PENGUKURAN AKTIVITAS ~ SECARA ABSOLUT DENGAN MENGGUNAKANPENCACAH 41T

P.P.H. Ismmtoyo

BATAN - PUSAT REAKTOR ATOM BAN DUNG

Abstrakt :

PENGUKURAN AKTIVITAS ~ SECARA ABSOLUT DENGAN MENGGUNA­KAN PENCACAH 4n PENGUKURAN isotop-isotop yang hanya meluruhkanzarrah ~ saja dikerjakan dengan menggunakan pencacah 4n yang merupakan4n gas flow counter. Watak detector untuk 2 macam gas diamati, yaitu untukp-gas dan gas propan. Cara preparasi sample digunakan kollodium yang dilarutkandalam amylacetate dan ctil-ether dengan perbandingan I : 2 : 2. Pengukuran abso­lutnya dikerjakan untuk isotop-isotop P-32, S-35, Sr-90,-Y-90. ternyata diperlukankollodium yang dilapis emas dan insulin sebagai penyebar (agar debu-debu hasilpengeringan dapat merata), untuk mendapatkan efisiensi sehingga mcncapai 100%.

PENDAHULUAN:

Dalam pengukuran aktivitas, baik untuk pancaran-pancaran alpha, beta maupun gamma.dari isotop-isotop radioaktip, dikenal dua macam eara. Cara yang pertama dikenal dengannama cara relatip, dimana detektor effisiensinya ditentukan lebih dahulu dcngan menggu­nakan sum her standard, kemudian baru dipakai untuk mencacah radioisotop yang ingindiketahui aktivitasnya. Baik sumber standard maupun yang akan diukur merupakan radio­isotop yang sejenis dan mempunyai dimensi sarna (atau ordcnnya sarna). Kalau tidak adasumber standard yang sejenis, dapat dipakai sumber standard yang mcmpunyai spek-trum hampir sarna ataupun salah satu puncakspektrum yang hampir sama.

Cara yang kedua adalah dcngan mempergunakan detektor yang mempunyai effisi­ensi 100 %, dengan demikian dapat dengan langsung diketahui aktivitas dari radioisotoptersebut. Cara ini dikenal dengan nama cara absolut.

Pada tulisan ini akan dibicarakan metoda yang kedua dan hanya untuk pancaranzarah beta saja. Pengukuran zarrah beta secara absolut sendiri dapat beberapa macamcara antara lain metoda sudut ruang (pencacahnya dapat berupa pencacah G.M.), me­toda pencacah 4n dan lain sebagainya.

Yang utama agar pencacahan absolut dapat dikerjakan adalah asal setiap zarah betayang masuk ke dalam pencacah dapat tercatat, maka pencacah tersebut dapat dipakaiuntuk pengukuran absolut.

1. Pen cae a h 4n

Yang dimaksud dengan pencacah 4n adalah suatu pencacah dim ana mampu un-tuk mendeteksi zarrah-zarrah' yang dipancarkan pada seluruh sudut ruang.

Pencacah 41T ada bcrbagai macam, untuk pencacah bent uk gas dapat bekerja padadaerah proportionil ataupun daerah Geiger Muller. Sedangkan gasnya dapat dengan caradialirkan ataupun diisikan saja. Pada umumnya yang dipakai adalah yang pcrtama, yaitu

dcngan mcngalirkan gas tersebut terus menerus.Sebab dari pilihan tersebut adalah dari segi praktisnya pelaksanaan pengukuran.

Pada pencacah dengan gas yang diisikan, maksudnya gas untuk multiplikasi diisikan dankemudian ditutup, banyak hal yang harus dikerjakan sebelum pencacahan sendiri dapatdilakukan. Misalnya pengosongan udara, yang tentu saja mcmerlukan sistim vakum, pe­ngisian gas dan lain-lain. Dengan demikian untuk mencacah beberapa sample saja akanmemerlukan waktu beberapa jam, karena setiap kali mengganti sumber berarti harus di­v?kumkan lagi terlebih dahulu.

Didalam experimen ini pencacah dikerjakan dengan menggunakan pencacah.41Tdengan gas yang dialirkan (. 41T Gas flow counter). Pencacah 4n terse but dioperasikan

204

pada dacrah proportionil, sehingga masih pcka terhadap cncrgi dari zarrall, disamping itujuga akan memberikan resolving time yang keci!.

. Pada 41T Gas flow counter yang dioperasikan pacta daerah proportionil dengan de-sign yang tepat, akan didapatkan Icbar plateau antara 300 sampai 1000 Volt dan dengankecondongan (slope) antara 0,1 sampai 0,2%. Lebar dan kecondongan dari platcau iniakan tergantung dari macam gas yang dipakai.

Pencacah 41T yang dipakai di Pusat Reaktor Atom Bandung berasal dari Rusia,.yang berbentuk dua buah setengah bola dan anodanya berbentuk lingkaran (Gambar I).

Diantara kedua detektor ada meja tempat meletakkan sumber yang dapat digeser (dipu­tar) Meja tersebut mampu untuk menampung tiga buah sumber.

6

1. Anoda2. meja tempat menompang sumber3. Lapisan tipis' kollodium4. Sumber5. Tempat gas masuk6. Tempat gas keluar7. Isolator.

51

Gambar 1.

Untuk mempelajari watak-watak dari pencacah 41T tersebut dipakai dua macamgas, yaitu P-gas dan Propan. Tetapi selanjutnya hanya dipakai gas propan saja, karcna gastcrsebut tidak perlu didatangkan dari luar negeri, sedangkan P-gas selain harganya Icbihmahal, juga hams didatangkan dari luar negcri. Kemurnian gas pun tidak perlu terlalutinggi, yang dipakai hanyalah gas propan yang sering dipakai untuk bahan bakar saja. Pc·ngontrolan aliran gas dikerjakan dengan melewatkan aliran terscbut pada minyak pelumas.dengan jumlah gelembung dua sampai tiga gelembung per-dctik.

Dari hasil pengamatan ternyata gas propane membcrikan lcbar plateau ataupun ke­condongan yang lebih baik daripada P-gas, hanya tegangannya hams lebih tinggi. (lihatTabel I). Bentuk plateau untuk bermacam-macam isotop (energi rata-rata dari zarrah ~yang dipancarkan) terlihat pada Gambar-2.

Tabel I.

GasTegangan OperasiLebar PlateauKecondongan

p-gas

2,1 kV300 V1,1 %

Propan~,4 kV700 V0,1 %

205

•..•. Q"'·o .••.."'g,,"'a .••,q:r.••... ""..'g"

_·~··"""}-"-·-4_. _4_ .•.••._. _ .•4_·-<>_.-41_A'" .a•

)0'"..

«...."

•.

II

lOS

9

876

::E

sp.,

U 4

32

".~,.

II

II

4 ++++++ untuk p32untuk S3Suntuk Sr90 + y90

2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Gambar 2.

Kilo Volt

Perluditerangkan disini, bahwa pencacah 4n ini hanya di pakai untuk mencacahzarrah ~ saja. Sedangkan zarrah 'Y pencacah initidak peka at aupun kepckaannya sa­ngat rcndah. Oleh karena itu hanya dipakai untuk isotop-isotop yang memancarkan zarrah

~ saja. Untuk isotop-isotop pcmancar zarrah ~ dan 'Y secara serentak dipakai alatlain yang disebut . 4n ~ - 'Y coincidence. _

Kalau kita perhatikan plateau dan kecondongan yang diperoleh, terlihat bahwa padadaerah itu adanya effek spurious counting belum ada. Dengan demikian pilihan untuk me­letakkan tegangan operasi menjadi lebih bebas.

2. E k s per i men :

2.1. Preparasi Sumber:

Telah diterangkan didepan, bahwa di dalam pengukuran zarrah yang dipancar­kan ke segala sudut ruang harus dapat dicacah. Oleh karena itu sumber diletakkanpad a suatu lapisan yang sangat tipis. Lapisan atau film ini harus cukup kuat pulauntuk menahan sumber yang berbentuk cairan pada awalnya.

Untuk membuat lapisan terscbut diRakai kollodium yang dilarutkan padacampuran amyl ace tat dan ethil'ether. Pcrtama kali dicoba dengan pcrbandinganbe rat I : I : I. tetapi ternyata masih tcrlalu kcntal. Kcmudian amyl acetat danethil ether-nya ditambah lagi dengan jumlah satu bagian berat dan ternyata berh?sil dengan baik .. Cara membuat lapisan tipis tersebut adalah dengan meneteskan larutan terse-

but pada permukaan air. Larutan tersebut akan meluas dan membentuk suatu lapi­san dengan tebal yang homogin, Tebal tipisnya lapisan yang terbentuk akan tcrgan­tung dari keenceran larutan, Untuk satu tetes dengan perbandingan diatas akanmenghasilkan lapisan seluas ~ 25 Cm2 dengan ketebalan ~ 30/ug/Cm2.Lapisan ini akan kering dalam satu sampai dua menit. Kemudian lapisan ini dile­takkan pada plancet yang berbentuk cincin dengan ukuran eliameter dalam 1,8Cm dan diamter Iuar 3,4 Cm.

206

Agar dapat diketahui dengan tepat, bcrat dan sample yang akan diatur, ma­ka sample tersebut ditimbang setiap 30 dctik mulai dari saat ditetapkan. Dcnganmengekstrapolasi dan grafik berat vs waktu, akan diperoleh berat zat radioaktifpada saat diteteskan. Pengeringan dari cuplikan harus dikerjakan pada tcmperaturruangan, tidak boleh dipanaskan.

Setiap cuplikan dibuat sl'hingga cacah permenitnya antara 100.000 sampai200.000. Pada cacah sekian ini koreksi terhadap dead time bcJum perlu atau ke­cil sekali, disamping itu pengaruh dari background dapat diabaikan. Oleh karenaitu untllk larutan-Iarutan yang mempunyai aktivitas jenis yang tinggi perlu dien­cerkan. Pada pengenceran ini perlu cliberi "carrier", agar jangan sampai isotop-iso­top yang radioaktip justru malah menempel pada pipet.

Sering kali euplikan sesudah mengering meneiut menjadi keeil, karcna ken­talnya. Akibatnya serapan diri clari euplikan menjadi besar. Untuk menghindarkanini, maka ditambahkan eairan insulin sesudah ditimbang. Disamping itu luas daricuplikan jangslI1 sampai melebihi I em diamternya.

2.2. Eksperimen:

Pada awal eksperimen plancet hanya diletakkan begitu saja pada rumah plan­cet, ternyata hanya memberikan hasil yang kurang memuaskan (Tabel 11).

Tabel II

Isotop

Effisiensi-- 204TI89%

32p

95%

9(')Sr +90y

95%

35S

70%

Hal ini disebabkan oleh kontak yang kurang baik antara planeet. Untukmengatasinya dibuat rumah plancet yang clikerupkan, sehingga kontaknya betul­betul baik. HasH sesudah memakai rumah planeetnya baru tertera pad a tabel III.

Tabel III

Isotop

Effisiensinya

204TI

100%

32p

100%

90Sr + 90y

100%

3SS

70 %

207

Tcrlihat bahwa untuk S-35 effisicnsi dari detcktor masih bclum dapat men­capai 100%. Hal ini disebabkan ole\1 sifat kol1odium yang merupakan bahan isola-

tor, ~chinlli),a an tara anoda dan kol\odium tidak ada mcdan listrik. Hal mi tidakterlihat gejalanya pada isotop-isotop yang mcmpunyai energi lebih tinggi. Sebelummencapai kesimpulan ini telah dicoba pengaruh absorbsi dari kollodium, t"ernyatapengaruh tebal kollodiumnya tidak ]ebih dari 2%. Agar medan listrik antara anodadan kollodium juga ada, maka kollodiumnya dilapis dengan emas setcbal antara20 sampai 30 A0

Gambar - 3.

Ternyata hasilnya sangat mcmuaskan dan dapat dicapai effisiensi 100%. Di­samping itu untuk sumber S-35 selalu perlu diberikan insulin agar sera pan dirinyadapat diperkecil. Insulinnya sendiri perlu diencerkan sampai 20 kali dari ampulInsulin.Cara mclapis emas ini dikerjakan dcngan menguapkan emas pada ruang volum dankarena di Pusat Reaktor Atom Dandung belum mempunyai alatnya pelapisan inidikerjakan di Lembaga Elektronika Nasional.

Besarnya dead time dari pencacah 411' ini tidak lcbih dari 3/u detik. Sehing­ga untuk pencacahan sebesar 200.000 hanya akan memberikan koreksi sebesar 1%.Sedangkan backgroundnya sendiri sckitar 400, dengan dcmikian dapat diabaikan

Apabila penimbangan dengan hati-hati dan dipakai timbangan yang ditelitimaka ralat yang didapat akan kurang dari 5%, bahkan dapat dicapai kurang dari3%.

Pad a pencacahan zarrah ~ dengan pencacah . 411' , koreksi yang perludiadakan hanyalah koreksi serapan dari lapisan kollodium dan dead time. Koreksiserapan diri, asal "carrier"rtya tepat dan insulinnya tidak terlalu kental akan sang­at kecil pengaruhnya.

Kesimpulan:

Untuk isotop-isotop yang memancarkan zarrah ~ cukup tinggi encrsinya,ternyata effisiensi 100% dcngan mudah dapat dicapai, asal "carrier" dan insulin­nya diberikan dengan tepat. Bahkan kalau larutan sumber cukup encer, maka ti­dak perlu dipakai insulin.

Pada sumber S-35 kollodium yang dilapis emas mutlak diperlukan akibatnyapreparasi untuk S-35 akan memerlukan waktu lebih lama, bila tidak mempunyaipersediaanplancet yang cukup banyak.

Dengan dapat dipakainya gas propan tehnis, akan sangat memudahkan sup­plynya, karena dapat diperoleh di dalam negeri, Bahkan terlihat memberikan slopedan lebar plateau yang sangat memuaskan.

Pustaka:

208

l. Proc. of Sumposium on Metrology of Radionuclides, Vienna 1959paper No : I. 1.

II. 2.1.II. 2.11II. 2.2II. 2.3II. 2.4I. 3.I. 10

2. Radoszewsky, Thomasz

"Lecture notes on Metrology of Radionuc1ides" Pusat Reak­tor Atom Bandung, 1972.

DISKUSI:

DR. H.P. SOEPANGKA T:

Bagaimana pengaruh impurities dalam gas Propan pada hasil-hasil pengukuran di­bandingkan dengan P-gas.

ISMUNTOJO :

Scpcrti terlihat dari hasil experiment, pengaruh dari impurities tidak ada sarna se­kali. Mengenai pengukuran pad a P-gas, karena terbatasnya pcrsediaan P-gas tidak diker­jakan, akan tetapi kalau dilihat dari slope yang diperoleh daTi experiment terlihat untukpropan akan Icbih baik ketelitiannya. Dan untuk setiap tabung propane yang diganti se­harusnya dikalibrasi lebih !;lulu ditampung kalibrasi periodik untuk ~etiap 6 bulan.

Z. ABIDIN IS :

Dalam pengontrolan aliran gas disebutkan hanya dcngan menggunakan gclemhung­gelumbung gas yang dilewatkan pada minyak pelumas dengan jumlah gelcmbung tcrten­tu. Dengan demikian apakah kita dapat mengetahui berapa tekanan dalam ruang alatpeneacah, ataukah memang dalam hal ini kita perlu mengetahui secara pasti berapa te­kanan disitu? Bukankah alat terse but dapat bekerja baik dengan tekanan tertentu.

ISMUNTOJO :

Dari segi aliran telah diamati:

I. Kalau aliran kurang hasil peneaeahannya berkurang.

2. Kalau aliran dipereepat terlihat tidak ada pengaruh, hanya disini kalau aliranterlalu besar akan menyebabkan tersemburnya minyak pengontrol dan ini di­takutkan masuk ke dalam detektor, yang tentunya akan dapat mengubah ka­rakteristik dari detektornya.

DJARWANI SOEHARSO :

Menurut paper, halaman 5, ukuran eincin plancct adalah; 1,8 em diameter dalamdan 4,4 diameter bagian luar. Sedangkan source (cuplikan) diamternya I em.

Pertanyaan: Bagaimana saudara meletakkan source pad a planeet?

ISMUNTOJO:

Yang dimaksudkan disini adalah diamter maximum dari source yang diizinkanadalah I em.

209