor Geiger-Mueller terdiri dari suatu tabung logam atau gelas dilapisi logam yang biasanya diisi gas seperti argon, neon, helium atau lainnya (gas mulia dan gas poliatomik) dengan perbandingan tertentu.

Pencacah Geiger, atau disebut juga Pencacah Geiger-Müller merupakan salah satu jenis detektor isian gas yang bekerja berdasarkan prinsip ionisasi oleh radiasi yang masuk terhadap molekul yang berada dalam detektor. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta. Sensornya adalah sebuah tabung Geiger-Müller, sebuah tabung yang diisi oleh gas yang akan bersifat konduktor ketika partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak bisa digunakan untuk mendeteksi neutron.

Cara kerja dari Detektor ini adalah Tegangan diberikan antara anoda dan katoda diatur sesuai dengan jenis gas dan aktivitas unsur yang diukur. Tegangan ini harus lebih tinggi daripada nilai ambang yang didasarkan pada gas dan geometri tabung. Partikel-partikel radiasi akan menembus jendela tipis pada salah satu ujung detektor dan masuk ke dalamnya. Partikel radioaktif ini lalu menumbuk atom-atom gas sehingga atom-atom gas akan mengeluarkan electron-elektron.

Elektron yang terlepas saat tumbukan itu ditarik ke anoda. Karena melepaskan elektron,atom-atom gas berubah menjadi ion-ion positif. Ion-ion ini kemudian tertarik ke arah katoda.Peristiwa ini berlangsung dalam waktu singkat. Jadi bila ada radiasi yang masuk ke dalam tabung tersebut, maka terjadilah ionisasi atom-atom atau molekul-molekul gas dalam tabung itu. Ion positif akan bergerak ke katoda sedangkan ion negatif akan bergerak ke anoda .

Detektor Geiger Muller hanya mendeteksi partikel bermuatan, karena foton tidak  bermuatan dan karena tidak menghasilkan ion di dalam gas, maka tidak dideteksi. Efisiensi detektor Geiger sebesar 99% untuk elektron (beta), tetapi kurang dari 1% untuk sinar X atausinar gamma. Bagaimanapun, efisiensi untuk mendeteksi sinar X dan gamma rendah .

Persamaan Efisiensi dinyatakan sebagai :

Efisiensidetektor= AtA0

×100 %

Intensitas cahaya atau gelombang linear lain yang memancar dari titik sumber berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber. Jadi obyek (ukuran yang sama) dua kali lebih jauh, hanya menerima seperempat dari energi (dalam jangka waktu yang sama). Lebih umum, radiasi yaitu intensitas (energi persatuan luas) dari sebuah bola wavefront berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari titik sumber (dengan asumsitidak ada kerugian yang disebabkan oleh penyerapan atau hamburan).Hubungan intensitas dengan jarak dari sumber:

I ~ 1/r2

dengan I = intensitas radiasir = jarak dari sumberMisalkan daya total yang diradiasikan dari sebuah titik adalah P pada jarak yang jauh dari sumber, daya ini akan didistribusikan pada luasan permukaan berjari- jari r (jarak dari sumber), sehingga intensitas yang dipancarkan pada jarak r dari sumber radiasi adalah:

I = P/4πr2

 dengan I = intensitas (W/m2) P = daya yang dipancarkan (W) r = jarak dari sumber (m)

Proses pengubahan sebuah radiasi menjadi pulsa listrik dan akhirnya tercatat sebagai sebuah cacahan memerlukan selang waktu tertentu yang sangat dipengaruhi oleh kecepatan detektor dan peralatan penunjangnya. Selang waktu tersebut dinamakan sebagai waktu mati (dead time) dari sistem pencacah karena selama selang waktu tersebut sistem pencacah tidak dapat mendeteksi radiasi yang datang. Dengan kata lain, radiasi yang datang berurutan dengan selang waktu yang lebih singkat daripada waktu matinya tidak dapat dicacah atau tidak terhitung oleh sistem pencacah.

Karena intensitas radiasi yang dipancarkan oleh suatu sumber bersifat acak (random) maka terdapat kemungkinan bahwa beberapa radiasi yang mengenai detektor tidak tercatat, semakin tinggi intensitasnya (laju cacahnya) semakin banyak radiasi yang tidak tercatat sehingga hasil pengukuran sistem pencacah lebih sedikit dari seharusnya.

Salah satu metode yang sering digunakan untuk mengeliminasi masalah waktu mati ini adalah menggunakan persamaan berikut.

Rk adalah laju cacah setelah dikoreksi, Ru adalah laju cacah yang dihasilkan sistem pencacah dan t adalah waktu mati sistem pencacah. Waktu mati sistem pencacah ( t ) dapat ditentukan dengan cara pengukuran dua sumber yang identik.

R1 adalah laju cacah sumber 1, R2 adalah laju cacah sumber 2, R12 adalah laju cacah sumber 1 dan sumber 2 bersama-sama, sedang Rb adalah laju cacah latar belakang.

Waktu mati sistem pencacah yang menggunakan detekor GM adalah sekitar ratusan µdetik sedangkan detektor NaI(Tl) di bawah 10 µdetik. Jadi sumber yang akan digunakan (R1 dan R2) untuk melakukan penentuan waktu mati sistem pencacah harus disesuaikan. Aktivitas masing-masing sumber (R1 atau R2) dipilih yang masih belum terlalu dipengaruhi waktu mati tetapi bila dicacah bersama-sama harus telah dipengaruhi oleh waktu mati.

Bila aktivitas sumber terlalu kecil sehingga keduanya belum dipengaruhi oleh waktu mati maka nilai waktu mati yang diperoleh tidak benar, bahkan sering bernilai negatif, karena pembilang persamaan di atas bernilai negatif. Sebaliknya bila aktivitasnya terlalu besar maka detektor akan mengalami saturasi sehingga nilai waktu matinya juga salah, bisa bernilai negatif karena penyebutnya yang bernilai negatif.

Terbentukmnya sinar gamma merupakan hasil disentigrasi inti atom.Inti atom yang mengalami disentegrasi dengan memancarkan sinar alfa akan terbentuk inti-inti baru dengan memiliki tingkat energi yang agak tinggi.Kemudian terjadi Proses transisi ke tingkat energi yang lebih rendah atau tingkat dasar sambil memancarkan sinar gamma. Sinar gamma sama halnya dengan sinar X,termasuk gelombang elektromagnetis,jika sinar gamma menembus lapisan materi setebal X maka intensitas akan berkurang.

Spektrum sinar gamma dari suatu unsur adalah spektrum garis, yang memperlihatkan adanya foton sinar gamma, bila sebuah inti pindah dari keadaan energi yang lebih tinggi ke keadaan yang lebih rendah. Tenaga sinar gamma bersifat diskrit dan karakteristik, masing-masing mempunyai energi gamma dalam bentuk spektrum energi tertentu.

Apabila 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. Hal ini disebut hukum kuadrat terbalik. Oleh karena intensitas radiasi gamma menjadi lemah berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dari sumber radiasi, maka jarak dari sumber radiasi merupakan faktor utama dalam melakukan penahanan. 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.

Gambar 3. Berkas radiasi sempit

Sumber http:// mext-atm.jst.go.jpa

Seperti ditunjukkan pada Gambar 1, 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.

Detektor kelipan inorganik yang sering digunakan untuk spektroskopi adalah kristal tunggal alkali halida seperti NaI. Mekanisme kerja detektor adalah sebagai berikut. Karena NaI merupakan material isolator, maka pita valensi biasanya penuh sedangkan pita konduksi dalam keadaan kosong. Sebuah radiasi dapat mengeksitasi sebuah elektron menyeberangi celah pita dari pita valensi ke pita konduksi. Tetapi elektron ini akan kehilangan energinya dengan memancarkan sebuah photon dan kembali ke pita valensi. Untuk meningkatkan kebolehjadian emisi photon dan mengurangi serapan cahaya oleh kristal, sejumlah kecil material yang dinamakan aktivator ditambahkan ke dalam NaI. Aktivator yang banyak digunakan adalah thalium sehingga detektornya dinamakan NaI(Tl).

V. Metodologi Penelitian :

a. Alat dan Bahan :

Spektroskopi gamma

Multi Channel Analyzer (MCA) Detektor NaI(Tl)

Sumber radiasi Cs-137 dan Co-60

Efisiensi detetor

Seperangkat peralatan Geiger Muller Cs-137 Co-60 Penggaris Stopwatch

Hukum kuadrat terbalik

Satu set Detektor Geiger Muller Counter Power Supply Mistar 6) Co-60 dan Cs-135

Dead Time

Detector Geiger Muller Counter (pencacah) Sumber Radio aktif Cs-137 dan Co-60 Stopwatch Mistar

b. Cara Kerja :

Spektroskopi gamma

Menyalakan MCA dan detector NaI(Tl) Menyalakan Komputer Mengatur Skala power dan skala high voltage Mengatur waktu pencacagan Memilih sampel radioaktif sampel radioaktif Melakukan pencacahan Mengamati photopeak Melakukan pengaturan pada skala dan intensitas Melakukan pengamatan terhadap nomor channel photopeak dari sampel radioaktif

Efisiensi detektor Meyiapkan alat dan bahan yang dipakai. Merangkai alat yang dipakai. Menghubungkan detector dengan PLN. Melakukan cacah latar selama 30 detik. Melakukan pencacahan dengan variasi bahan Radiasi Cs-137 dan Co-60 selama 30 detik. Mencatat hasil pencacahan dan melakukan pencacahan dengan variasi jarak selama 60

detik.

Hukum kuadrat terbalik Merangkai rangkaian alat detector Geiger Muller. Menyusun rangkaian alat detector Geiger Muller dengan benar. Menentukan nilai cacah latar detektor. Menentukan nilai cacah dari Co-60 dan Cs-135 dengan memvariasikan nilai jarak. Menentukan hubungan grafik antara jarak kuadrat terbalik dengan nilai pencacahnya.

Dead Time

Detector GM dioperasikan pada tegangan kerja. Sumber Cs-137 ditempatkan pada jarak tertentu dan dicatat cacahnya . Sumber Co-60 ditempatkan pada jarak yang sama tanpa mengubah kedudukan sumber

Cs-137 dan dicatat cacahnya. Sumber Cs-137 diambil dan dicatat cacahnya. Kedua sumber diambil dan dicatat cacah latarnya. Pencacahan dilakukan dengan interval 30 detik sebanyak 10 kali.

VI. Data Pengamatan Data Pengamatan1. Sperktrometri Gamma

Channel Cacah latar

Cacah Cs-137

Cacah Co-60

Channel Cacah latar

Cacah Cs-137

Cacah Co-60

1 0 0 0 129 17 -4 8702 0 0 0 130 25 -17 8013 6 -6 -6 131 22 -19 8074 84 1154 1235 132 16 1 7965 92 1444 1613 133 17 -5 8126 91 1528 1649 134 17 -7 7957 87 1524 1584 135 11 -2 7708 86 1449 1520 136 12 4 7629 87 1394 1451 137 17 -9 823

10 95 1327 1464 138 13 -7 78111 81 1341 1460 139 12 -3 77512 83 1396 1461 140 14 -4 825

13 78 1376 1359 141 19 -2 71514 95 1359 1341 142 12 1 79715 81 1324 1302 143 18 -6 78816 66 1277 1333 144 21 -8 87017 71 1342 1267 145 20 0 83118 58 1217 1296 146 11 -1 91419 63 1314 1313 147 16 -5 93920 65 1313 1250 148 10 5 96121 58 1288 1225 149 18 -8 100922 77 1277 1188 150 15 2 108323 70 1264 1193 151 20 -10 115624 59 1328 1170 152 14 -2 122025 55 1237 1136 153 20 -2 119726 64 1249 1090 154 18 -3 131127 55 1242 1123 155 16 -5 123528 64 1264 1110 156 17 -3 136029 49 1269 1084 157 24 -12 136330 63 1207 1069 158 18 -7 136231 45 1322 1065 159 26 -14 133332 51 1329 1109 160 21 -2 129333 49 1302 1033 161 22 -3 122734 48 1310 1057 162 18 -11 123735 55 1254 999 163 16 -2 113436 51 1298 1016 164 11 1 111237 31 1278 1027 165 11 0 96338 36 1232 1029 166 12 2 96139 48 1103 947 167 16 -4 84640 46 1073 993 168 12 -6 79141 33 1014 994 169 9 -2 71742 36 886 961 170 6 3 74543 41 797 987 171 7 2 62244 38 724 949 172 12 0 67845 32 559 927 173 12 -5 64246 40 522 1001 174 9 0 68847 38 454 991 175 15 -10 64348 36 458 935 176 15 0 71949 30 323 967 177 14 -8 78050 31 310 1013 178 13 -6 78951 40 263 942 179 9 -2 83452 30 247 973 180 9 2 86853 35 202 1016 181 15 -6 92254 34 206 976 182 18 -10 97755 36 200 1014 183 13 -4 922

56 27 198 1025 184 16 -4 89157 25 229 926 185 10 -2 92458 31 253 963 186 21 -10 89359 34 281 946 187 16 2 92260 32 324 926 188 13 0 88361 34 400 964 189 19 -11 75062 23 562 980 190 12 -7 72563 37 700 936 191 12 -10 65764 34 865 935 192 10 -3 62565 41 1105 948 193 5 2 53366 37 1422 915 194 4 1 47567 45 1714 965 195 3 0 40868 46 2109 912 196 9 -5 35569 35 2468 913 197 6 -2 28970 46 2718 980 198 7 -4 26271 38 3127 948 199 1 2 19272 50 3371 963 200 4 -4 14973 50 3698 994 201 3 -1 11074 56 3831 950 202 2 1 12475 50 3775 992 203 1 0 9876 37 3646 966 204 1 -1 8877 51 3272 994 205 2 0 6378 34 3072 995 206 3 -3 5779 45 2794 1014 207 3 0 5480 31 2299 1028 208 1 -1 5081 38 2010 907 209 0 1 2782 45 1531 1047 210 0 1 2683 32 1212 1017 211 0 1 3484 29 896 965 212 1 -1 2585 18 694 969 213 2 -2 3386 33 499 1010 214 1 2 2187 25 325 1040 215 0 0 2488 19 295 1074 216 0 1 2289 20 208 1045 217 1 0 2090 29 147 1078 218 1 -1 1791 22 113 1100 219 0 0 1392 25 64 1075 220 1 -1 993 25 44 1116 221 1 -1 2894 36 24 1137 222 1 0 1995 21 33 1108 223 0 0 1496 21 12 1139 224 0 2 2097 33 -1 1117 225 1 1 1598 23 12 1113 226 0 0 14

99 25 4 1130 227 0 1 16100 21 -4 1130 228 1 -1 26101 24 -3 1075 229 2 -2 15102 23 3 1123 230 0 0 14103 30 -7 1170 231 0 0 19104 24 4 1237 232 0 0 15105 32 -10 1182 233 0 0 20106 25 -5 1269 234 0 0 15107 21 -1 1183 235 1 -1 15108 23 -5 1204 236 0 0 14109 22 -6 1252 237 0 1 9110 20 4 1191 238 0 2 17111 17 6 1235 239 0 0 17112 25 -7 1275 240 2 -2 16113 20 3 1197 241 0 2 21114 19 1 1271 242 0 0 14115 19 -3 1239 243 0 0 12116 28 -5 1186 244 1 -1 12117 22 -7 1145 245 0 0 14118 24 -7 1158 246 2 -2 10119 16 9 1137 247 0 0 18120 18 8 1081 248 0 0 13121 20 0 1117 249 0 1 12122 30 -16 1033 250 1 -1 8123 22 0 1029 251 1 0 15124 16 -2 1021 252 1 -1 10125 21 -3 940 253 0 1 10126 9 13 904 254 0 1 9127 13 2 912 255 0 0 0

128 24 -11 865Keterangan : Semua cacah Co-60, Cs-137 dan Ba-133 sudah merupakan cacah bersih.

2. Efisiensi detektor dan hukum kuadrat terbalik

N0 t cacah latar

R1=8.5 R2=8 R3=7 R4=6 R5=5

Co-60 Co-60 Co-60 Co-60 Co-60

1 30 6 10 13 13 9 13

2 60 16 23 28 26 26 32

3 90 24 38 45 42 34 47

4 120 30 50 64 54 49 62

5 150 45 70 77 73 67 78

6 180 55 75 94 86 81 98

7 210 66 85 106 98 97 114

8 240 76 95 112 107 110 134

9 270 90 110 126 125 126 148

10 300 96 118 136 134 148 164

N0 t cacah latar

R1=8.5 R2=8 R3=7 R4=6 R5=5

Cs-135 Cs-135 Cs-135 Cs-135 Cs-135

1 30 6 33 31 27 38 44

2 60 16 54 57 63 74 81

3 90 24 80 79 83 118 115

4 120 30 95 111 105 162 144

5 150 45 121 137 125 192 175

6 180 55 142 165 155 230 212

7 210 66 170 184 176 264 254

8 240 76 197 202 208 291 289

9 270 90 214 231 232 324 333

10 300 96 239 254 253 345 372

3. Dead Time

TimePulsa Cs

Cacah Cs Cs*

Pulsa Co

Cacah Co Co*

Pulsa Cs + Co

Cacah Cs + Co

(Co+Cs)*

Pulsa latar

Cacahlatar

dead time

30 34 0,93 0,57 11 0,67 0,30 33 0,90 0,53 6 0,37

2,47

60 66 1,07 0,73 22 0,37 0,03 61 0,93 0,60 16 0,3390 96 1,00 0,73 35 0,43 0,17 91 1,00 0,73 24 0,27

120 128 1,07 0,87 46 0,37 0,17 120 0,97 0,77 30 0,20150 164 1,20 0,70 62 0,53 0,03 144 0,80 0,30 45 0,50180 191 0,90 0,57 84 0,73 0,40 164 0,67 0,33 55 0,33210 219 0,93 0,57 92 0,27 -0,10 202 1,27 0,90 66 0,37240 231 0,40 0,07 105 0,43 0,10 222 0,67 0,33 76 0,33270 259 0,93 0,47 117 0,40 -0,07 256 1,13 0,67 90 0,47300 277 0,60 0,40 133 0,53 0,33 291 1,17 0,97 96 0,20

Cs* rata-rata0,56

7 Co* rata-rata 0,14 (Co+Cs)* rata-rata 0,61

VII. Pembahasan

Spektroskopi gamma

Dalam percobaan ini ingin mengetahui spektrum pancaran sinar gamma yang dikeluarkan oleh sebuah sumber Co-60 dan Cs-137. Alat yang digunakan untuk praktikum kali ini adalah detektor NaI(Tl) dengan output MCA (Multi Channel Analyzer). Spektrum pancaran sinar gamma langsung terlihat saat praktikum, di tampakkan dalam Multi Channel Analyzer. Tetapi karena data tersebut tidak dapat disimpan maka harus di buat ulang grafik antar intensitas dan channel yang di dapat pada percobaan yang ada.

0 50 100 150 200 250 300-200

0200400600800

10001200140016001800

Hubungan Channel dan Intensitas Co-60

Channel

Inte

nsita

s

Gambar 1 Hubungan Channel dan Intensitas Co-60

Dalam grafik yang pertama digambarkan hubungan antara channel dan intensitas dari Co-60. Hasilnya adalah seperti yang sudah digambarkan, pada lingkaran merah terdapat intensitas yang diakibatkan oleh efek Compton dan diakhiri dengan Compton edge. Setelah itu terdapat puncak-puncak kembali itu adalah foto Peak. Foto Peak terjadi karena puncak tersebut terbentuk akibat cahaya. Atau akibat efek foto listrik. Di dalam grafik Co-60 ada dua puncak.

0 50 100 150 200 250 300-5000

50010001500200025003000350040004500

Hubungan Channel dan Intensitas Cc-137

Channel

Inte

nsita

s

Gambar 2 Hubungan Channel dan Intensitas Cs-137

Sementara pada Cs-137 hasilnya juga sama. Dalam lingkar merah juga terdapat sama seperti grafik Co-60 yaitu yang diakibatkan oleh efek Compton. Yang kedua juga sama yaitu lingkar biru terjadi karena efek foto listrik. Tetapi pada Cs-137 hanya terdapat 1 puncak.

Efisiensi detektor

Efisiensi detektor merupakan tingkat keakuratan dari suatu alat untuk mendeteksi aktivitas radiasi yang dikeluarkan oleh radioisotope. Dan dalam percobaan ini akan dihitung nilai efisiensi dari sebuah detector Giger Muller, Dan sebelum dibahas lebih lanjut berikut ini adalah spesifikasi untuk detector yang akan dicari nilai efisiensinya.

1) Merk : PHYWE

2) Order : 13603 93

3) Tipe : digitalzähler 6-dekaden

4) No.Serial : 449800028733

5) Teg. utama : 230 V

6) Rating daya : 20VA

7) Fuse :M0,2A

Pada percobaan ini akan digunakan dua buah radioisotope yakni Co-60 dan Cs-137. Dimana hasil cacahan yang akan di deteksi oleh detector untuk kedua radioisotope tersebut berbeda. Adapun untuk mencari nilai efisiensi dari detector ini adalah dengan menentukan besaran yang berkaitan. Dari percobaan ini akan didapatkan beberapa besaran yakni jumlah cacahan radiasi terhadap sumber dan latar, waktu cacahan, dan variasi jarak radioisotope terhadap detector. Dan besaran yang sudah diketahui dari sumber adalah waktu paruh dari kedua sumebr radiasi (radioisotope) serta waktu pembuatan radioisotope tersebut.

Langkah pertama dari penentuan efisiensi ini adalah dengan cara melakukan cacah latar, atau pencacahan detector terhadap aktivitas radiasi dari alam, dimana pencacahan ini dilakukan selama 300 sekon dengan range 30 sekon, sehingga didapatkan data sebanyak sepuluh buah.

Kemudian dilakukan pencacahan terhadap sumber radiasi Co-60, dimana meknisme pengambilan data untuk pencacahan terhadap sumber ini sama seperti cacah latar, namun pada step ini dilakukan variasi jarak sebanyak 5 kali yakni 8,5cm ; 8cm ; 7 cm; 6 cm; 5 cm, serta detector Geiger Muller ini diarahkan pada sumebr radiasi. Begitu pula pada saat melakukan pencacahan terhadapa sumber radiasi Cs-137, langkah yang dilakukan untuk mencacah aktivitas radiasinya sama seperti langkah yang dilakukan untuk mencacah aktivitas radiasi Co-60.

Adapun tujuan dari melakukan pencacahan latar adalah untuk menentukan jumlah cacahan bersih dari sumber radiasi Cs-137 dan Co-60, dengan cara mengurangkan jumlah cacahan pada waktu yang sama antara sumber radiasi dan cacah latar. Sehingga akan didapatkan Aktivitas radiasi (cacahan) yang tidak tercampur oleh radiasi alam.

Dimana untuk menentukan Aktivitas radiasi dari radioisotope digunakan persamaan

Rt=R0 e− λt

Rt merupakan aktivitas radiasi dari suatu radioisotope pada saat ini (aktivitas yang tersisa), sedangkan Ro merupakan aktivitas awal, dimana dalam percobaan ini aktivitas awal dari radioisotope tersebut didapatkan dengan melakukan rata-rata terhadap hasil pengurangan antara cacah radioisotope dengan cacah latar per 30 sekon, t merupakan tahun dilakukannya praktikum. Dan informasi waktu paruh dari kedua radioisotope tersebut adalah, untuk Cs-137 memiliki waktu paruh selama 31,37 tahun sedangkan Co-60 memiliki waktu paruh 5,3 tahun.

Untuk menghitung efisiensi dari detector digunakan persamaan

η=A0

At

x 100 %

Dimana dari perhitungan yang dilakukan didapatkan nilai efisiensi detector dengan sumber raiosiotop Co-60

Jarak(m)

Co-60η (%)

0.085

0.00569106

0.008

0.01056911

0.007

0.01056911

0.006

0.01382114

0.005

0.01869919

Jika dilihat dari hasil yang didapatkan diatas nilai efisiensi dari suatu detetkor untuk sumber radiasi memiliki efisiensi tertinggi pada saat jarak antara sumber radiasi dan detector 0,005m dengan nilai efisiensi sebesar 0.01869919 % dan efisiensi terendah pada jarak 0,085 dengan efisiensinya hanya sebesar 0.00569106%.

Sedangkan untuk sumber radiasi Cs -137 nilai efisiensi yang didapatkan dari perhitungan adalah

Jarak(m)Cs-137

η (%)

0.0850.0005

8

0.0080.0006

4

0.0070.0006

30.006 0.001

0.0050.0011

1Nilai efisiensi dari sumber radiasi Cs-137 juga menunjukkan hal yang sama seperti efisiensi

dengan sumber Co-60 yakni nilai efisiensi terbesar terjadi pada saat jarak antara sumber radiasi dan

detector semakin dekat, hal ini dikarenakan aktivitas radiasi dari suatu radioisotope yang ditangkap oleh detektor akan semakin banyak jika jarak anatara keduanya semakin dekat, dan apabila jarak antara keduanya semakin jauh maka intensitas radiasi akan semakin kecil dikarenakan radiasi tersebut akan tersebar ke lingkungan sebelum terdeteksi oleh detector.

Hukum Kuadrat Terbalik

Pada percobaan Geiger Muller kali ini bertujuan untuk menentukan hubungan antara jarak kuadrat terbalik dengan nilai pencacahan dari suatu detector yang dapat dihubungkan dengan metode grafik hubungan antara 1/r2 untuk jarak kuadrat terbalik dan N untuk nilai pencacah).Alat dan bahan yang digunakan untuk praktikum kali ini adalah satu set detector Geiger Muller digunakan untuk mendeteksi suatu radiasi ionisasi seperti alfa dan beta,serta dapat menentukan nilai cacah latar dan nilai cacah untuk Co-60 dan Cs-135 dengan memvariasikan nilai jarak,Power Supply digunakan untuk menjalankan sumber tegangan dari suatu detector,mistar digunakan untuk mengukur jarak dari percobaan detector Co-60 dan Cs-135,dari hasil data praktikum ini dari percobaan detector Co-60 dan detector Cs-135 dapat diolah menjadi bentuk hubungan grafik antara kuadrat jarak terbalik dengan nilai pencacahnya , dimana kuadrat jarak terbalik sebagai abisis (sebagai sumbu x ) dan nilai pencacah sebagai ordinat (sebagai sumbu y), untuk nilai jarak ( r ) dapat ditentukan dari nilai variasi jarak dari suatu detector Co-60 dan detector Cs-135 dengan menggunakan mistar secara langsung sebanyak 5 variasi dan dapat menentukan nilai pencacah ( n ) yang dapat diperoleh dari pengamatan nilai keluaran suatu detector yang dilakukan sebanyak 10 kali untuk data pencacahan suatu detector yang terbaca,dimana dari setiap nilai pencacah detector dihitung selama 30 detik.Setelah 30 detik bisa mencatat nilai cacahnya yang terbaca dari detector tersebut dan melakukan percobaan untuk nilai cacah sebanyak 10 data.Nilai cacah detector yang didapat 10 data dapat dihitung nilai rata – ratanya dari setiap variasi jarak yang didapat 5 data dan dapat diolah menjadi data untuk kuadrat jarak terbalik dengan nilai pencacah rata-rata detector pada detector Co-60 dan Cs-135.Dari data tersebut dapat dibuat hubungan grafik antara jarak kuadrat terbalik dengan nilai pencacahnya,dimana jarak kuadrat terbalik sebagai (x) dan nilai pencacahnya sebagai (y).

1) Grafik hubungan antara 1/r2 dengan N untuk detector Co-60 :

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 210

102030405060708090

100

f(x) = 1.78332849551096 x + 50.5726761106305R² = 0.568592716557401

Grafik Hubungan I dan 1/r2

1/r2 (m-2 )

I ( it

ensi

tas)

(im

f)

Dari grafik di atas tampak terlihat jelas bahwa untuk grafik detector Co-60 garis biru dari data percobaan menunjukkan bahwa garis tersebut tidak linier, maka garis yang tidak beraturan tersebut dapat ditentukan nilai pendekatan dengan regresi linier dimana persamaan liniernya adalah y = 1,783x + 50,57 dengan nilai R2 = 0,568. Ini menunjukkan bahwa Rn sebanding dengan nilai kuadrat jarak terbalik atau 1/r2 dengan nilai factor pengalinya adalah 1,783

2) Grafik hubungan antara 1/r2 dengan N untuk detector Cs-135 :

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 210

50

100

150

200

250

f(x) = 9.18690558161209 x + 27.3977045735767R² = 0.810025343539463

Grafik Hubungan I dan 1/r2

1/r2 (m-2 )

I ( it

ensit

as) (

imf)

Dari grafik di atas tampak terlihat jelas bahwa untuk grafik detector Cs-135 garis biru dari data percobaan juga sama seperti grafik detector Co-60 garis juga tidak linier, maka dapat ditentukan nilai pendekatan dengan regresi linier dimana persamaan liniernya adalah y = 9,186x + 27,39 dengan nilai R2 = 0,81. Hal Ini menunjukkan bahwa Rn sebanding dengan nilai kuadrat jarak terbalik atau 1/r2 dengan nilai factor pengalinya adalah 9,186

Dari kedua grafik tersebut baik detector Co-60 dan Cs-135, menunjukkan kedua grafik semakin besar kuadrat jarak terbalik dari data percobaan tersebut dan semakin cepat nilai pencacah dari suatu detektor

Dead Time

Radiasi dapat dideteksi dengan satu detektor. Prosesnya adalah dengan mengubah radiasi tersebut menjadi pulsa-pulsa listrik sehingga saat satu sumber radiasi diukur radiasinya, manusia dapat membaca dengan pengubahan radiasi tersebut menjadi pulsa listrik dan ditampakkan dengan bahasa manusia yang bisa dimengerti. Tetapi dalam proses pengubahan tersebut terdapat selang waktu yang disebut deadtime. Untuk mengukur deadtime tersebut diperlukan praktikum ini.

Yang akan dikukur deadtime-nya adalah detektor Geiger Muller. Sumber yang digunakan adalah dengan mengukur radiasi dari Co-60 dan Cs-137. Cara kerjanya adalah mengukur pulsa latar terlebih dahulu, kemudian mengukur pulsa dari satu sumber, selanjutnya adalah mengukur dua sumber sekaligus, dan yang terakhir mengukur sebuah sumber yang belum diukur tadi.

Dalam pengukuran cacah latar tersebut digunakan untuk mengukur radiasi di alam terbuka tanpa suatu sumber. Dalam pengukuran ini pulsa diukur setiap 30 detik sekali. Pulsa diukur dari detik ke 30 sampai ke 300, dan dari data tersebut didapatkan 10 data. Pengukuran ini dilakukan pertama kali karena pada saat itulah keadaan di tempat tersebut belum terpengaruh dengan sumber radiasi lain.

Langkah selanjutnya adalah pengukuran cacah untuk sumber Co-60. Dalam pengukuran ini sama dengan pengukuran cacah latar, tetapi terdapat suatu sumber yang diletakkan di depan detektor. Data yang diambil dari detik ke 30 sampai 300. Dengan selang waktu 30 detik sehingga mendapatkan 10 data. Data yang didapat dari detektor tidaklah murni dari Co-60. Terdapat cacah pulsa yang disebabkan oleh radiasi yang dari alam adu sumber yang cacahnya tadi telah diukur sehingga pada saat pengolahan data dalam cacahnya setiap sumber radiasi sesal dikurangi oleh cacah latar.

Dilanjutkan ke dua sumber radiasi, untuk dua sumber ini hanya disusun sehingga sumber Co-60 dan Cs-137 dapat bergabung, dan didapatkan cacah tiap 30 detiknya. Hasil yang didapatkan ini 10 data seperti hasil yang sebelumnya. Selanjutnya adalah pengukuran dengan sumber Cs-137 sama dengan pengukuran yang lainnya, pengukuran ini diambil 10 data.

Dari detektor Geiger Muller tersebut yang ditampilkan adalah pulsa bukan cacah. Perlu diingatkan lagi bahwa pulsa bersifat kontinu sebaliknya cacah bersifat diskrit sehingga bisa dibedakan antara cacah dan pulsa, dengan kata lain cacah radiasi berdasarkan waktu sesaat. Diingatkan pula bahwa dalam pengukuran sebuah sumber juga selalu pulsa sumber dikurangi dengan pulsa cacah latar sehingga pulsa murni dari sumber dapat dilihat.

Untuk hasil yang didapat dapat dilihat bahwa yang dicetak kuning adalah pulsa dari masing-masing sumber kemudian untuk cacah adalah pulsa dibagi dengan waktu yang dibutuhkan kemudian untuk sumber* adalah jumlah cacah sumber murni tanpa dipengaruhi oleh cacah latar dari alam.

TimePulsa Cs

Cacah Cs Cs*

Pulsa Co

Cacah Co Co*

Pulsa Cs + Co

Cacah Cs + Co

(Co+Cs)*

Pulsa latar

Cacahlatar

dead time

30 34 0,93 0,57 11 0,67 0,30 33 0,90 0,53 6 0,37

2,47

60 66 1,07 0,73 22 0,37 0,03 61 0,93 0,60 16 0,3390 96 1,00 0,73 35 0,43 0,17 91 1,00 0,73 24 0,27120 128 1,07 0,87 46 0,37 0,17 120 0,97 0,77 30 0,20150 164 1,20 0,70 62 0,53 0,03 144 0,80 0,30 45 0,50180 191 0,90 0,57 84 0,73 0,40 164 0,67 0,33 55 0,33210 219 0,93 0,57 92 0,27 -0,10 202 1,27 0,90 66 0,37240 231 0,40 0,07 105 0,43 0,10 222 0,67 0,33 76 0,33270 259 0,93 0,47 117 0,40 -0,07 256 1,13 0,67 90 0,47300 277 0,60 0,40 133 0,53 0,33 291 1,17 0,97 96 0,20

Cs* rata-rata0,567 Co* rata-rata 0,14 (Co+Cs)* rata-rata 0,61

Untuk mengukur deadtime dapat digunakan persamaan :

Dead Time = (Cs∗rata−rata+Co∗rata−rata−(Co+Cs)∗rata−rata)

((Co+Cs)∗rata−rata)2−¿¿

Dead Time sudah ditemukan dengan persamaan tersebut sehingga dapat disimpulkan bahwa selang waktu yang dibutuhkan oleh detektor Geiger Muller Leybold Didactic GMBH 57548, Waooo11422 yang dibuat oleh Jerman ini adalah 2,47 detik.

VIII. Kesimpulan

Spektroskopi gamma

0 50 100 150 200 250 300-2000

200400600800

10001200140016001800

Hubungan Channel dan Intensitas Co-60

Channel

Inte

nsita

s

Efisiensi detektor

Efisiensi dalam hal ini berarti kuantitas yang menyatakan fraksi parikel radiasi yang tercacah oleh detector. Dimana nilai dari efisiensi tersebut akan semakin besar disaat jarak antara detector dan sumber radiasi semain dekat, dan nilai efisiensi akan semakin kecil disaat jarak anatara detektor dan sumber radiasi semakin menjauh.

Jarak(m)

Co-60Jarak(m

) Cs-137η (%) η (%)

0.0850.0056910

6 0.0850.0005

8

0.0080.0105691

1 0.0080.0006

4

0.0070.0105691

1 0.0070.0006

3

0.0060.0138211

4 0.006 0.001

0.0050.0186991

9 0.0050.0011

1

Hukum Kuadrat Terbalik

Dari kedua grafik tersebut baik detector Co-60 dan Cs-135, menunjukkan kedua grafik semakin besar kuadrat jarak terbalik dari data percobaan tersebut dan semakin cepat nilai pencacah dari suatu detector.

Dead Time

0 50 100 150 200 250 300-5000

50010001500200025003000350040004500

Hubungan Channel dan Intensitas Cc-137

Channel

Inte

nsita

s

Dead time dari detektor Geiger Muller adalah 2,47 detik.

IX. Daftar Pustaka

Irwan, Dimas. 2002. Karakteristik Detektor Proporsional 4. Jurusan Fisika FMIPA UNS. Suparno,dkk. 2011.Petunjuk Praktikum ADPR “Detektor Geiger

Muller”.Yogyakarta:STTNBATAN Beiser, A. 1983. Konsep Fisika Modern. Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Pengukuran_Radiasi/Pencacah_05.html http://www.batan.go.id/ensiklopedi/08/01/02/06/08-01-02-06.html