INFOR.1VIASI IPTEK

MONITORING DOSIS RADIASI PERORANGANMENGGUNAKAN LENCANA DOSIMETER GELAS

Hasnel Sofyan

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BAT AN• Jalan Lebak Bulus Raya 49. Jakarta - 12440

PO Box 7043 JKSKL. Jakarta - 12070

• hasnel_s@batan.go.id

PENDAHULUANDosimeter gelas pertama kali ditampilkan

sebagai alat ukur radiasi untuk dosis rendah padatahun 1951 oleh JH. Schulman dkk. Pada saat itu

dosimeter gelas tidak umum untuk digunakansebagai alat memonitor dosis rendah. Pada tahun1960-an, R. Yokota dkk melakukan penelitiandan pengembangan untuk mendapatkan elemengelas dosimeter yang memiliki ketergantunganterhadap berbagai variasi energinya rendah,tingkat sensitivitasnya tinggi dan stabilitas secarafisika-kimia (physicochemical) yang baik.Namun, karena adanya kesulitan penanganandosimeter gelas dalam pengukuran dosis radiasi,hal terse but menyebabkan dosimeter ini hanyadapat diaplikasikan dalam lingkup yang terbatas.Pada tahun 1980-an, dosimeter gelas kembalimenarik perhatian para peneliti setelah terjadinyaperkembangan dalam sistem dosimetri yangmenggunakan pulsa sinar UV (ultraviolet) darilaser gas nitrogen. Dan pada tahun 200 I,dosimeter gelas yang diaplikasikan sebagai GlassBadge Dosimeter (Lencana Dosimeter Gelas)diperkenalkan di Jepang sebagai alat monitorutama untuk layanan monitoring dosis radiasipersonal. Lencana dosimeter gelas menggunakanperak (Ag+) diaktivasi dengan gelas fospat (P04)

dan solid state nuclear track detector (SSNTD).Dalam hal ini, SSNTD merupakan bahan ADC(allyl diglycol carbonate) yang digunakansebagai detektor untuk neutron.

Penelitian dan pengembangan dosimetergelas masih terus dilakukan untuk mendapatkandosimeter gelas yang sensitif terhadap neutron. D.Maki dkk (2011) telah melakukan pengembangan

dosimeter gelas untuk dosimetri neutron yangdiperkaya dengan unsur lOB dan liB. Dalam ujicoba menggunakan sumber radiasi neutron241 Am-Be dan moderator grafit neutron,menunjukkan bahwa pasangan dosimeter gelas .yang diperkaya dengan lOBdan liB cukup efektifdigunakan untuk evaluasi neutron thermal.

RADIO-PHOTOLUMINESCENCE

Bahan perak diaktivasi gelas fospat yangterpapar radiasi pengion akan memancarkancahaya tampak berwarna oranye ketika dieksitasidengan menggunakan sinar UV. Fenomena inidikenal juga sebagai radio-photoluminescence(RPL). Pada saat bahan terpapar radiasi pengion(sinar gamma), akan dihasilkan pasangan­pasangan elektron dan hole (h+). Secara simultan,elektron yang ditangkap oleh ion Ag + dalamstruktur gelas akan merubahnya menjadi Ago. Disisi lain, h+ yang ditangkap dengan migrasi awalP04 tetrahedron akan menghasilkan ion Ag2+

sehubungan dengan interaksi dengan ion Ag +.

Pada temperatur kamar, ion AgO dan Ag2+

merupakan pusat luminisensi dalam gelas fospat.Pusat luminisensi RPL ini akan memperlihatkanterjadinya peningkatan secara proporsionaldengan bertambahnya jumlah dosis radiasi yangditerima bahan.

Lencana Dosimeter Gelas sepertiditunjukkan pada Gambar 2 adalah radio­photoluminescence glass dosimeter (RPLGD).Dosimeter ini merupakan salah alat ukur radiasiyang telah dikembangkan selama lebih dari 50tahun agar dapat diaplikasikan sebagaimonitoring radiasi yang baik. Dengan disain

Monitoring dosis radiasi perorangan menggunakan lencana dosimeter gelas (H. Sofyan) 79

INFOR.:M:.ASI IPTEK.

Hp(d)i = I (HAD) xCi;)

Algoritma dasar dalam perkiraan dosisuntuk foton adalah,

[oton 1OkeV sampai 1OMeV sangat presisimeskipun ada insiden pada energi foton tertentu.Sehingga untuk formula dosis tidak diperlukaninformasi yang detail dari insiden pada energitertentu.

Dengan Hp(d)i adalah dosis ekivalen peroranganuntuk kedalaman 10 mm dan 0,07 mm, HAD}adalah nilai riil dosis untuk setiap posisi filter}dan Cij adalah konstanta. HAD adalah nilai yangtelah dikurangi dengan bacaan nilai latar dari alatterkalibrasi. Nilai untuk setiap Cij ditentukan darihasil eksperimen.

1000010 100 1000

photon energy (keV)

IIIII IIIIII

I

I

- Hp(1 0) • .0. • Hp(O.07)

I

II •I

I

DCI

!

"b?"IT I ••..

,

II

I:

II ,

,

i,

Gambar 4. Kebergantungan dosimeterterhadap energi foton.

0.2

0.01

2.0

1.8

industri, fasilitas tenaga nuklir dll, kecuali bidangkhusus seperti fasilitas akselerator besar. Untukpengukuran radiasi-p, bahan dan ketebalan filteryang digunakan juga dirancang sedemikian rupaagar dapat mengukur sampai batas bawah energibeta terdeteksi (300 keY). Karena pada umumnyasebagian besar tubuh tertutup (oleh pakaian dansarung tangan), maka untuk energi sinar-p dibawah 300 keY dapat diabaikan denganpertimbangan sebagai lapisan kulit mati danemiter-p ke kulit di wajah.

Plastik ADC tidak sensitif terhadap paparanradiasi foton dan beta, sedangkan filter Cd(cadmium) yang digunakan untuk filter neutrontidak memberikan dampak atau pengaruhterhadap hasil yang diberikan oleh dosimetergelas. Sehingga, dosimeter yang digunakan pad amedan radiasi campuran masing-masing elemendosimeter tidak saling terpengaruh. Plastik ADC­SSNTD akan memberikan hasil pengukuranuntuk neutron yang sangat presisi dan dosimetergelas untuk radiasi foton dan beta.

Karakteristik dosimetri dari suatu dosimeter

yang digunakan dalam monitoring dosis personal,sangat perlu menjadi perhatian. Hal ini berkaitandengan keakuratan hasil pengukuran dosis yangditerima oleh pekerja radiasi. Pemilihan jenisdosimeter, juga menjadi penting karena harusdisesuaikan dengan lingkungan tempat bekerja,jenis dan laju paparan radiasi yang dimanfaatkan.Beberapa karakteristik dosimetri tersebut,diantaranya adalah ketergantungan energi,linieritas dosis, ketergantungan sudut, dan batasdosis yang dapat dideteksi.

Ketergantungan EnergiKetergantungan dosimeter gelas terhadap

energi foton yang merupakan hasil dari Hp (10)dan Hp (0,07) ditunjukkan pada Gambar 4. Padagambar ini dapat dilihat rasio relatif antaraperkiraan dosis dengan dosis radiasi foton yang

diberikan rada dosimeter gelas. Dengan titikreferensi 1 7Cs (tanda panah) yang digunakandalam menentukan nilai rasio, diperoleh deviasitidak lebih dari ±10%. Hal ini berarti bahwa

perkiraan dosis ekivalen pada interval energi

Linieritas DosisSalah satu kriteria dosimeter yang baik dan

penting untuk dapat digunakan dalam monitoringdosis perorangan adalah dosimeter yang memilikitanggapan linier pada dosis rendah. Linieritasdosimeter dapat diketahui dari tanggapandosimeter yang disinari foton dengan variasidosis rendah. Dosimeter gelas yang disinari diudara dengan dosis antara 0,01 mGy sampai 50mGy menggunakan 137Cs diperoleh tanggapanrelatifnya sebesar ±5% untuk jangkauan dosis0,1 mGy atau lebih ketika tanggapan 1 mGy yang

82 '8~Aw~ Volume 13 Nomor 2. Desember 2011. 79 - 86

INFOR.:M:ASI IPTE~

500

600

Doserercrcn« (mGy)

Gambar 5, Hubungan antara tanggapan dosis dosimetergelas terhadap dosis iradiasi 137Cs,

§ 300.'.~

~ 200oo

30° 60°

right(up)

- (80keV)horizontal•.•.• (80ke V)vertical-.- (662keV)horizontal. + .(662keV)vertical

60° 30°

left(down)

Gambar 6. Kebergantungan dosimeter terhadapsudut datangnya radiasi.

0.60

pada dosimeter personal yang menggunakan TLDdan RPLGD, diperoleh hasil seperti ditunjukkanGambar 7. Dalam hal ini, TLD yang digunakandalam komparasi memiliki sensitivitas yang baikuntuk radiasi dan interval dosis yang lebar dapatdiukur. Pada saat ini, lebih dari 90% pekerjaradiasi menggunakan TLD ini untuk mengukurpaparan dosis perorangan.

1.40

Q)

~ 1.20oc.(/)

~ 1.00

Q)>'.g 0.801)~

600500400300200100

o

o

100

standar. Berdasarkan penelitian yang dilakukanZ. Knezevic dkk (2011) di Ruder BoskovicInstitute, Bijenicka, Croatia dengan menggunakanRPLGD dari Chiyoda Technol Corporation,diperoleh linieritas dosis dengan R2 adalah0,9997 untuk interval dosis 0,1 - 500 mGy.Sedangkan keseragaman tanggapan antardosimeter dan reprodusibilitasnya, masing­masing adalah antara 1,0% - 1,7% dan 0,4%.Tanggapan dosis ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 7. Komparison ketergantungan sudut datang radiasian tara TLD dan RPLGD,

Dari penelitian komparasi untukmengetahui ketergantungan sudut TLD dan

RPLGD dengan variasi sudut datang dari 0° ­90°, diperoleh hasil terjadinya penurunan nilaiinformasi sebesar 52% untuk TLD dan 23%

untuk PLD. Hasil ini menunjukkan bahwa respenRPLGD terhadap perbedaan sudut lebih baik darirespen yang diberikan eleh TLD.

Ketergantungan SudutKetergantungan dosimeter terhadap sudut

datang radiasi dan komposisi filter yangdigunakan merupakan faktor yang cukup pentinguntuk mendapatkan hasil pengukuran yang tepat.Filter yang terdapat pada dosimeter gelasdirancang berbentuk cincin yang mengelilingielemen gelas, sehingga didapatkan dosimeteryang memiliki ketergantungan sudut yang baik.

Tanggapan relatif dosimeter gelas terhadapd· .. b 1 d . l37Cpaparan ra laSl smar-y yang erasa an s

dan 60Co secara horizontal dan vertikal denganvariasi sudut ditunjukkan pada Gambar 6. Ketikadosimeter diiradiasi bebas di udara dengan variasisudut secara vertikal dan horizontal diperolehperbedaan tanggapan tidak lebih dari ±15%.

Dari penelitian yang dilakukan KR. Dongdkk (2011) di Gwangju Health CollegeUniversity, Korea tentang ketergantungan sudut

~I

~I0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8

Monitoring dosis radiasi perorangan menggunakan lencana dosimeter gelas (H. Sofyan) 83

INFOR.lVIASI IPTEK.

PIESCH, E., BURGKHARDT, 8., Photoluminescence

dosimetry: the Alternative in Personnel Monitoring,Radioprotection 29, pp. 39 - 67, 1994.

SCHNECKENBURGER, H., REGULLA, DF. andUNSOLD, E., Time-Resolved Investigations of Radio­Photoluminescence in Metaphosphate GlassDosimeters, Appt. Phys. A 26, pp. 23-26, 198 I

SIJUN FAN, SJ., YU, CL, DONG BING HE., LI, KF., LILIHU, L., Gamma Rays Induced Defect Centers inPhosphate Glass for Radio-PhotoluminescenceDosimeter, Radiat. Meas. 46, pp. 46-50, 2011.

YAMAMOTO, T., MAKI, D., SATO, F., MIYAMOTO,Y., NAN TO, H., lIDA, T., The Recent Investigationsof Radiophotoluminescence and Its Application, RadiatMeas (20 II), doi: 10. 10I6/j.radmeas.20 11.04.038

YAMAZAKI, K., TONOUCHI, S., HASHIMOTO, T.,

Cumulative Dose Measurements Using Radio­Photoluminescence Glass Dosimeter in Cold Areas,Joum. Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol.255 (3), pp. 565-569, 2003.

YOKOTA, R., MUTO, Y., Silver-Activated PhosphateDosimeter Glasses with Low Energy Dependence andHigher Sensitivity. Health Phys. 20, pp. 662-663, 1971.

ZHAO, C., KUROBORI, T., MIYAMOTO, Y. andYAMAMOTO, T., Properties of a Novel Radio­Photoluminescent Readout System Using a CWModulated UV Laser Diode and Phase-Sensitive

Technique, Radiat Meas (201 I), doi:10.1016/j.radmeas.2011.03.037.

86 'Bul.e.ttNttAwCtl, Volume 13 Nomor2, Desember 20ll, 79 - 86