pengujian detektor sintilasi pgs-3 dengan
TRANSCRIPT
@>batan
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
PENGUJIAN DETEKTOR SINTILASI PGS-3 DENGANPREAMPLIFIER MODEL l09PC
Dewita, Jani B Setiawan, Heryuli Aditesna, SupraptiPusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan - BATAN
ABSTRAK
PENGUJIAN DETEKTOR SINTILASI PGS-3 DENGAN PREAMPLIFIER MODEL
109PC. Detektor sinti/asi Nal(TI) model PGS-3 buatan Technical Associate hanyamemiliki satu konektor sinyal keluaran, oleh karena itu menggunakannya perlupreamplifier yang memiliki masukan tegangan tinggi. Preamplifier yang memilikimasukan tegangan tinggi pada umumnya digunakan untuk detektor proporsionalsebagai contoh preamplifier Ortec model 109PC. Kegiatan ini menguji detektorsinti/asi Nal(TI) PGS-3 menggunakan preamplifier 109PC. Hasilnya menunjukanbahwa detektor ini mempunyai tegangan operasi 500V. Spektrum energi yangdihasilkan unsur 137Cs dan 60COmemberikan nilai FWHM 73 keV pada energi 662keV, 81keV pada energi 1173,2 keV dan 76 keV pada energi 1332,3 keV. DetektorPGS-3 dengan preamp 109PC dapat juga digunakan pada eksperimen PGNAA untukdetektsi unsur dengan tenaga <1OMeV.
ABSTRACT
EXAMINA TION PGS-3 SCINTILA TlON DETECTOR USING 109PC PREAMPLIFIERMODEL. PGS-3 model Nal(TI) scinti/ation detector made by Technical Associate hasonly one connector output signal, therefore to use it, needs a preamplifier which hashigh voltage input connector. Preamplifier with high voltage input connector isnormally used for proportional detector as an example 109PC model Ortecpreamplifier. This activity is examination of the PGS-3 detector using 109PCpreamplifier. The examination result indicate that the detector has operational voltage500 V. The Energy spectrum of 137CSand 60Co give FWHM value 73 keV at energy662 keV, 81 keV at energy 1173,2 keV and 76 keV at energy 1332,3 keV. PGS-3detector using 109PC preamplifier also can be used on PGNAA experiments forenergy element detection < 10 Me V
PENDAHULUAN
Untuk experimen PGNAA diperlukan detektorsintilasi. Balai Elektromekanik memilikidetektor PGS-3 buatan Technical Assosiate
seperti pada Gambar 1 yang belum pernahdigunakan. Detektor tersebut merupakan detektorprobe sintilasi Gamma dengan kristal NaI(TI)diameter 1" xl" yang telah terhubung denganphotomultiplier tube dan dapat mendeteksiGamma> 25 keVIl).
Data sheet detektor tidak mencantumkan
tegangan operasi detektor. Disamping itu detektorini hanya memiliki satu kabel sinyal atau satukonektor keluaran. Hal ini tidak seperti biasanyadetektor sintilasi yang memiliki dua konektor,
sebagai masukan tegangan tinggi dan sinyalkeluaran.
Sinyal keluaran detektor masuk kepreamplifier (preamp). Preamp untuk detektorsintilasi pada umumnya tidak tersedia masukantegangan tinggi. karena masukan tegangan tinggilangsung masuk ke detektor. Preamp yangmemiliki masukan tegangan tinggi biasanyadigunakan untuk detektor proporsional. Kegiatanini menguji detektor PGS-3 dengan menggunakanpreamp 109PC.
Sebelum melakukan pengujian dicobamembandingkan hasil spektrum denganmenggunakan preamp Ortec model 113 (untukdetektor sintilasi) dan preamp Ortec 109PC
Dewita, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 253
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologl Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
~
batan
(untuk detektor proporsional) pada detektorSintilasi Bkron seperti pada Gambar 2 yangmemiliki 2 konektor.
Gambar 1. Detektor Gamma Sintilasi NaI(Tl),PGS-3 Technical Associate, diameter1"x1"
Dari hasil ke dua spektrum tersebutdiharapkan dapat diperkirakan spektrum yangakan dihasilkan bila preamp 109PC digunakanuntuk menguji detektor sintilasi PGS-3. Hasilpengujian detektor PGS-3 diharapkan didapattegangan operasional dan resolusi energi untuksumber titik 137Cs dan 60Co
Gambar 2. Detektor Gamma Sintilasi buatanBkron diameter 2"x2"
TEORI DAN TAT A KERJA
Tujuan utama preamp untukmendapatkan hubungan yang optimal antarakeluaran detektor dan sistem pencacah selain itujuga untuk meminimisasi noise yang dapatmengubah bentuk sinyal[2.3!. Preamp detektorsintilasi mengintegrasi muatan dari PMT danmengubah menjadi tegangan keluaran, yangsebanding dengan total muatan yang keluar dariPMT(4]. Preamp detektor proporsional counter
mengubah muatan yang terionisasi dari detektorke bentuk pulsa tegangan yang sebanding denganmuatan total yang terkumpul dalam tiap kejadian.Ke dua detektor tersebut menghasilkan pulsa yangamplitudonya sebagai fungsi energi. Dengandemikian diharapkan preamp detektorproporsional dapat digunakan oleh detektorsintilasi perbedaan yang mungkin ada adalah padapenguatan kedua preamp tersebut.
Bahan
1. Sumber radioaktif 137Cs dan 60Co2. Kabel konektor3. T konektor
Peralatan
1. NIM Modul2. HV Ortec
3. Preamp Ortec model 109PC diset penguatan1x
4. Preamp Ortec model 1135. Amplifier Model 4856. Unit komputer dengan MCA PCAII7. Detektor sintilasi NaI(Tl) Bkron8. Detektor sintilasi NaI(Tl) PGS-3
Metodologi
1. Mencari tegangan operasi detektor Bkrondengan menggunakan sumber 137Cs. Untukmengetahui tegangan operasi detektor diukurintensitas cacah total (sumber 137Cs dan cacahlatar) dengan variasi tegangan mulai dari 50sampai dengan 900 V. Tegangan operasidiketahui dari tegangan yang didapat saat nilaiintensitas cacah total kuwadrat dibagi cacahlatar, paling tinggi (5). Pencacahan dilakukanselama 1 menitjarak sumber ke detektor 4 em.
2. Pencacahan dilakukan dengan menggunakandetektor Bkron saat menggunakan preampmodel 113 kemudian diganti dengan 109PC.Diagram pengukuran seperti pada Gambar 3.Kemudian diukur resolusi energi 137Cs (energi662 keY) dan 60Co (energi 1172,3 keY dan1333.2 keY).
3. Detektor Bkron diganti dengan detektor PGS3, preamp menggunakan Modell09PC sepertipada Gambar 4. Dkari tegangan operasi
detektor kemudian dkacah s?,ektrum energidan diukur resolusi energi 13Cs (energi 662keY) dan 60Co (energi 1172,3 keY dan 1333.2keY).
Gambar 3. Diagram pengujian detektor Bkron
Buku II hal. 254 ISSN 1410 - 8178 Dewita, dkk
~
batan
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
liW36-, ---------------------iI
:1211>51+I
i,;
iOO 900 1100
Gambar 4. Pengujian detektor PGS-3 denganpreamp Model 109PC
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 6. Spektrum Energi 137Cs dengandetektor Bicron preamp sintilasiModel 113 resolusi 67keV. puncakpada kanal 35
l••M••••~ ~.I~ ftoI!III.,.;.,,.n.I!3~'"j1Jilll1iI__ n,:.t:Uji ~""~!;.!: I
(,...;te'!i:1\tI: 11G11p1 !.•••• !iOOt j;~a •••••.:+.i/!i
1.60E+07
Cacah2/Latar1.80E+07
Gambar 7. Spektrum energi 137Cs dengan detektorBicron preamp Model 109PC.resolusi 73keV puncak pad a kanal63
Dengan cara yang sarna dicari tegangan
operasi detektor PGS-3 didapat seperti }5adaGambar 8 yaitu 500 V. Gambar g spektrum 37CS
dengan seting coarse gain 2 dan fine gain 5
detektor PGS-3. puncak energi 662 pada kanal 55.resolusi energi 73 keV
Tegangan operasi detektor Bicron didapat650 V seperti ditunjukan pada grafik Gambar 5.dengan menggunakan preamp sintilasi Model109PC. Spektrum energi yang ditunjukan padaGambar 6. menggunakan preamp 113 dengancoarse gain 32 fine gain 10. puncak energi 662keY pada kanal 35. resolusi energi 67 keY.Gambar 7 spektrum dengan preamp Model109PC coarse gain diset 8 fine gain 6. puncakenergi 662 keY pada kanal 63. resolusi energi 73keY. Dari kedua spektrum tersebut maka preampproporsional counter Model 109PC dapatdigunakan untuk detektor sintilasi NaI(Tl) Bicronwalaupun resolusi energinya tidak sebaik Model113. Sehingga detektor sintilasi NaI(Tl) PGS-3yang hanya memiliki satu kabel signal dapatdigunakan dengan menggunakan preamp model109PC.
,soo ;00
Cac:a • .1/Latar".50f..07
4.oof.01
3.50E+-07
3.00f. .•.01
2.50E+07
2.00E+-07
1.50HOl
l.ooe+07
1.4-0E+07
1.20E+07
lDOE+07
8.ooE+O'6
6.00H06
4.00E+06
2.ooE+06
5.00E+06 O.ooE+oo
o 200 400 600 800 1000
Gambar 5.Grafik menentukan tegangan operasidetektor NaI(TI) Bicron didapat 650V
.""Tea:aDE3D (V)
""" Tegangan (VI
Gambar 8. Grafik tegangan operasi detektorNaI(TI) PGS-3. 500V
Ulis W, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 255
PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013
~
batan
7m6i57702+
iI,....~I
.9234 tiia ~ ~ M ~ m I~
UN
Gambar 9. Spektrum energi mCs detektorNaI(TI) PGS-3 resolusi 73 keY.puncak pada kanal 55
Apa bila detektor PGS-3 ingin digunakanpada experimen PGNAA, maka dengan mengacukalibrasi energi pada penguatan coarse gain 5 finegain 2. energi 10 MeV ada pada kanal sekitar1600. Kemudian coarse gain danfine gain diaturhingga puncak 1332.3 keY berada pada kanalsekitar 1600 spektrumnya mulai terlihat tidaksimetris (Tabel 2) sehingga disimpulkan apabilaingin digunakan untuk PGNAA maka hanya layakuntuk deteksi unsur dengan energi < 10 MeV
Tabell. Perbandingan detektor Bicron dan PGS-3dengan Preamp 109PC
No. Iec..an~~,Q.Q~!..e~o~PreampGain;,I)J!!g!FWHM
V
CoarseFinekey~e\l1
650 ~Icro.n113321066267
2
650 !3icr~~I09PC8666273
3
650 .~ic~on109PC861173.2 85
4
650Blcron109PC861332.3 85
5
500 PG5-3I09PC2566273
6500 PG5-3109PC251173.2 81
7500PG5-3I09PC251332.3 76
Tabel 2. Bentuk spektrum 6OCodengan penguatanyang berbeda mengacu pad a kalibrasienergi penguatan coarse gain 2. finegain 5
W!.~I~P~~Jill1
162
-162-822+16
I5I10
KESIMPULAN
Preamp proporsiona/ counter 109PCdapat digunakan untuk detektor sintilasikhususnya detektor PGS-3 dengan teganganoperasional 500 V. Pada pencacahan berjarak 4cm terhadap sumber radiasi 137 Cs dan 60Codidapat resolusi energi 73 keV pada energi 662
keY. 81 keY pada energi 1173.2 keY dan 76 keYpada energi 1332,3keV. Pada seting amplifierdengan coarse gain 2 fine gain 5 memungkinkandigunakan pada PGNAA untuk deteksi unsurdengan energi <10 Me V
DAFT AR PUST AKA
I. http://www.tech-associates.comlproductinfo/scintillation-gammaprobes.html
2. NICHOLAS TSOULFANIDISMeasurement and Detection of Radiation.
Hemisphere Publishing Corporation USA1983.
3. GLENN F KNOLL. Radiation Detection andMeasurement, John Wiley & Sons USA 1979
4. NONAME, 113 Scintilation preamplifier.Ortec.
5. WANG W.H, The Operational Characteristicsof a Sodium Iodide Scintillation CountingSystem as a Single-Channel Analyzer..Radiation Protection Management • Volume20. No.5· 2003
Tanya Jawab
Syarip~ Mana yang paling baik hasilnya jika
konfigurasinya : detektor bicron + PAl 09dibanding detektor PGS 3+ PA 109 ?
Dewita-¢> Dari Tabe/ 1.detektor PGS-3 + PA 109
ditinjau dari F10 HM-nya /ebih baik untukCo-60 se/isih 4-9 keV. Reso/usi antara
detektor Bicron dan PGS 3 per/u ditinjaureso/usinya. Bila penguatan nya bilapenguatannya diperbesar seperti ha/nyayang dilakukan pada PGS 3.
Nugraha L~ Pada grafik pengisian. cacahan yang
ditunjukkan pada energi Co 1173 keY jumlahcacahan lebih rendah (no 3) dari pada settingcoarse gain dan fine gain (no 2) dilakukanpencacahan berapa lama? Dan apakah hasilpencacahan sudah diuji dengan statistikpencacahan seperti dengan tabel chi square?
Dewita-¢> 1menit • be/um.
Buku II hal. 256 ISSN 1410 - 8178 Dewita, dkk