1

Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut

Laboratorium Radiasi

PERCOBAAN R4

EKSPERIMEN SPEKTROSKOPI RADIASI ALFA

Dosen Pembina : Herlik Wibowo, S.Si, M.Si

Septia Kholimatussa’diah* (080913025), Mirza Andiana D.P.* (080913043), Lailatul

Badriyah* (080913056)

*Program Studi S-1 Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Abstrak

Telah dilakukan eksperimen spektroskopi radiasi alfa yang bertujuan untuk mengukur

spektrum energi radiasi partikel alfa yang dihasilkan dari peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb-

206. Peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb-206 menghasilkan lima puncak spektrum energi yang

berarti dihasilkan pula lima partikel alfa hasil peluruhan. Berdasarkan analisis data,

diperoleh nilai spektrum energi alfa yang berbeda-beda dengan persentase kesalahan

bervariasi antara 13 – 80%. Resolusi merupakan kemampuan sistem spektrometer untuk

memisahkan antar energi radiasi dan direpresentasikan sebagai besarnya FWHM (Full

Width at Half Maximum). Dari percobaan ini, diperoleh nilai resolusi sebesar 0,6428%.

Kata kunci : FWHM, partikel alfa, peluruhan, pencacah integral, resolusi, spektrum energi

1. METODE PENELITIAN

Setup peralatan berupa Single

Channel Analyzer (SCA) dan personal

computer (PC) telah diatur dan dinyalakan

oleh dosen pembimbing. Waktu dan

jumlah cacahan diatur terlebih dahulu

menggunakan PC, dipilih waktu cacahan

10 detik selama tiga kali. Kemudian

letakkan sumber radiasi Am-241 tepat di

depan detektor. Jumlah cacahan dicatat

mulai dari kanal 0 dan seterusnya dengan

rentang 10 kanal sampai tidak ada cacahan

terdeteksi (jumlah cacahan sama dengan

nol). Dari data yang diperoleh dibuat

grafiknya.

Selanjutnya, sumber radiasi Am-

241 diganti dengan sumber radiasi Ra-226.

Jumlah cacahan dicatat mulai dari kanal 0

dan seterusnya dengan rentang 10 kanal

hingga jumlah cacahan mengalami

kenaikan, kemudian rentang diturunkan

2

dengan mencatat jumlah cacahan dengan

rentang tiap 2,5 kanal. Begitu jumlah

cacahan mengalami kenaikan lagi, rentang

dinaikkan dengan mencatat tiap 5 kanal

sampai jumlah cacahan sama dengan nol.

Dari data yang diperoleh dibuat grafiknya.

2. ANALISIS DATA

(terlampir)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Suatu sumber radioaktif yang

memiliki nomor atom lebih dari 82 secara

spontan akan meluruh menjadi inti turunan

dan memancarkan int i He l ium ( 4H 2 )

a tau yang d i sebu t dengan par t i kel

α . Partikel ini sangat masif dan berenergi

tinggi serta dipancarkan dari inti isotop

radioaktif yang memiliki rasio neutron

terhadap proton yang terlalu rendah. Pada

percobaan kali ini digunakan detektor

semikonduktor. Detektor ini bekerja

sebagai fotodioda silikon yang berupa

lapisan tipis yang akan menyerap semua

energi partikel alfa. Apabila partikel alfa

menumbuk lapisan tipis tersebut maka

akan terjadi interaksi yang akan

menghasilkan pulsa keluaran yang

tingginya sebanding dengan energi radiasi

alfa tersebut. Lapisan tipis fotodioda

silikon akan menyerap seluruh partikel alfa

yang akan menghasilkan pulsa yang

dibangkitkan dari peristiwa terbentuknya

pasangan hole-elektron saat partikel alfa

menumbuk lapisan silikon. Pulsa yang

dihasilkan ini akan sebanding dengan

energi alfa, sehingga bisa menentukan

energi radiasi alfa yang belum diketahui.

Berdasarkan kekekalan muatan dan

nukleon, reaksi peluruhan alfa memenuhi

reaksi sebagai berikut.

AIZ

A-4TZ-2 + α

Sedangkan peluruhan 226

Ra menjadi 206

Pb

(isotop stabil) memenuhi reaksi sebagai

berikut.

226

Ra 222

Rn + α

222

Rn 218

Po + α

218

Po 214

Po + α

214

Po 210

Po + α

210Po

206Pb + α

Dari penurunan peluruhan 226

Ra

menjadi 206

Pb menghasilkan 5 buah

partikel α yang masing-masing

partikel α memiliki besar energi

partikel yang berbeda. Dari grafik terlihat

spektrum energinya memiliki 5 puncak

yang menunjukkan besarnya energi

yang dihasilkan partikel α tersebut

se lama meluruh .

3

Pada eksperimen ini untuk

menentukan ene rgi dar i p a r t i k e l

α d a r i R a - 2 2 6 d i g u n a k a n

k a l i b r a t o r A m - 2 4 1 y a n g

m e m i l i k i spektrum energet i

radiasi α sebesar 5 ,6 MeV.

Besarnya energi partikel puncak pada

spektrum energi peluruhan Ra-226

menjadi Po-210 didapatkan dengan

menganalisis spektrum energi Am-241.

Puncak energi partikel α pada peluruhan

Am-241 terjadi pada kanal 140, sehingga

dapat diketahui bahwa 1 kanal

mewaki l i besarn ya energi yang

dipancarkan partikel α sebesar 0,04

MeV.

Kemudian untuk mengetahui

besarnya energi tiap partikel alfa hasil

peluruhan, yang dilakukan adalah dengan

mencari nomor kanalnya lalu dikalikan

dengan 0,04 MeV (hasil kalibrasi energi

per kanal). Dengan mengabaikan data pada

kanal 0 – 40 yang merupakan noise yang

tidak diinginkan, diperoleh data dan grafik

seperti pada halaman lapiran. Berdasarkan

analisis data, diperoleh hasil perhitungan

energi partikel alfa untuk masing-masing

peluruhan sebagai berikut.

Inti Energi (MeV)

Ra-226 2,1

Rn-222 5,3

Po-218 8,3

Po-214 14

Po-210 4,2

Persentase kesalahan diperoleh

melalui perbandingan terhadap teoritis,

sehingga diperoleh :

Inti Energi (MeV) %

kesalahan Eksperimen Teori

Ra-226 2,1 4,78 56,07

Rn-222 5,3 5,48 25,18

Po-218 8,3 6,00 13,21

Po-214 14 7,68 82,29

Po-210 4,2 5,30 20,75

FWHM dan Resolusi

FWHM atau Full Width at Half

Maximum merupakan lebar ‘peak’ energi

pada setengah energi puncaknya. Resolusi

energi radiasi alfa merupakan kemampuan

sistem spektrometer energi radiasi untuk

memisahkan antar energi radisi. Hal ini

sangat penting karena dapat memberikan

informasi seberapa valid informasi energi

radiasi yang muncul dalam spektrum

radiasi yang dihasilkan. Nilai ini

direpresentasikan sebagai nilai FWHM,

sehingga resolusi diperoleh dari

perbandingan lebar kanal FWHM terhadap

E0, yaitu 5,6 MeV. Berdasarkan analisis,

resolusi yang kami peroleh dalam

percobaan memiliki nilai 0,6428%.

Sistem Pencacah Integral

4

Pencacahan secara integral

merupakan suatu cara untuk mengukur

jumlah (kuantitas) radiasi yang memasuki

detektor tanpa memperhatikan tingkat

energi radiasinya (gross activity). Sistem

pencacah akan menampilkan suatu nilai

yang sebanding dengan kuantitas radiasi

yang memasuki detektor.

Pada sistem pencacah integral

biasanya digunakan detektor GM dengan

konfigurasi sebagaimana gambar berikut.

Detektor berfungsi untuk

mengubah radiasi yang mengenainya

menjadi pulsa listrik. Detektor yang sering

digunakan disini adalah detektor GM

karena detektor ini mempunyai

karakteristik tidak dapat membedakan

energi radiasi (sesuai dengan keperluan

sistem pencacah integral) tetapi detektor

GM dapat menghasilkan pulsa listrik yang

relatif sangat besar dibandingkan dengan

jenis detektor yang lain sehingga peralatan

penunjangnya sangat sederhana.

High Voltage (HV) adalah sumber

tegangan tinggi yang dibutuhkan oleh

semua jenis detektor termasuk detektor

GM. Penentuan tegangan kerja detektor

GM adalah dengan cara mencari daerah

tegangan plateaunya sebagaimana gambar

berikut.

Inverter digunakan untuk

mendistribusikan tegangan tinggi ke

detektor dan menerima pulsa listrik dari

detektor untuk diteruskan ke rangkaian

selanjutnya. Pulsa listrik yang dihasilkan

inverter sudah dalam orde Volt sehingga

dapat langsung diproses oleh rangkaian

counter.

Counter adalah peralatan yang

digunakan untuk mencacah (menghitung

jumlah) pulsa listrik yang memasukinya.

Selang waktu pencacahan dapat dilakukan

secara manual (start/stop) atau secara

otomatis menggunakan timer, yaitu alat

yang dapat memberikan sinyal ke counter

agar memulai atau menghentikan

pencacahan dengan selang waktu tertentu

yang dapat diatur sebelumnya.

Sistem pencacah integral banyak

digunakan dalam pengukuran radiasi beta

karena sumber beta memancarkan radiasi

dengan energi yang bersifat kontinyu,

mulai dari nol hingga nilai energi

maksimumnya.

5

4. KESIMPULAN

1. Pada proses peluruhan inti Ra-226

menjadi Pb-206 terdapat lima puncak

energi, puncak ini menandakan jumlah

partikel alfa yang dihasilkan selama

proses terjadinya peluruhan.

2. Berdasarkan analisis, diperoleh

spektrum energi partikel alfa tiap

puncak dan persentase kesalahannya

sebesar :

- Ra-226 : 2,1 MeV (56,07%)

- Po-210 : 4,2 MeV (20,75%)

- Rn-222 : 5,3 MeV (25,18%)

- Po-218 : 8,3 MeV (13,21%)

- Po-214 : 14 MeV (82,29%)

3. Resolusi energi yang diperoleh adalah

0,6428%.

5. DAFTAR PUSTAKA

http://batan.go.id/pusdiklat/elearning/Peng

ukuran_Radiasi/Pencacah_05.htm

http://hendriyanto.web.id/ukur/Pencacah_0

0.htm

Krane, Kenneth. Fisika Modern. Jakarta :

Penerbit Erlangga.

6. TENTANG PENULIS

Penulis : Septia Kholimatussa’diah

NIM. 080913025

Anggota 1 : Mirza Andiana Devita P.

NIM. 080913043

Anggota 2 : Lailatul Badriyah

NIM. 080913056

6

LAMPIRAN

Data Hasil Pengamatan

a. Peluruhan Am-241

no. kanal n1 n2 n3 nrerata

0 17701 18129 17993 17941

10 1661 1644 1626 1643,667

20 189 195 186 190

30 133 153 135 140,3333

40 131 116 120 122,3333

50 132 146 146 141,3333

60 152 181 170 167,6667

70 258 246 246 250

80 411 349 410 390

90 552 560 593 568,3333

100 1053 1092 1078 1074,333

110 2127 2091 2126 2114,667

120 3963 3866 3897 3908,667

130 5011 5017 5078 5035,333

140 5128 5212 5292 5210,667

150 4939 5023 5034 4998,667

160 4703 4729 4679 4703,667

170 4675 4635 4562 4624

180 4332 4457 4496 4428,333

190 3747 3661 3607 3671,667

200 2784 2615 2692 2697

210 1716 1717 1699 1710,667

220 946 984 900 943,3333

230 504 494 469 489

240 261 292 261 271,3333

250 155 175 152 160,6667

260 119 112 139 123,3333

270 96 124 123 114,3333

7

280 100 83 92 91,66667

290 99 89 88 92

300 79 91 92 87,33333

310 75 74 69 72,66667

320 47 55 64 55,33333

330 47 49 57 51

340 41 36 41 39,33333

350 36 35 34 35

360 22 27 28 25,66667

370 11 27 28 22

380 14 11 18 14,33333

390 6 17 19 14

400 8 9 5 7,333333

410 6 4 3 4,333333

420 3 6 6 5

430 1 0 3 1,333333

440 2 2 2 2

450 1 1 0 0,666667

460 0 2 1 1

470 0 1 0 0,333333

480 2 0 0 0,666667

490 0 0 0 0

b. Peluruhan Ra-226

no. kanal n1 n2 n3 nrerata

0 40879 40769 40694 40780,67

10 13331 13486 13329 13382

20 1757 1730 1799 1762

30 392 399 377 389,3333

40 210 222 190 207,3333

50 195 226 222 214,3333

52,5 226 285 276 262,3333

8

55 252 233 261 248,6667

57,5 300 271 274 281,6667

60 347 330 339 338,6667

62,5 344 376 318 346

65 420 400 364 394,6667

67,5 447 439 454 446,6667

70 461 469 491 473,6667

72,5 566 550 588 568

75 668 680 631 659,6667

77,5 711 764 759 744,6667

80 816 796 835 815,6667

82,5 952 945 955 950,6667

85 1025 1051 1113 1063

87,5 1187 1169 1139 1165

90 1303 1312 1273 1296

92,5 1367 1335 1350 1350,667

95 1396 1467 1449 1437,333

97,5 1436 1469 1521 1475,333

100 1576 1484 1574 1544,667

102,5 1581 1525 1608 1571,333

105 1557 1618 1672 1615,667

107,5 1546 1502 1600 1549,333

110 1588 1527 1554 1556,333

112,5 1513 1568 1598 1559,667

115 1595 1557 1479 1543,667

117,5 1507 1478 1482 1489

120 1349 1442 1417 1402,667

122,5 1405 1402 1393 1400

125 1368 1426 1347 1380,333

127,5 1357 1356 1370 1361

130 1314 1269 1329 1304

132,5 1351 1299 1261 1303,667

9

135 1327 1264 1239 1276,667

137,5 1215 1300 1252 1255,667

140 1179 1210 1214 1201

142,5 1129 1133 1168 1143,333

145 1022 1080 1095 1065,667

147,5 1035 1009 1064 1036

150 1037 950 999 995,3333

152,5 916 943 925 928

155 878 926 885 896,3333

157,5 804 792 868 821,3333

160 798 801 761 786,6667

162,5 723 716 740 726,3333

165 678 697 685 686,6667

167,5 678 650 655 661

170 662 604 617 627,6667

172,5 563 506 532 533,6667

175 515 526 529 523,3333

177,5 455 433 465 451

180 401 434 432 422,3333

182,5 405 384 394 394,3333

185 370 346 388 368

187,5 327 322 351 333,3333

190 309 287 294 296,6667

192,5 259 275 308 280,6667

195 269 267 271 269

197,5 210 229 237 225,3333

200 189 247 228 221,3333

202,5 217 175 201 197,6667

205 208 181 186 191,6667

207,5 182 186 208 192

210 161 152 157 156,6667

212,5 173 153 145 157

10

215 191 141 150 160,6667

220 137 150 124 137

225 136 143 144 141

230 133 109 117 119,6667

235 135 124 118 125,6667

240 110 145 121 125,3333

245 99 112 102 104,3333

250 102 128 114 114,6667

255 122 112 102 112

260 134 112 117 121

265 135 134 106 125

270 133 117 140 130

275 115 149 122 128,6667

280 136 122 141 133

285 145 147 140 144

290 149 153 139 147

295 152 161 140 151

300 171 167 179 172,3333

305 179 191 169 179,6667

310 135 168 182 161,6667

315 210 203 169 194

320 183 177 190 183,3333

325 175 180 189 181,3333

330 170 184 167 173,6667

335 154 142 153 149,6667

340 167 205 192 188

345 185 198 193 192

350 206 215 181 200,6667

355 184 181 180 181,6667

360 169 185 174 176

365 173 187 189 183

370 194 177 165 178,6667

11

375 173 175 185 177,6667

380 173 175 160 169,3333

385 164 161 144 156,3333

390 168 149 138 151,6667

395 146 132 155 144,3333

400 143 145 129 139

405 111 115 119 115

410 110 129 98 112,3333

415 110 121 103 111,3333

420 93 81 88 87,33333

425 97 80 82 86,33333

430 73 82 86 80,33333

435 53 65 68 62

440 78 68 63 69,66667

445 55 65 57 59

450 52 45 58 51,66667

455 54 37 42 44,33333

460 50 43 46 46,33333

465 30 35 28 31

470 40 33 40 37,66667

475 37 26 32 31,66667

480 29 20 28 25,66667

485 28 22 21 23,66667

490 19 19 23 20,33333

495 17 18 26 20,33333

500 14 13 21 16

505 14 12 13 13

510 13 11 9 11

515 13 9 9 10,33333

520 10 10 9 9,666667

525 7 7 9 7,666667

530 6 6 4 5,333333

12

535 8 6 8 7,333333

540 4 2 5 3,666667

545 5 5 4 4,666667

550 6 5 1 4

555 0 1 2 1

560 0 3 1 1,333333

565 2 1 1 1,333333

570 0 1 0 0,333333

Grafik Data Hasil Pengamatan

a. Peluruhan Am-241

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 100 200 300 400 500 600

jum

lah

rer

ata

caca

han

nomor kanal

Peluruhan Am-241

13

b. Peluruhan Ra-226

Analisis Data Pengamatan

a. Penentuan energi per kanal dan FWHM (Full Width at Half Maximum)

maka

atau

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 100 200 300 400 500 600

jum

lah

rer

ata

caca

han

nomor kanal

Peluruhan Ra-226

14

b. Penentuan energi spektrum radiasi alfa