RUANG IONISASI

1.      DEFINISI RUANG IONISASIRuang ionisasi didefinisikan sebagai sebuah perangkat yang digunakan untuk dua tujuan utama: mendeteksi partikel di udara (seperti dalam detektor asap), dan untuk deteksi atau pengukuran radiasi pengion.

Sebuah ruang ionisasi adalah instrumen dibangun untuk mengukur jumlah ion dalam media (yang akan kami anggap sebagai gas, tetapi juga bisa padat atau cair). Ini terdiri dari kandang gas diisi antara dua elektroda melakukan. Elektroda mungkin dalam bentuk pelat paralel (bilik ionisasi paralel plat: PPIC) atau silinder koaksial untuk membentuk detektor portabel nyaman dalam hal ini, salah satu elektroda mungkin dinding kapal itu sendiri.

Ketika gas antara elektroda terionisasi dengan cara apapun, misalnya dengan partikel alpha, partikel beta, sinar-X, atau emisi radioaktif lainnya, ion dan elektron dipisahkan pindah ke elektroda polaritas yang berlawanan, sehingga menciptakan arus ionisasi yang mungkin diukur dengan galvanometer atau elektrometer.

Setiap ion dasarnya deposito atau menghapus muatan listrik kecil ke atau dari elektroda, sehingga akumulasi muatan sebanding dengan jumlah seperti bermuatan ion. Sebuah potensi tegangan yang dapat berkisar dari beberapa volt untuk kilovolt banyak diterapkan antara elektroda, dan memungkinkan perangkat untuk bekerja terus menerus dengan pembersihan elektron dan mencegah perangkat dari menjadi jenuh. Arus yang berasal disebut bias saat ini, dan mencegah perangkat untuk mencapai titik di mana ion tidak lebih dapat dikumpulkan.

Ruang ionisasi yang banyak digunakan dalam industri nuklir karena mereka memberikan output yang sebanding dengan dosis dan memiliki masa operasi lebih besar dari standar tabung Geiger (Geiger-Müller di tabung gas akhirnya rusak). Ruang ionisasi yang digunakan dalam kedokteran nuklir untuk menentukan aktivitas yang tepat dari pengobatan terapi radioaktif. Perangkat semacam ini disebut 'kalibrator dosis radioisotop. Ruang Ion terkadang microphonic karena mereka adalah perangkat yang sangat sensitif dan biaya ion non terkait dapat diatur di dalam karena efek piezoelektrik.

2.       SIFAT-SIFAT ION DALAM RUANG IONISASIKetika gas antara elektroda terionisasi dengan cara apapun, misalnya dengan partikel alpha, partikel beta, sinar-X, atau emisi radioaktif lainnya, ion dan elektron dipisahkan pindah ke elektroda polaritas yang berlawanan, sehingga menciptakan arus ionisasi yang mungkin diukur dengan galvanometer atau elektrometer.

Setiap ion dasarnya deposito atau menghapus muatan listrik kecil ke atau dari elektroda, sehingga akumulasi muatan sebanding dengan jumlah seperti bermuatan ion. Sebuah potensi tegangan yang dapat berkisar dari beberapa volt untuk kilovolt banyak diterapkan antara elektroda, dan memungkinkan perangkat untuk bekerja terus menerus dengan pembersihan elektron dan mencegah perangkat dari menjadi jenuh. Arus yang berasal disebut bias saat ini, dan mencegah perangkat untuk mencapai titik di mana ion tidak lebih dapat dikumpulkan

3.      CARA KERJA RUANG IONISASI

Sinar radioaktif tidak dapat dilihat dengan mata biasa, sehingga untuk mendeteksinya harus digunakan alat. Alat deteksi sinar radioaktif dinamakan detektor radiasi. Salah satu jenis detektor radiasi yang pertama kali diperkenalkan dan sampai saat ini masih digunakan adalah detektor ionisasi gas. Detektor ini memanfaatkan hasil interaksi antara radiasi pengion dengan gas yang dipakai sebagai detektor. Lintasan radiasi pengion di dalam bahan detektor dapat mengakibatkan terlepasnya elektron-elektron dari atom bahan itu sehingga terbentuk pasangan ion positif dan ion negatif. Karena bahan detektornya berupa gas maka detektor radiasi ini disebut detektor ionisasi gas.

4.       ARUS YANG TERJADI DALAM RUANG IONISASIArus yang dihasilkan sangat rendah dalam kebanyakan situasi dan mendeteksi individu rontgen sulit, terutama dengan udara biasa pada tekanan atmosfer. Biasanya kapasitansi dari elektronik yang terhubung ke pusat kawat menghaluskan pulsa individu terlalu banyak untuk deteksi bahkan ketika umpan balik digunakan untuk sangat mengurangi waktu konstan. Ini ruang ruangan bertekanan karena itu menanggapi tingkat rata-rata radiasi pengion dan tidak memberikan "klik" seperti tabung Geiger counter.

5.       PEMBENTUKAN PULSA PADA RUANG IONISASI

Terdapat dua cara pengukuran radiasi, yang menampilkan hasilpengukurannya secara langsung, yaitu cara pulsa (pulse mode), dan caraarus (current mode).1. Cara PulsaSetiap radiasi yang mengenai alat ukur akan dikonversikan menjadisebuah pulsa listrik. Apabila kuantitas/jumlah radiasi yang mengenaisuatu alat ukur semakin tinggi maka jumlah pulsa listrik yangdihasilkannya akan semakin banyak pula.Sedangkan energi dari setiap radiasi yang mengenai alat ukur akangan tingginya pulsa listrik yang dihasilkan. Jadi semakinbesar energi radiasinya, maka akan semakin tinggi pula pulsa listrikannya. Tingginya pulsa yang dihasilkan dapat dihitungdengan persamaan:

ΔV adalah tinggi pulsa listrik yang dihasilkan, ΔQ adalah jumlahmuatan listrik, dan C adalah kapasitas detektor.7Contoh soal:Bila ada 100 buah radiasi dalam 10 detik, dengan energi radiasisebesar 35 keV memasuki detektor gas yang mempunyai daya ionisasi35 eV, maka setiap radiasi tersebut akan mengionisasi detektor danakan menghasilkan 1000 pasangan ion (elektron). Muatan listrik setiapelektron adalah 1,6 x 10-19 Coloumb, sehingga jumlah muatan yangdihasilkan oleh radiasi tersebut adalah 1,6 x 10-16 coloumb. Tinggipulsa yang dihasilkan oleh muatan tersebut adalah 0,1 mVolt

(misalkan kapasitas detektor tersebut adalah 1,6 x 10-12 farad). Jadidalam contoh ini akan menghasilkan 100 buah pulsa listrik dalam 10detik dengan tinggi pulsa masing-masing adalah 0,1 mVolt.Informasi yang dihasilkan oleh alat ukur radiasi yang menggunakancara pulsa ini adalah jumlah pulsa listrik (cacahan) dalam selang waktupengukuran tertentu dan tinggi pulsa listriknya. Jumlah pulsa listrikyang ditimbulkannya akan sebanding dengan jumlah radiasi yangmasuk detektor, sedangkan tinggi pulsa akan sebanding dengan energiradiasinya.Kelemahan alat ukur radiasi yang menerapkan cara pulsa ini adalahadanya kemungkinan tidak tercacahnya radiasi karena terlalu cepatnyaproses konversi radiasi yang masuk menjadi pulsa listrik.Untuk dapat mengubah sebuah radiasi menjadi sebuah pulsa listrikdibutuhkan waktu konversi tertentu. Apabila jumlah radiasi yang akandiukur sedemikian banyaknya sehingga selang waktu antara dua buahradiasi yang berurutan lebih cepat dari konversi alat, maka radiasi yangterakhir tidak akan tercacah.2. Cara ArusPada cara arus ini, radiasi yang masuk detektor tidak dikonversikanmenjadi pulsa listrik melainkan rata-rata akumulasi energi radiasi persatuan waktunya akan dikonversikan menjadi arus listrik. Semakinbanyak jumlah radiasi per satuan waktu yang memasuki detektor, makaakan semakin besar arusnya. Demikian pula bila energi radiasi semakinbesar, arus yang dihasilkannya semakin besar.Alat ukur radiasi yang menerapkan cara arus ini dapat menghilangkankerugian penerapan cara pulsa, karena yang akan ditampilkan dalam caraini bukanlah informasi dari setiap radiasi yang memasuki detektor,melainkan integrasi dari jumlah muatan yang dihasilkan oleh radiasitersebut dalam satu satuan waktu.I adalah arus listrik yang dihasilkan oleh detektor, ΔQ adalah jumlahmuatan listrik, sedangkan Δt adalah tetapan waktu (time constant)detektor. Bila menggunakan contoh soal di atas, maka araus listrik yangdihasilkan adalah 1,6 x 10-15 Ampere.Terlihat di sini, bahwa proses konversi pada cara arus ini tidak dilakukansecara individual untuk setiap radiasi, melainkan dilakukan secaraakumulasi untuk seluruh radiasi. Informasi yang ditampilkannya adalahintensitas radiasi yang memasuki detektor. Kelemahan cara arus iniadalah ketidakmampuannya untu memberikan/menampilkan informasienergi dari setiap radiasi. Keuntungan cara arus ini adalah prosespengukurannya jauh lebih cepat dibandingkan dengan cara pulsa.Sistem pengukur radiasi dengan menerapkan mode arus ini padaumumnya digunakan dalam kegiatan proteksi radiasi, sepertisurveimeter. Sedangkan dalam kegiatan penelitian, pada umumnya

menerapkan cara pulsa.6.       KEGUNAAN DALAM PENDETEKSIAN RADIASI

A.Pendeteksi Panas ( Heat Detector )Pendeteksi panas (Gambar 2.1) merupakan jenis pendeteksi kebakaranotomatis yang paling tua. Prinsip dasarnya, jika temperatur di sekitar pendeteksinaik lebih tinggi diatas nilai ambang batas yang telah ditetapkan, maka kemudianakan memicu alarm. Pendeteksi panas sangat baik diletakkan pada ruangan keteluap (boiler room), ruangan generator, garasi, dapur, dan daerah-daerah berdebu.Pendeteksi panas harus ditempatkan seperti diuraikan pada NFPA 72 Bab 5 danAnnex A.5.B.Pendeteksi Asap ( Smoke Detector )Asap adalah keseluruhan partikel yang melayang-layang baik kelihatanmaupun tidak kelihatan hasil dari suatu pembakaran. Dikarenakan asap bersifatnaik ke atas, umumnya pendeteksi asap (Gambar 2.4) dipasang di langit-langit,atau di dinding dekat langit- langit. Untuk mempertinggi tingkat kemungkinanmembangunkan penghuni yang sedang tidur, biasanya pendeteksi asap dipasangdi dekat karnar tidur. Idealnya di ruang terbuka, atau paling baik di dalam kamartidur itu sendiri.Gambar 2.4 Pendeteksi AsapPendeteksi asap secara umum jauh lebih cepat mendeteksi kebakaran daripada pendeteksi panas. Adalah lebih baik memasang pendeteksi asap kecualiterdapat kemungkinan kesalahan apa saja atau alarm yang tidak dinginkan. Tidakdisarankan, sebagai contoh, untuk memasang pendeteksi asap pada dapur dimanaorang memasak, memanggang, membakar yang dapat memicu alarm yang tidakdiinginkan.

7.       JENIS RADIASI YANG DAPAT DI DETEKSI OLEH PENCACAH INI

Sistem Pencacah IntegralPencacahan secara integral merupakan suatu cara untuk mengukur jumlah(kuantitas) radiasi yang memasuki detektor tanpa memperhatikan tingkatenergi radiasinya (gross activity). Sistem pencacah akan menampilkan suatunilai yang sebanding dengan kuantitas radiasi yang memasuki detektor.Pada sistem pencacah integral biasanya digunakan detektor GM dengankonfigurasi sebagaimana gambar berikut.Gambar 4: Konfigurasi sistem pencacah integralDetektor berfungsi untuk mengubah radiasi yang mengenainya menjadipulsa listrik. Detektor yang sering digunakan disini adalah detektor GMkarena detektor ini mempunyai karakteristik tidak dapat membedakan energiradiasi (sesuai dengan keperluan sistem pencacah integral) tetapi detektorGM dapat menghasilkan pulsa listrik yang relatif sangat besar dibandingkanSistem Pencacah DiferensialPencacah diferensial digunakan untuk mengukur jumlah radiasi dalam selangenergi tertentu. Sebagai contoh, dua jenis zat radioaktif yang berbeda akanmemancarkan radiasi dengan tingkat energi yang berbeda sehingga bila inginmengukur aktivitas salah satu zat radioaktif tersebut maka diperlukan suatusistem pencacah diferensial. Bila menggunakan pencacah integral makaaktivitas kedua zat radioaktif tersebut tidak dapat dibedakan.

Konfigurasi sistem pencacah diferensial adalah sebagai berikut.

WAFAENS...MENUJU KESETIAAN SEJATI....

Beranda BEKAL Q AMAL Q IBADAH Q GEOLISTRIK GEOSEISMIK INSTRUMENTASI FISIKA METODOLOGE PENELITIAN ILMU Q ELEKTRONIKA TERPAKAI FISIKA RADIASI

FISIKA RADIASI

Tugas I FISIKA RADIASI

“INTERAKSI RADIASI DENGAN BAHAN”

I.                    Struktur Atom Atom terdiri dari elektron dan inti atom, sedangkan inti atom terdiri dari neutron dan

proton. Defenisi tentang atom seperti apa yang telah dipahami sekarang tidaklah muncul seketika, akan tetapi mengalami perjalanan yang cukup panjang. Berikut ini diberikan beberapa defenisi tentang atom menurut beberapa ilmuwan pada zamannya masing-masing:

1. Demokritos (460-370 SM) Setiap zat terdiri dari bagian-bagian yang terkecil yang tak dapat dibagi l lagi, bagian terkecil tersebut disebut atom, kata atom berasal dari kata atomos yang artinya tidak dapat dibagi lagi.

2. John Dalton (1766-1844) - Atom-atom itu merupakan partikel kecil yang tak dapat dibagi lagi. - Atom suatu unsure tidak dapat berubah menjadi atom unsure yang lain - Dua atom atau lebih yang berasal dari unsure yang berlainan dapat membentuk suatu molekul. - Pada suatu reaksi kmia, atom-atom berpisah tetapi kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari susunan semula dan jumlah massa totalnya adalah tetap.

3. J.J. Thomson (1856-1940) - Atom mempunyai muatan positif yang terbagi secara merata keseluruh isi atom. - Muatan-muatan tersebut dinetralkan oleh elektron-elektron yang tersebar diantara muatan-muatan positif tadi.

4. Rutherford (1871-1937) - Muatan positif dan sebagian besar massa atom akan berkumpul pada satu titik yaitu terpusat ditengah atom, disebut inti atom. - Pada jarak yang relatif jauh ada electron yang berputar dalam lintasan yang tertentu. - Aton secara keseluruhan bersifat netral - Inti atom dan netron saling menarik - Pada suatu reaksi kimia, inti atom tidak mengalami perubahan kecuali elektron pada lintasan luar saling mempengaruhi. Kelemahan Model Atom Rutherford - Karena dalam lintasannya electron memancarkan energi, maka energi electron akan berkurang, jari-jari lintasannya akan mengecil. - Karena lintasan electron mengacil maka waktu putarnyapun mengecil.

5. Niels Bohr (1885-1962) - Atom hydrogen terdiri dari sebuah electron yang bergerak dalam lintasan edar yang berbentuk lingkaran yang mengelilingi inti atom. - Lintasan edar electron dalam atom hydrogen mempunyai momentum sudut yang merupakan kelipatan dari tetapan planck, - Dalan lintas edar yang diperkenankan, electron yang mengelilingi inti atom tidak memancarkan gelombang elektromagnetik, - Dalam perpindahan electron dari lintas edar yang diperkenankan ke lintas edar lain yang juga diperkenankan, akan memancarkan gelombang elektromagnetik

Dari postulat Bohr tersebut diperoleh beberapa perumusan penting sbb:

1. Energi elektron E = - ke2/2r

2. Jari-jari R = n2h2/4 2 mke2

3. Tingkat energi electron Fn = - me4/8ao2 n2 h2

4. Radiasi spektral 1/ = R (1/m2- 1/n2) dalam hal ini R = 1,097 x 107/m = tetapan Rydberg

Contoh 4:

a. Untuk memisahkan atom H menjadi sebuah electron dan sebuah proton, diperlukan energi sebesar 13,6 Ev. Hitunglah jari-jari orbit electron didalam atom hydrogen tersebut.

b. Bohr tanpa mengetahui hipotesis de broglie telah membentuk model dengan mengajukan postulat ke dua. Tunjukkan bahwa postulat ini menghasilkan n = 2 rn, dengan n = 1,2,3,………………

Jawab:

a. Energi ikat suatu atom mempunyai harga negatif = energi yang digunakan untuk dapat memisahkan elektron dengan proton dari dalam sebuah atom, sehingga, E ikat= - 13,6 Ev = -2,2 x 1018 joule E = -ke2/2r Diperoleh r = 5,2 x 10-11 m.b. Dapat dibuktikan dengan menggunakan postulat kedua dari Bohr tentang atom.

II.                Struktur Inti

Pengertian inti atom untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Rutherford pada tahun 1911. Namun gejala yang menunjukkan adanya aktifitas inti atom ini sudah dikenal oleh Becquerel pada tahun 1896 secara tidak sengaja. Ditemukan bahwa senyawa uranium memancarkan sinar tidak tampak yang daya tembusnya sangat kuat serta mempengaruhi emulsi foto.

Pada tahun 1896 Marie Curie menemukan bahwa inti uranium dan banyak lagi unsure lainnya bersifat memancarkan salah satu dari partikel alfa, beta atau partikel gamma. Inti-inti atom yang mempunyai sifat memancarkan sinar-sinar tersebut disebut radioaktif.

A. Bagian-bagian Inti

Sebagaimana telah diketahui bahwa atom terdiri dari inti atom dan electron yang bergerak mengelilingi inti atom, inti atom terdiri dari Z proton dan N = (A-Z) neutron. A adalah nomor massa yang sama dengan jumlah proton dan neutron dalam inti. Z adalah nomor atom yang sama dengan jumlah proton didalam massa inti. N adalah jumlah neutron di dalam inti.

Sifat-sifat kimia hanyalah ditentukan oleh muatan inti atom dan tidak bergantung pada massa inti. Dengan demikian dua buah atom dengan Z yang sama tetapi berlainan nilai A -nya akan mempunyai sifat-sifat kimia yang sama tetapi akan berbeda sifat-sifat fisiknya. Atom-atom yang bersifat demikian disebut sebagai isotop-isotop dari elemen.

B. Energi Ikat Inti

Energi ikat elektron-elektron di dalam atom adalah sangat kecil bila dibandingkan dengan energi ikat inti dalam atom B = Z mp + (A-Z)mn-M(Z,A) dimana:

B = energi ikat inti

Mp,v= massa proton

Mn = massa neutron

M(Z,A) = massa inti

Kalau dinyatakan dengan hubungan antara satuan massa atom dengan energi eV maka diperoleh:B = m (sma) x 931 MeV

Sedangkan energi ikat rata-rata tiap nukleon adalah E = B A akan berubah harganya dari satu inti ke inti yang lain.

Contoh 5: a. Inti Uranium dilambangkan oleh : 92U238 Tentukan : jumlah neutron,jumlah electron dan jumlah protonnyab. Massa neutron, proton dan partikel alfa masing-masing adalah 1,008 sma ; 1,007 sma dan 4,002 sma. Jika 1 sma = 931 Mev. Hitung energi ikat partikel tersebut.

Jawab : a. Jumlah neutron = 238 – 92 = 146

jumlah elektron = 92

jumlah proton = 92

b. partikel alfa adalah : 24

terdiri dari 2 proton dan 2 neutron.

Massa 2 proton = 2 x 1,007 sma = 2,014 sma

Massa 2 neutron =2 x 1,008 sma = 2,016 sma

Massa 2 proton + massa 2 elektron = 4,030 sma

Massa partikel = 4,002 sma

Massa yang hilang adalah = 0,028 sma

Massa yang hilang akan menjadi energi ikat partikel = 0,028 x 931 MeV

III.            Radioaktivitas

A. Radio Isotop

Setiap unsur radioaktif dalam peluruhannya mempunyai sifat statistik yaitu keboleh jadian tertentu untuk meluruh atau berubah menjadi atom yang lain dengan memancarkan radiasi. Jadi tidak mungkin meramalkan atom mana yang akan meluruh pada saat berikutnya.

Radioaktifitas mula–mula ditemukan oleh Becqurel pada tahun 1896 beberapa waktu kemudian setelah sinar-x ditemukan oleh Rontgen pada tahun 1895. Becquerel melihat adanya sifat tersebut uranium disulfat yang ternyata pada menghitamkan film potret. Percobaan lebih lanjut yang dilakukan oleh Rutherford pada garam – garam uranium menunjukan bahwa ada 2 macam radiasi, yang pertama mudah diserap oleh bahan yang oleh Rutherford disebut sinar alfa dan yang kedua memiliki daya tembus yang lebih besar disebut sinar beta. Kemudian ditemukan pula bahwa zat radioaktif alam memancarkan jenis radiasi ketiga yang di sebut sinar gamma.

Radioaktifitas adalah pemancaran sinar–sinar radioaktif secara spontan dengan disertai peluruhan inti atom menjadi inti yang lain. Sinar radioaktif ini ada 3 macam yaitu: sinar alfa (

), sinar beta ( ), dan sinar gamma ( ). Bila seberkas sinar radioaktif dilewatkan pada sebuah keping dengan ketebalan x maka intensitas dari sinar radioaktif tersebut akan mengalami pelemahan sesuai dengan persamaan berikut:

I=I0e x

Apabila intensitas radiasi setelah melewati keping setebal x menjadi I = I0/2 maka diperoleh

atau

HVL (Half Value Layer) adalah lapisan atau tebal keping yang membuat intensitas menjadi setengah dari intensitas semula. Pada tahun 1902 Rutherford dan Soldy menyimpulkan bahwa fenomena radioaktif disebabkan transformasi spontan. Jenis atau macam radiasi yang dipancarkan dapat diuraikan sebagai berikut:

Radiasi alfa

Alfa merupakan partikel yang di pancarkan oleh inti atom dan berbentuk inti atom Helium (2He4). Alfa mempunyai energi berkisar 1 MeV hingga 10 MeV dan mempunyai kecepatan 7000 hingga 20.000 km/detik. Persamaan reaksi pemancar alfa dapat ditulis sebagai berikut: ZXA Z-4YA-2+ 4He2

dengan Z adalah nomor massa, dan A adalah nomor atom. Oleh karena dia hanya mempunyai dua muatan listrik, maka alfa akan langsung diserap

bahan. Akibatnya radiasi alfa mempunyai daya tembus pendek, dan mempunyai jalur lurus, karena massanya yang berat. Pada kulit, radiasi alfa hanya menembus hingga lapisan epidermis, khususnya bagian sel yang mati, dan jarang sekali menembus hingga sel hidup kecuali alfa mempunyai energi yang cukup besar. Sebagai proteksi, digunakan selembar kertas untuk radiasi eksternal, tetapi untuk radiasi internal, radiasi alfa akan sangat berbahaya sekali.

Radiasi beta

Radiasi beta merupakan radiasi elektron (elektron bermuatan positif atau positron ( +),

dan elektron bermuatan negatif atau ( ). Energi beta berkisar 0,018 MeV (untuk tritium) hingga 6,1 MeV (untuk fluor). Untuk energi 1 MeV, kecepatan beta mendekati kecepatan cahaya. Beta mempunyai 3 jenis proses, yaitu pemancaran electron, pemancaran positron, dan penangkapan electron. Persamaan reaksi radiasi beta adalah: a. Pemancaran electron.

ZXA ZYA+1+ 0e-1( )b. Pemancaran positron ZXA ZYA-1+ 0e+1( +)c. Pemancaran elektron ZXA + 0e-1 ZYA-1

Oleh karena beta hanya mempunyai satu muatan listrik, maka dia agak sulit diserap bahan, sehingga daya tembusnya di bahan menjadi lebih besar ( beberapa millimeter). Selain itu karena massanya yang ringan, maka dalam bahan, beta akan dibelokkan. Pembelokan ini akan lebih sering pada energi beta yang kecil. Untuk radiasi eksterna, selembar aluminium dapat digunakan untuk mengahalangi jalannya radiasi beta, tetapi untuk radiasi interna, radiasi beta juga sangat berbahay seperti halnya alfa.

Radiasi gamma

Radiasi gamma, seperti juga radiasi ultraviolet, maupun sinar –x merupakan radiasi gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, dia bukan partikel dan monoenergitik, maka daya tembusnya sangat besar. Untuk radiasi gelombang elektromagnetik ini mempunyai jenis interaksi dengan bahan tertentu, yang akan di jelaskan lebih jauh dibawah. Untuk radiasi eksterna, gamma sebaiknya dihalangi dengan timbal (Pb) atau beton. Radiasi ini akan sangat berbahaya bila berupa radiasi eksterna.B. Hukum Peluruhan

Inti – inti isotop yang dengan sendirinya dapat berubah menjadi inti isotop lain dengan jalan memancarkan partikel – partikel alfa, beta dan lainnya. Proses demikian disebut peluruhan radioaktif. Radioaktif hanya tergantung pada keadaan didalam inti isotop- isotop dan tidak terpengaruh oleh keadaan – keadaan luar seperti tekanan, temperatur, ikatan kimia dan lain lain.

Unsur radioaktif adalah unsur yang tidak stabil yang dapat memancarkan atau menyerap baik energi ataupun partikel. Oleh karena sifatnya yang tidak stabil, maka unsur ini tidak dapat disimpan, ataupun dengan kata lain, dia akan meluruh sejak pertama terbentuk. Sedangkan partikel atau energi yang dikeluarkan umumnya mempunyai daya tembus besar dan berupa sinar, sehingga disebut sinar radioaktif.

Umumnya, jika sebuah bahan contoh mengandung N inti radioaktif, maka dapat dinyatakan ciri statistic dari proses peluruhan tersebut dengan mengatakan bahwa banyaknya peluruhan per detik (- dN/dt) adalah sebanding dengan N, atau dN/dt = - N dengan adalah konstanta peluruhan yang mempunyai nilai berbeda untuk setiap inti radioaktif. Dengan menuliskan kembali persamaan diatas sebagai

dN/N = - dtdan kemudian mengintegralkannya, maka akan menghasilkan:

N = No e- t

dalam hal ini No adalah banyaknya inti radioaktif pada saat t = 0. Aktivitas

Aktivitas suatu unsur radioaktif diartikan sebagai banyaknya peluruhan pada suatu waktu tertentu, yang secara matematis dapat ditulis sbb: A = N dalam satuan Curie (Ci). 1 Ci = 3,7 x 10-10 peluruhan perdetik. Waktu Paruh

Oleh karena inti radioaktif mempunyai waktu yang kurang dari satu detik hingga milyaran tahun, maka untuk mengetahui unsur inti radioaktif, akan lebih mudah bila digunakan konsep waktu paro (t1/2), yaitu waktu yang diperlukan untuk mendapatkan aktivitas setengah dari semula.

A0 = A0e- t1/2 sehingga t1/2 = ln 2/ = 0,693 /

dengan Ao adalah aktivitas pada saat t = 0, yang mempunyai satuan Curie (Ci) atau Becquerel (Bq), dimana

1 Ci = 3,7 x 1010 Bq = 3,7 x 1010 dps (disintegrasi per sekon)Untuk eliminasi pada media biologi akan berbeda dengan eliminasi pada media fisika. Untuk keperluan tersebut, maka didefinisikan waktu paro biologi (t1/2 biologi). Berikut ini akan diberikan beberapa contoh waktu paruh biologi:Tabel.1 Radionuklida dan waktu paro

Selanjutnya umur rata – rata dari atom radioaktif berbanding terbalik dengan konstanta peluruhannya. Untuk penerapan umumnya digunakan waktu paruh efektif, yang merupakan penjumlahan kedua waktu paruh:

I/Tefektif = 1/Tbio + 1/Tfis

Contoh 6: Hitunglah aktifitas dari mg Sr - 90 jika waktu paruhnya adalah 28 tahun.

Jawab: Konstanta peluruhan: = ln 2/T ½ = 0,8 x 10 9/detik. dengan bilangan Avogadro N A = 6,03 x 10 23 maka jumlah atom N dalam 1 mg Sr – 90 adalah sebanyak, N = (6,03 x 10 23/90) x 0,001 atom = 6,63 x 1018 atom. Dengan demikian diperoleh: A = 0,143 Ci. Contoh 7: Hitunglah massa radioisotope C0 – 60 yang mempunyai aktifitas 1 Ci. Waktu paruh Co – 60 adalah 5,2 tahun.

Jawab: Konstanta peluruhan = ln 2/T½ = 4,23 x 10 9/detik

maka A = n 3,7 X 1010 = 4,23 x 10-9N N = 8,75 X 1018atom Dengan demikian diperoleh, M = 8,7 x 10 -4 gram = 0.87 mg

IV.            Dosimetri Radiasi

Ionisasi dalam jaringan dapat juga dihasilkan oleh radiasi selain foton, seperti alfa, beta, neutron, dan proton. Oleh sebab itu perlu suatu satuan yang tidak bergantung kepada macam radiasi, energi dan sifat bahan penyerap, tetapi hanya bergantung pada jumlah energi yang terserap per satuan massa bahan yang disinari. Satuan tersebut disebut dosis serap. Dosis serap, D, didefinisikan sebagai jumlah energi yang diserahkan oleh radiasi atau banyaknya energi yang diserap oleh suatu bahan per satuan massa bahan.

D = E/ mBeberapa satuan yang biasa digunakan dalam dosis radiasi adalah sbb: - r (Rontgen)

- rad (radiation absorbed dose)

- Gy (Gray)

Kesetaraan besaran – besaran tersebut adalah sebagai berikut: 1 Gy = 1 joule/kg

1 rad = 10-2 joule/kg

1 rad = 100 erg / gram bahan0,01 J/kg bahan = 0,01 Gy

1 rad = 2,58 x 10-4/kg udara= 0,877 rad

A. Dosis Ekivalen

Bila kita tinjau dari sudut biologi, ternyata efek yang ditimbulkan oleh bermacam– macam radiasi pengion tidaklah sama, walaupun dosis serapnya sama. Hal ini disebabkan efek biologi bergantung pada macam dan kualitas radiasi, sehingga diperlukan besaran lain. Besaran tersebut adalah rem (roentgen equivalent man) dan di beri symbol H.

H = DQN

Dengan D adalah dosis serap dalam satuan Gray, Q adalah faktor kualitas, dan N adalah faktor modifikasi, dan ICRP menetapkan N = 1, mempunyai satuan Sievert (Sv) sebagai satuan SI, dan rem (sebelum SI) 1 Sv = 1 J/kg1 Sv = 100 rem

Tabel 12.2. Nilai faktor kualitas

Tabel 12.3. Faktor konversi dari nilai penyinaran ke dosis

Selain perhitungan dosis melalui nilai penyinaran diperlukan pula informasi mengenai laju penyinaran pada jarak tertentu ( ) dari jenis radiasi tertentu, sehingga perhitungan laju dosis serap menjadi: Xd = x A/d2 dengan d adalah jarak, dan A adalah aktivitas, dan mempunyai satuan R/jam.

Table 12.4. Laju penyinaran sinar gamma dari berbagai isotop dengan aktivitas 1 Curie pada jarak 1m

Contoh 8: Hitung laju dosis ekivalen yang diterima pekeja operator radiasi pada jarak 10 m dari sumber Co-60 dengan aktivitas 5 Curie (5Ci).

Jawab:

T untuk Co-60 = 0,53 x (f x gamma – 1 + fx gamma -2)

= 0,53 x (1,3 x 1,17 + 1,3 x 1,33) R/jam = 1,7225 R/jam

X10m = (1,7225 x 5 ) / (100)R/jam = 0,086125 R/jam = 86,125 mR/jamKarena energi gamma sekitar 1 MeV, maka f berada sekitar 1, jadi D10m = fX 10m = 86,125 mR/jamH10m = QD 10m = 86,125 mR/jam, karena Q untuk gamma = 1

B. Hubungan Nilai Penyinaran dengan Dosis

Untuk radiasi yang berasal dari luar tubuh, perlu dikaji hubungan antara nilai penyinaran dengan dosis sebagai berikut

D = F x

1. D adalah laju dosis (Gy / detik)

2. f adalah faktor konversida

3. X adalah laju penyinaran (R/detik).

V.                 Detektor Radiasi Penggunaan alat ukur dosis radiasi ini dibedakan menjadi dua, yaitu untuk mengukur

dosis radiasi di suatu daerah (area monitoring).

a. Monitor perorangan

Penggunaan alat ukur ini bertujuan untuk mengetahui nilai akumulasi dosis radiasi yang telah mengenai seseorang dalam selang waktu tertentu. Terdapat tiga macam jenis monitoring perorangan.

b. Dosimeter saku.Bentuk dosimeter ini serupa ballpoint, yang berisi gas yang dapat terionisasi oleh radiasi.

c. Film badge.

Detector radiasi ini menggunakan emulsi fotografi yang akan berubah menjadi hitam bila terkena radiasi. Dengan mengukur derajat kehitaman akan dapat di ketahui dosis yang diterima seseorang. d. Thermoluminesence dosimeter (TLD).

e. Monitor lapangan.

VI.             Penyinaran

Menurut ICRP tahun 1980, penyinaran di beri lambang X, yaitu hasil bagi antara nilai absolute muatan total ion (dQ) dengan salah satu tanda dari semua ion yang terbentuk di udara dalam keadaan bila semua electron (negatron dan positron) yang di bebaskan oleh foton, dalam salah satu elemen volume udara kering dengan massa dm.

X = dQ/dm

Mempunyai satuan C/kg udara (SI) atau Roentgen ® (sebelum SI). 1 R = 2,58 x 10-4 Coulomb/kg = 1/(4,8 x 10-10) pasangan ion/cm3 udara, maka:1R= 87,7 erg/gram udara = 95 erg/gram jaringan lunak.

VII.         Efek Biologi dari Radiasi

Dampak radiasi umumnya tidak langsung terdeteksi, tetapi setelah melalui beberapa waktu, karena sel biologi umumnya berusaha akan memperbaiki sendiri bersama system kekebalan tubuh. Walaupun demikian, gejala pertama yang dapat dirasakan adalah berbentuk rasa demam dan sakit kepala, akibat adanya perpindahan panas (efek determinis), dan terdapat kemungkinan timbulnya kanker (efek non determinis).

Sebenarnya di dalam sel akan terjadi dua proses yang utama yaitu proses ionisasi dan proses biokimia. Prose ionisasi. Pada proses ionisasi, akan terjadi perpecahan ikatan kimia (pembentukan ion) dari struktur kima sel, sehingga sel akan menjadi rusak. Proses biokimia. Pada proses ini, ionisasi tidak langsung mengenai sel, melainkan bereaksi dengan air, yang mengakibatkan pecahnya air menjadi H+ dan OH- dalam bentuk radikal yang sangat reaktif. Senyawa radikal ini akan bereaksi dengan sel pada tubuh yang akan menimbulkan kelainan struktur kimia, yang akan mengakibatkan kerusakan sel.

Dampak radiasi dapat di atasi sebagian dengan cara menjaga kondisi tubuh, yaitu melalui gizi makanan yang baik, dan juga banyak mengkonsumsi makanan yang banyak mengandung betakaroten, vitamin C, dan vitamin E. Beberapa contoh efek radiasi terhadap organ manusia diperlihatkan dalam Tabel 12.5.

Tabel 12.5 Efek radiasi terhadap organ manusia

VIII.      Proteksi Radiasi

Proteksi radiasi adalah suatu cabang ilmu pengetahuan dan teknik yang membahas tentang kesehatan lingkungan yang berhubungan dengan pemberian perlindungan terhadap seseorang atau sekelompok orang dari kemungkinan akibat negative dari radiasi pengion.

Tujuan proteksi radiasi adalah membatasi peluang terjadinya resiko stokastik dan mencegah terjadinya efek non stokastik. Misalkan katarak pada lensa mata, dan kerusakan sel kelamin yang mengakibatkan kemandulan merupakan efek non stokastik, sedangkan efek genetic dianggap sebagai efek stokastik.

Berbagai cara dilakukan untuk melindungi seseorang terhadap efek negative radiasi pengion diantaranya:

1. Pembatasan dosis

Pekerja radiasi tidak boleh berumur kurang dari 18 tahun dan wanita menyusui tidak diijinkan bekerja di daerah yang berkontaminasi tinggi. Misalkan, Nilai Batas Dosis (NBD) untuk penyinaran seluruh tubuh adalah 5000 mrem per tahun. NBD untuk masyarakat umum (seluruh tubuh) adalah 500 mrem dalam setahun.

2. Pembagian daerah kerja

Daerah kerja dibedakan menjadi:

- daerah pengawasan, yaitu daerah yang memungkinkan seseorang menerima dosis radiasi kurang dari 1500 mrem dalam satu tahun dan bebas kontaminasi,

- daerah pengendalian, yaitu daerah yang memungkinkan seseorang menerima dosis radiasi 1500 mrem atau lebih dalam setahun.

3. Klasifikasi pekerja radiasi

Untuk pembatasan penyinaran dan monitoring, maka pekerja radiasi di golongkan menjadi dua, yaitu: kategori A, untuk mereka yang dapat menerima dosis sama dengan atau lebih

dari 1500 mrem per tahun, dan kategori B, yaitu mereka yang mungkin menerima dosis lebih kecil dari 1500 mrem per tahun.

4. Pemeriksaan dan pengujian perlengakapan

Pemeriksaan dan pengujian perlengakapan proteksi radiasi dan alat ukur radiasi.

5. Pengendalian bahaya radiasi

Pengendalian bahaya radiasi melalui pembatasan waktu kerja (bekerja sesingkat mungkin: Dosis = laju dosis x waktu) pengendalian jarak kerja (bekerja sejauh mungkin, laju dosis x jarak2 = konstan) dari sumber radiasi, dan penggunaan penahan radiasi (sehelai kertas untuk radiasi alfa, aluminium atau plexiglass untuk radiasi beta, dan timbale untuk radiasi gamma dan sinar X).

KESIMPULANAtom merupakan partikel kecil yang tak dapat dibagi lagi. Atom terdiri dari inti atom dan

electron yang bergerak mengelilingi inti atom, inti atom terdiri dari Z proton dan N = (A-Z) neutron. A adalah nomor massa yang sama dengan jumlah proton dan neutron dalam inti. Z adalah nomor atom yang sama dengan jumlah proton didalam massa inti. N adalah jumlah neutron di dalam inti. Inti-inti atom yang mempunyai sifat memancarkan salah satu dari partikel alfa, beta atau partikel gamma disebut radioaktif

Sifat-sifat kimia hanyalah ditentukan oleh muatan inti atom dan tidak bergantung pada massa inti. Energi ikat elektron-elektron di dalam atom adalah sangat kecil bila dibandingkan dengan energi ikat inti dalam atom B = Z mp + (A-Z)mn-M(Z,A).ada 2 macam radiasi menurut Rutherford :

1.      Mudah diserap oleh bahan yang disebut sinar alfa2.      Memiliki daya tembus yang lebih besar disebut sinar beta.

Radioaktifitas adalah pemancaran sinar–sinar radioaktif secara spontan dengan disertai peluruhan inti atom menjadi inti yang lain. Sinar radioaktif ini ada 3 macam yaitu:

1.       sinar alfa ( )Alfa merupakan partikel yang di pancarkan oleh inti atom dan berbentuk inti atom Helium

(2He4). Radiasi alfa mempunyai daya tembus pendek, dan mempunyai jalur lurus, karena massanya yang berat. Pada kulit, radiasi alfa hanya menembus hingga lapisan epidermis, khususnya bagian sel yang mati, dan jarang sekali menembus hingga sel hidup kecuali alfa mempunyai energi yang cukup besar

2.       sinar beta ( )

Radiasi beta merupakan radiasi elektron (elektron bermuatan positif atau positron ( +), dan

elektron bermuatan negatif atau ( ).3.       sinar gamma ( )

.           Radiasi gamma, seperti juga radiasi ultraviolet, maupun sinar –x merupakan radiasi gelombang elektromagnetik.

Unsur radioaktif adalah unsur yang tidak stabil yang dapat memancarkan atau menyerap baik energi ataupun partikel. Aktivitas suatu unsur radioaktif diartikan sebagai banyaknya peluruhan pada suatu waktu tertentu. Suatu satuan yang tidak bergantung kepada macam radiasi,

energi dan sifat bahan penyerap, tetapi hanya bergantung pada jumlah energi yang terserap per satuan massa bahan yang disinari

Dari sudut biologi, ternyata efek yang ditimbulkan oleh bermacam– macam radiasi pengion tidaklah sama, walaupun dosis serapnya sama. Hal ini disebabkan efek biologi bergantung pada macam dan kualitas radiasi, sehingga diperlukan besaran lain

Penggunaan alat ukur dosis radiasi ini dibedakan menjadi dua, yaitu untuk mengukur dosis radiasi di suatu daerah (area monitoring

a.       Monitor peroranganb.      Dosimeter saku.c.       Film badged.      Thermoluminesence dosimeter (TLD).e.       Monitor lapangan.

Sebenarnya di dalam sel akan terjadi dua proses yang utama yaitu proses ionisasi dan proses biokimia.

Proteksi radiasi adalah suatu cabang ilmu pengetahuan dan teknik yang membahas tentang kesehatan lingkungan yang berhubungan dengan pemberian perlindungan terhadap seseorang atau sekelompok orang dari kemungkinan akibat negative dari radiasi pengion

cara dilakukan untuk melindungi seseorang terhadap efek negative radiasi pengion diantaranya:

1. Pembatasan dosis

2. Pembagian daerah kerja

3. Klasifikasi pekerja radiasi

4. Pemeriksaan dan pengujian perlengakapan

5. Pengendalian bahaya radiasi

Tugas II

Statistik Pencacahan Radiasi(Radiation Counting Statistics)

Sifat Acak (random)Proses pengukuran, misalnya pengukuran temperatur, panjang atau berat, biasanya dilakukan secara berulang agar diperoleh hasil pengukuran yang lebih dapat dipercaya. Perhatikan tabel berikut ini yang menampilkan hasil tiga jenis pengukuran (A, B, dan C) yang diulang 10 kali.

Tabel 1: hasil tiga jenis pengukuran berulang 10 kali

Hasil pengukuran manakah yang terbaik, pengukuran A, B, atau C. Jangan terlalu cepat menyimpulkan bahwa pengukuran A lah yang terbaik karena sangat bergantung pada besaran yang sedang diukur. Bila yang diukur adalah panjang sebuah meja atau tinggi sebatang pohon maka akan diperoleh hasil pengukuran A. Tetapi bila mengukur kecepatan angin di atas sebuah gedung maka mungkin akan dihasilkan data pengukuran C. Terdapat jenis pengukuran tertentu yang akan menghasilkan data pengukuran B. Jenis pengukuran tersebut mengikuti kecenderungan atau distribusi tertentu. Sebagai contoh, bila seseorang mempunyai 200 keping uang logam yang sama dan kemudian dilemparkannya semua ke lantai.

Berapa keping uang logamkah yang menunjukkan gambar ? Bila kegiatan tersebut diulang 10 kali maka akan diperoleh data pengukuran B, bukan pengukuran A apalagi pengukuran C. Eksperimen di atas juga dapat dilakukan dengan menggunakan 600 butir dadu. Data pengukuran B memang berfluktuasi tetapi mempunyai kecenderungan pada nilai 100. Nilai ini dapat ditentukan secara perhitungan yaitu

X = p ⋅ NDengan X adalah nilai hasil pengukuran, p adalah probabilitas (pada uang logam ½ dan pada dadu 1/6), sedangkan N adalah jumlah benda yang terlibat untuk menghasilkan nilai pengukuran tersebut. Fenomena pengukuran ini bersifat acak (random), yang bila dilakukan secara berulangdengan jumlah ulangan sangat banyak (tak berhingga) akan menghasilkan nilai rata-rata 100. Ingat rumusan aktivitas radioaktif !

A = λ ⋅ NA adalah aktivitas zat radioaktif, λ adalah konstanta peluruhan, sedangkan N adalah jumlah inti yang tidak stabil. Konstanta peluruhan ( λ ) merupakan probabilitas salah satu inti atom tersebut meluruh atau tidak. Dengan menganalogikan dua rumusan tersebut di atas maka dapat disimpulkan bahwa aktivitas radioaktif bersifat acak (random). Jadi, bila suatu zat radioaktifmempunyai aktivitas sebesar 100 Bq maka tidak berarti bahwa zat radioaktif tersebut selalu memancarkan 100 radiasi per detik, melainkan berbeda-beda tetapi mempunyai kecenderungan di sekitar nilai 100 sebagaimana data pengukuran B.

Distribusi Gauss (Normal)Sifat acak suatu pengukuran selalu mengikuti suatu distribusi tertentu, sebagai contoh eksperimen uang logam dan dadu di atas mengikuti distribusi binomial. Bila distribusi binomial

tersebut mempunyai probabilitas sangat kecil maka akan berubah menjadi distribusi Poisson, sedangkan bila distribusi Poisson tersebut menghasilkan nilai ukur yang besar (beberapaliteratur menuliskan > 40) maka berubah menjadi distribusi Gauss (Normal). Tiga jenis distribusi tersebut memang tidak dibahas pada tulisan ini, bagi yang berminat untuk mempelajari lebih lanjut silahkan membaca literature statistik. Zat radioaktif mempunyai konstanta peluruhan ( λ ) yang sangat kecil, misalnya U-238 adalah 4.88 10-18 dan aktivitas sumber biasanya bernilai “sangat besar” dalam orde Bq (peluruhan per detik), misalnya aktivitas 1 μCi setara dengan 3.7 104 peluruhan per detik. Oleh karena itu pancaran radiasi mengikuti distribusi Gauss (Normal).

Gambar 1: distribusi GaussGambar di atas menunjukkan probabilitas nilai ukur yang mungkin dihasilkan oleh pengukuran berulang terhadap suatu besaran yang mengikuti distribusi Gauss. Terlihat bahwa nilai ukur yang dihasilkannya dapat bermacam-macam, dengan probabilitas terbesar adalah terletak pada nilai rata-ratanya.

Gambar 2: intensitas radiasi yang dipancarkan suatu sumber radiasiOleh karena aktivitas zat radioaktif bersifat acak mengikuti distribusi Gauss (Normal) maka intensitas radiasi yang terukurpun akan bersifat acak sehingga data hasil pengukurannya juga akan mengikuti distribusi Gauss. Pengukuran intensitas radiasi yang dilakukan secara berulang pasti akan memperoleh hasil pengukuran yang berbeda-beda. Yang menjadi pertanyaanadalah “berapakah nilai ukur yang sebenarnya”. Dengan fenomena tersebut di atas maka pengukuran intensitas radiasi harus dilakukan secara berulang, baik beberapa kali atau dalam selang waktu cukup panjang, yang berarti akumulasi nilai dari pengulangan waktu beberapa detik. Nilai ukur sebenarnya diduga berada di dalam rentang nilai rata-rata ± nilai Simpangannya

Sebagaimana perhitungan matematika biasa, nilai rata-rata dapat dihitung dengan persamaan berikut N Sedangkan nilai simpangan ( σ ) dari pengukuran tunggal suatu besaran yang mengikuti distribusi Gauss adalah akar dari nilai ukurnya.

 Propagasi Eror (Error Propagation)Propagasi eror adalah metode untuk menghitung simpangan suatu nilai yang berasal dari beberapa faktor, misalnya beberapa hasil pengukuran dan data pendukung lainnya. Rumusan dasar propagasi eror untuk suatu nilai F yang merupakan fungsi dari faktor X, Y dan Z adalah sebagai berikut.

σf adalah simpangan nilai F yang merupakan kalkulasi dari faktor nilai X, Y, dan Z. σx, σy, dan σz adalah masing-masing simpangan nilai X, Y, dan Z.

�� Laju CacahLaju cacah atau cacahan per detik adalah suatu nilai yang sebanding dengan aktivitas atau intensitas radiasi.

Karena simpangan waktu ( σt ) dapat diasumsikan tidak ada maka simpangan laju cacah ( σr ) hanya dihitung dari satu faktor saja yaitu nilai cacahan ( C ) dengan simpangan cacahan ( σc ) adalah sebesar

Sehingga simpangan laju cacah ( σr ) dapat dihitung sebagaimana persamaan berikut.

�� Cacahan Rata-rataCacahan rata-rata ( C ) merupakan nilai rata-rata dari beberapa kali pengukuran, misalnya N kali.

�� Laju Cacah Rata-rata

�� Laju Cacah SumberHasil pengukuran intensitas radiasi suatu sumber selalu merupakan gabungan antara radiasi yang berasal dari sumber tersebut dan radiasi yang berasal dari lingkungan sekitarnya, atau disebut sebagai radiasi latar belakang. Laju cacah radiasi yang hanya berasal dari sumber saja ( Rs )dapat dihitung dengan cara mengurangi laju cacah keseluruhan (Rt ) dengan laju cacah latar belakang ( Rb ).

Simpangan laju cacah sumber adalah

Tentu saja nilai simpangan laju cacah keseluruhan ( σRt ) dan simpangan laju cacah latar belakang ( σRb ) harus dihitung dahulu menggunakan persamaan sebelumnya. Perhitungan propagasi eror, khususnya untuk yang mempunyai relasi matematik lebih rumit dapat menggunakan persamaan berikut.

Berikut ini sebuah contoh untuk menentukan simpangan dari efisiensi pengukuran ( η ) yaitu suatu nilai yang membandingkan antara laju cacah dan aktivitas sumber standar.

Nilai simpangan dari aktivitas sumber dapat dihitung dari toleransi sumber standar, misalnya toleransi 1% berarti nilai simpangan adalah sebesar 1% dari nilai aktivitasnya. σA = 0.01 x A

Ketidak-pastian Pengukuran (Measurements Uncertainty)Ketidak-pastian sebenarnya tidak hanya berasal dari pengukuran saja melainkan berasal dari semua langkah analisis mulai dari preparasi sampel, faktor kesalahan alat, kesalahan personil, kesalahan metode, dan pengukurannya sendiri. Akan tetapi dalam pembahasan ini hanya akandipelajari ketidak-pastian yang berasal dari proses pengukuran dan factor yang berkaitan langsung dengan pengukuran. Setiap pengukuran selalu mempunyai kesalahan (eror) oleh karena itu hasil pengukuran atau kalkulasi yang berdasarkan hasil pengukuran harus ditampilkan dalam bentuk suatu rentang nilai (bukan nilai tunggal). Rentang nilai tersebut adalah ketidak-pastian suatu pengukuran. Nilai ukur sebenarnya diduga berada di dalam rentang nilai tersebut. Pertanyaannya adalah “seberapa yakinkah nilai ukur sebenarnya berada di dalam rentang nilaitersebut”. Sebagai contoh, pengukuran aktivitas suatu sumber radiasi yang dilakukan 10 kali dengan kondisi yang sama, ternyata diperoleh hasil sebagai berikut.

125; 116; 103; 138; 121; 144; 119; 127; 112; dan 134.

Berapakah nilai aktivitas sumber tersebut sebenarnya? Tidak ada yang tahu ! Kemungkinan nilai aktivitas sebenarnya berada di dalam suatu rentang nilai di sekitar nilai rata-ratanya. Sekali lagi hanya dugaan saja. Hasil pengukuran disajikan dengan “format” seperti berikut ini.

X = X ± λ ⋅σ (11)

λ adalah suatu faktor yang menunjukkan tingkat kepercayaan (level of confidence) dengan nilai sebagaimana tabel berikut.

Gambar 3: dugaan nilai sebenarnya berada di dalam rentang nilai yangditampilkan dengan tingkat kepercayaan 1 sigma (kiri) dan tingkat

kepercayaan 2 sigma (kanan).

Memang dengan memilih tingkat kepercayaan yang semakin besar, misalnya 3 sigma, akan memperoleh kemungkinan nilai ukur sebenarnya berada di dalam rentang dugaan semakin besar, tetapi nilai rentangnya juga semakin lebar. Oleh karena itu, nilai simpangan ( σ ) harus diusahakan sekecil mungkin, yaitu dengan cara mengulang pengukuran semakin sering atau memperpanjang waktu pengukuran.

Limit Deteksi dan Limit KuantisasiSebagaimana telah dibahas sebelumnya bahwa setiap pengukuran radiasi akan menghasilkan kesalahan atau ketidak-pastian, termasuk pengukuran radiasi latar belakang (background). Yang menjadi permasalahan sekarang adalah bila aktivitas suatu sumber atau intensitas radiasi yang dipancarkan oleh sumber ”tidak terlalu” dibandingkan dengan intensitas radiasi latar belakang.

Sebagai contoh, hasil pengukuran intensitas suatu sampel -yang berarti pengukuran radasi yang berasal dari sumbernya dan ditambah dengan radiasi latar belakang- adalah 120 sedangkan pengukuran tanpa sampel -yang berarti hanya pengukuran radiasi letar belakang- adalah 100. Secara perhitungan dengan mudah dapat ditentukan bahwa radiasi latar belakang adalah 100sehingga radiasi sumbernya saja adalah 20. Hal di atas tidak dapat dibenarkan karena nilai intensitas radiasi latar belakang selalu berfluktuasi sehingga nilai 120 tersebut mungkin saja hanya fluktuasi nilai intensitas radiasi latar belakang, jadi sampel tersebut sebenarnya tidak mengandung zat radioaktif sama sekali.

Limit deteksi adalah suatu batas nilai yang digunakan untuk menentukan apakah zat radioaktif ”terdeteksi” ada di dalam sampel yang diukur atau memang tidak terdeteksi. Nilai limit deteksi ditentukan sebesar simpangan pengukuran latar belakang dengan tingkat kepercayaan 3 sigma.

Nilai hasil pengukuran radiasi sumber pada contoh di atas ( = 20 ) masih kurang dari limit deteksinya ( = 30 ) sehingga pada contoh di atas tidak terdeteksi ada zat radioaktif di dalam sampel. Contoh lain, hasil pengukuran intensitas suatu sampel -yang berarti pengukuran radasi yang berasal dari sumbernya dan ditambah dengan radiasi latar belakang- adalah 150 sedangkan pengukuran tanpa sampel -yang berarti hanya pengukuran radiasi letar belakang- adalah 100. Secara perhitungan dengan mudah dapat ditentukan bahwa radiasi latar belakang adalah 100sehingga radiasi sumbernya saja adalah 50. Berdasarkan pembahasan limit deteksi, sampel pada contoh tersebut di atas dapat dinyatakan mengandung zat radioaktif karena hasil pengukuransumber ( = 50 ) sudah lebih besar daripada limit deteksi pengukurannya. Tetapi nilai hasil pengukuran ( = 50 ) belum dapat dinyatakan sebagai kuantitas (atau dalam contoh ini adalah aktivitas) sumber. Limit kuantisasi adalah suatu batas nilai yang digunakan untuk menentukan apakah nilai hasil pengukuran dapat dinyatakan secara kuantitatif atau tidak. Nilai limitkuantisasi harus ditetapkan secara konvensi, dari satu negara atau laboratorium ke negara atau laboratorium lain mempunyai nilai yang berbeda. Nilai limit kuantisasi yang banyak digunakan adalah sebesar simpangan pengukuran latar belakang dengan tingkat kepercayaan 7 sigma.

Jadi pada contoh pengukuran di atas hanya dapat dinyatakan secara kualitatif saja bahwa di dalam sampel terdeteksi adanya zat radioaktif tetapi kuantitas atau aktivitas sumber tidak layak untuk dinyatakan karena masih kurang dari limit kuantisasinya ( = 70 ).

Chi Square TestPengukuran besaran fisis yang bersifat acak secara berulang selalu akan menghasilkan nilai yang berubah-ubah, sebagai contoh 10 kali pengukuran intensitas radiasi akan menghasilkan 10 nilai yang berbeda-beda. Hal ini menimbulkan kesulitan untuk mengetahui bahwa perubahan nilai tersebut memang karena sifat acak dari sumber yang diukur, bukan disebabkan oleh ”anomali” alat pengukur.Chi square test adalah sebuah metode yang lazim digunakan untuk menguji apakah sekumpulan data mengikuti distribusi Gauss atau tidak. Terdapat kemungkinan bahwa fluktuasi nilai terlalu kecil (contoh data pengukuran A pada tabel 1) atau fluktuasi terlalu besar (contoh data pengukuran C padatabel 1). Nilai Chi Square ditentukan dengan persamaan berikut.

Dengan Xi adalah nilai setiap pengukuran. Nilai chi square ( χ2 ) dari perhitungan di atas kemudian dicocokkan ke tabel chi square yang terdapat pada lampiran.

Tabel 3: sebagian tabel chi square

Cara pembacaan tabel chi square di atas: n adalah derajat kebebasan pengukuran yaitu jumlah pengulangan dikurangi 1 ( N – 1 ). Nilai-nilai pada kolom χ2 0,50 adalah nilai ideal bila semua nilai hasil pengukuran tepat sesuai dengan distribusi Gauss, tentu saja hal ini sangat sulit dicapai dalam pengukuran sebenarnya. Seberapa besar toleransi tidak ideal harus ditentukan oleh masing-masing keperluan atau laboratoriumnya, tetapi walaupun begitu, nilai yang banyak

digunakan adalah nilai di dalam rentang χ2 0,90 dan χ2 0,10. Data hasil 10 kali pengukuran “layak diterima” sebagai distribusi Gauss bila nilai χ2 nya berada di dalam rentang 4,17 ~ 14,7, sedangkan data 15 kali pengukuran harus berada di dalam rentang 7,79 ~ 21,1. Apabila data hasilpengukuran intensitas radiasi tidak memenuhi kriteria di atas maka terdapat kesalahan, mungkin di peralatan ukur atau di sumbernya sendiri.

Kriteria ChauvenetMemang secara teori distribusi Gauss, hasil pengukuran dapat bernilai berapapun bahkan sangat jauh berbeda dengan nilai rata-ratanya akan tetapi dalam kenyataannya kemungkinan tersebut sangat kecil sehingga hasil pengukuran yang menyimpang terlalu jauh dari nilai rata-ratanya dapat saja ”dibuang” agar tidak merusak nilai rata-rata pengukuran. Penyimpangan nilai hasil pengukuran dari nilai rata-ratanya kemungkinan disebabkan oleh gangguan dari luar sehingga mempengaruhi kondisi yang seharusnya dijaga selalu sama, sebagai contoh yang paling sering terjadi adalah gangguan listrik. Kriteria Chauvenet adalah salah satu metode yang dapat digunakan untuk ”membuang” salah satu atau beberapa nilai hasil pengukuran yang menyimpang terlalu jauh dari nilai rata-ratanya, atau disebut outlayer.

Nilai Chauvenet dari setiap data pengukuran yang dihitung menggunakan persamaan di atas harus lebih kecil daripada tabel berikut ini.

Tabel 4: nilai batas kriteria Chauvenet

Sebagai contoh dalam eksperimen 10 kali pengukuran berulang, setiap data pengukuran harus mempunyai nilai τ yang lebih kecil daripada 1,96. Bila salah satu hasil pengukuran mempunyai nilai τ yang lebih besar daripada 1,96 maka data pengukuran tersebut dapat ”dibuang”. Bila jumlah pengulangan tidak terdapat dalam tabel tersebut maka dapat digunakan cara interpolasi linier.

KESIMPULAN

Radiasi dipancarkan secara acak (random) sehingga pengukuran radiasi berulang meskipun dilakukan dengan kondisi yang sama akan memperoleh hasil pengukuran yang berfluktuasi (berbeda-beda). Materi ini akan membahas sifat acak pancaran radiasi tersebut yangmengikuti distribusi Gauss, cara untuk menghitung ketidak-pastian pengukuran serta cara menyajikan nilai hasil pengukuran, pengujian data distribusi Gauss (chi square test), dan cara membuang data yang tidak menyimpang.

�� Sifat Acak (Random)Jenis pengukuran tersebut mengikuti kecenderungan atau distribusi tertentu.

X = p ⋅ NFenomena pengukuran ini bersifat acak (random), yang bila dilakukan secara berulangdengan jumlah ulangan sangat banyak (tak berhingga) akan menghasilkan nilai rata-rata 100.

A = λ ⋅ Nmenganalogikan dua rumusan tersebut di atas maka dapat disimpulkan bahwa aktivitas radioaktif bersifat acak (random). Jadi, bila suatu zat radioaktif mempunyai aktivitas sebesar 100 Bq maka tidak berarti bahwa zat radioaktif tersebut selalu memancarkan 100 radiasi per detik, melainkan berbeda-beda tetapi mempunyai kecenderungan di sekitar nilai 100.

�� Distribusi Gauss (Normal)besaran yang mengikuti distribusi Gauss. Terlihat bahwa nilai ukur yang dihasilkannya dapat bermacam-macam, dengan probabilitas terbesar adalah terletak pada nilai rata-ratanya.Oleh karena aktivitas zat radioaktif bersifat acak mengikuti distribusi Gauss (Normal) maka intensitas radiasi yang terukurpun akan bersifat acak sehingga data hasil pengukurannya juga akan mengikuti distribusi Gauss.pengukuran intensitas radiasi harus dilakukan secara berulang, baik beberapa kali atau dalam selang waktu cukup panjang, yang berarti akumulasi nilai dari pengulangan waktu beberapa detik. Nilai ukur sebenarnya diduga berada di dalam rentang nilai rata-rata ± nilai Simpangannya

�� Propagasi ErorPropagasi eror adalah metode untuk menghitung simpangan suatu nilai yang berasal dari beberapa faktor, misalnya beberapa hasil pengukuran dan data pendukung lainnya.

�� Laju CacahLaju cacah atau cacahan per detik adalah suatu nilai yang sebanding dengan aktivitas atau intensitas radiasi.�� Cacahan Rata-rata

Cacahan rata-rata ( C ) merupakan nilai rata-rata dari beberapa kali pengukuran�� Laju Cacah Rata-rata

�� Laju Cacah Sumber

Hasil pengukuran intensitas radiasi suatu sumber selalu merupakan gabungan antara radiasi yang berasal dari sumber tersebut dan radiasi yang berasal dari lingkungan sekitarnya, atau disebut sebagai radiasi latar belakang. Laju cacah radiasi yang hanya berasal dari sumber saja ( Rs )dapat dihitung dengan cara mengurangi laju cacah keseluruhan (Rt ) dengan laju cacah latar belakang ( Rb ).

�� Ketidak-pastian PengukuranRentang nilai tersebut adalah ketidak-pastian suatu pengukuran. Nilai ukur sebenarnya diduga berada di dalam rentang nilai tersebut.

X = X ± λ ⋅σ (11)λ adalah suatu faktor yang menunjukkan tingkat kepercayaan (level of confidence)nilai simpangan ( σ ) harus diusahakan sekecil mungkin, yaitu dengan cara mengulang pengukuran semakin sering atau memperpanjang waktu pengukuran.

�� Limit Deteksi dan Limit KuantisasiLimit deteksi adalah suatu batas nilai yang digunakan untuk menentukan apakah zat radioaktif ”terdeteksi” ada di dalam sampel yang diukur atau memang tidak terdeteksi. Nilai limit deteksi ditentukan sebesar simpangan pengukuran latar belakang dengan tingkat kepercayaan 3 sigma.

�� Pengujian Chi SquareChi square test adalah sebuah metode yang lazim digunakan untuk menguji apakah sekumpulan data mengikuti distribusi Gauss atau tidak. Terdapat kemungkinan bahwa fluktuasi nilai terlalu kecil (contoh data pengukuran A pada tabel 1) atau fluktuasi terlalu besar (contoh data pengukuran C padatabel 1). Nilai Chi Square ditentukan dengan persamaan berikut.

�� Kriteria ChauvenetKriteria Chauvenet adalah salah satu metode yang dapat digunakan untuk ”membuang” salah satu atau beberapa nilai hasil pengukuran yang menyimpang terlalu jauh dari nilai rata-ratanya, atau disebut outlayer.

 

Tugas 3

FISIKA RADIASI

“RUANG IONISASI”

A.    Defenisi Ruang Ionisasi

Kamar ionisasi atau ionization chamber adalah alat yang digunakan untuk  mengukur

ionisasi tabung.  Bagian utama dari kamar ionisasi adalah dua buah elektrode  yaitu anode dan

katode. Beda potensial antara dua katode sekitar 100 sampai dengan  500 volt.

Detector ini menggunakan zat berupa gas. Gas yang digunakan pada umumnya adalah

gas-gas mulia seperti helium, argon, neon dan lain-lain. Penggunaan gas mulia ini karena

merupakan gas yang paling stabil. Foton yang meradiasi gas dalam tabung menyebabkan

terjadinya ionisasi menjadi electron (negative ion) dan positive ion. Dengan beda potensial

tertentu ion positive akan tertarik ke katoda (-) dan ion negative akan tertarik ke anoda (+).

B.     Sifat – Sifat Ion Dalam Ruang Ionisasi

1.      struktur atau susunan kristal

dalam keadaan padat, senyawa ionis terdapat dalam bentuk kristal dengan susunan

tertentu. Penafsiran terhadapa hasil difraksi sinar-X pada senyawa ion dapat memberi petunjuk

mengenai susunan internal dari kristal ion tersebut. Misalnya pada kristal NaCl dapat diketahui

bahwa setiap ion Na+ dikelilingi oleh 6 ion Cl-,dan setiap ion Cl juga dikelilingi oleh 6 ion Na+

2.      isomorf

Senyawa-senyawa ion yang mempunyai susunan yang mirip satu sama lain seperti NaCl

dan KNO3 mempunyai bentuk kristal yang sama yang disebut isomorf. Disamping itu terdapat

pula senyawa-senyawa yang mempunyai muatan ion berbeda,tetapi mempunyai susunan kristal

yang sama. Misalnya NaF dan MgO,CaCl2 dan K2S masing-masing mempunyai susunan kristal

yang sama.

3.      daya hantar listrik

Baik dalam keadaan cair (meleleh)maupun dalam larutannya senyawa ionois dapat

menghantarkan arus listrik.

4.      titik leleh dan titik didih

Ion positif dan ion negative pada senyawa ionis, terikat satu sama lain oleh gaya

elektrostatik yang sangat kuat. Untuk memisahkan ion-ion tersebut baik yang terdapat dalam

bentuk kristal maupun dalam bentuk cairannya, diperlukan energi yang cukup besar, yang

mengakibatkan titik leleh dan titik didih senyawa ionis juga tinggi.

5.      kelarutan

Pada umumnya senyawa ionis, ion-ion tidak tergantung pada ion pasangannya ,misalnya

bila NaCl dan AgNO3(dalam larutan) dicampurkan,maka segera terbentuk endapan AgCl

C.    Cara Kerja Ruang Ionisasi

Pada saat ini, terdapat beberapa macam Ionization Chamber. Ionization Chamber yang

banyak digunakan saat ini adalah yang menggunakan udara bebas sebagai gasnya. Ketika

partikel radiasi ditembakan ke dalam tabung (chamber) ionisasi, misalkan partikel β, maka

partikel tersebut akan mengionisasi gas yang terdapat dalam tabung. Proses tersebut akan

menghasilkan ion positive dan ion negative. Seperti pada gambar 3. Dengan beda potensial

tertentu maka Ion (-) akan tertarik ke Anoda (+) dan ion (+) akan tertarik ke katoda (-). Ion (+)

bergerak lebih lambat karena lebih passif dari ion (-) atau electron.

Jika tegangan yang diberikan terlalu rendah, maka beberapa electron dan ion (+) akan

bergabung kembali (recombine) sebelum mencapai elektroda sehinggaion kembali menjadi

molekul tak bermuatan. Dengan potensial tertentu maka akan terdeteksi arus dengan

menyimpangnya jarum ampermeter. Arus yang terdeteksi biasanya sangat kecil, sekitar beberapa

microampere, namun masih dapat terdeteksi.

Sebuah arus listrik adalah sebuah aliran electron pada kawat dalam sebuah rangkaian

sederhana. Electron secara terus menerus berputar-putar dalam kawat rangkaian. Ketika electron

meninggalkan satu bagian kawat maka akan segera digantikan oleh electron selanjutnya.

sebenarnya, pada ionization chamber tidak terdapat ion atau electron. Namun proses radiasi dari

sumberlah yang menyebabkan timbulnya ion tersebut dan tertarik ke elektroda sehingga dapat

terdeteksi oleh Ampere meter. Sumber-sumber yang sangat radiokatif dapat menggantikan ion

secara cepat sehingga menghasilkan arus yang besar. Demikian sebaliknya.

D.    ARUS YANG TERJADI DALAM RUANG IONISASI

Arus dalam ruang ionisasi diukur dari rata-rata ion yang dihasilkan dengan banyak

partikel yang datang. Ini dicapai dengan pengukuran langsung arus listrik yang diturunkan dalam

ruang, menggunakan galvanometer yang sensitif dengan arus 10-8 A atau lebih tinggi atau

sebuah elektrometer (kadang-kadang dengan amplifier) untuk arus yang kecil dari 10-8A .

Sebuah elektrometer, kuat arus ditentukan dengan mengukur penurunan tegangan dikali dengan

hambatan yang dikenal dengan R. Penurunan tegangan dapat diukur dengan elektrometer secara

langsung.

Untuk arus dalam ruang ionisasi, sangat penting untuk mengetahui hubungan antara

tegangan yang digunakan dan arus keluaran (dengan sumber radiasi yang tetap). Untuk

menghitung tegangan yang cocok dari ruang ionisasi dimana semua ion yang dihasilkan dengan

dengan pancaran radiasi terukur. Dalam kasus ini, kenaikan sedikit dari tegangan yang

digunakan akan menghasilkan perubahan yang dapat diabaikan dari pengukuran arus. Tegangan

ini kemudian dikenal dengan arus jenuh. Nilai dari kejenuhan arus tergantung pada intensitas dan

jenis sumber radiasi serta bergantung pada sumber radiasi yang sama pada ukuran dan geometri

ruang pada jenis dan tekanan gas yang sama. Jika gas berbeda, akan dihasilkan persamaan lain,

yaitu jumlah arus yang dihasilkan oleh gas dengan energi rata-rata yang dibutuhkan selama

menghasilkan satu pasangan ion.

E.     Menghitung Pulsa Tegangan

Tinggi pulsa tegangan yang dihasilkan oleh sebuah sumber bergantung pada jumlah

pasangan ion yang dihasilkan dalam tabung (Chamber). Semakin banyak pasangan ion yang

dihasilkan maka akan semakin besar pula pulsa tegangan yang terdeteksi. Selain itu, tinggi pulsa

juga bergantung kepada besar kapasitansi C yang digunakan dalam alat Ionization Chamber.

Untuk menghitung pulsa tegangan digunakan persamaan berikut :

(1)

∆V= QC= neC

ΔV = Tinggi pulsa/tegangan yang dihasilkan (Volt)

Q = Muatan (Coulomb)

C = Kapasitansi (Farad)

n = Jumlah pasangan Ion yang terbentuk

e = Muatan 1 elektron (1,6 x 10-19 C)

Pembentukan dan bentuk signal dalam ruang ionisasi akan dianalisis pada sebuah plat

paralel. Analisis ini sama ruang silinder atau ruang bola. Dua plat paralel yang terdiri dari dua

kapasitor dengan kapasitansi C dengan resisitor Rakan ternbentuk sebuah siklus RC dengan

tegangan konstan V0 diberikan pada plat. Waktu tergantung pada tegangan dikali dengan resistor

R dari signal, kenyataan dari bagian ini diperoleh fungsi V(t).

Anggap bahwa sebuah pasangan elektron ion dibentuk pada jarak X0 dari plat kolektor.

Elektron dan ion mulai berpindah dalam aliran listrik dan didapatkan energi kinetik pada

keluaran energi elektrostatik dalam kapasitansi dari ruang. Jika dipindahkan pada jarak dx,

dilindungi dari energi yng dibutuhkan bahwa :

(2)

Dimana : E = muatan listrik

Q = muatan pada ruang

dQ+, dQ- = perubahan muatan positif dan negatif

Ini dianggap bahwa perubahan muatan (dQ) sangat kecil dibandingkan V0 yang konstan

. Tegangan V(t) dikali R akan menghasilkan perubahan muatan dan diberikan dengan :

(3)

Subsitusikan persamaan (2) ke nilai dQ dari persamaan (1) akan diperoleh :

(4)

Misalakan : w+ = kecepatan penyimpangan dari ion positif

w- = kecepatan penyimpangan dari ion negatif

Analisis pembentukan pulsa dalam sebuah penghitung silinder atau bola diikuti dengan

pendekatan yang sama. Hasilnya berbeda sedikit karena muatan listrik tidak tetap tetapi bentuk

umum dari signal .

F.     Kegunaan Dalam Pendeteksian Radiasi

Kegunaan ruang ionisasi dalam pendektesian radiasi yaitu sebagai penghitung partikel

alfa yang datang. Ionisasi spesifik partikel alfa adalah kira-kira 1000 kali lebih besar dari pada

ionisasi spesifik partikel beta, hingga pasangan-pasangan ion yang dihasilkan oleh partikel alfa

kira-kira juga 1000 kali lebih banyak dari pada yang dihasilkan oleh partikel beta pada tiap-tiap

satuan lintasan.

Bila antara kedua elektroda tidak ada perbedaan potensial, elektron-elektron dan ion-

ion positif akan menjadi satu kembali, dan sebagi akibat tidak arus yang mengalir dalam sirkuit.

Bila ada perbedaan potensial yang kecil, elektron-elektron akan ditarik ke anoda dan ion-ion

posotif ditarik ke katoda. Dalam perjalannya ke elektroda-elektroda itu ion-ion dan elektron-

elektron berkesempatan menjadi satu kembali, hingga hanya sebagian ion-ion dan elektron-

elektron yang mencapai elektroda-elektroda. Karena itu arus yang dihasilkan pun hanya sedikit.

Jika perbedaan potensial diperbesar, bergeraknya ion-ion ke elektroda dipercepat

hingga tidak ada kesempatan bagi ion-ion itu untuk saling dinetralkan. Karena itu arus yang

ditunjukan akan bertambah sesuai dengan pertambahan potensial. Bila perbedaan petensial itu

dinaikkan lagi, akhirnya sampailah pada suatu potensial dimana semua pasangan-pasangan ion

yang dihasilkan oleh partikel-partikel mencapai elektroda-elektroda. Dalam hal ini dikatakan

“tercapai keadaan jenuh”, sedang arus yang ditunjukan pada titik ini disebut “arus jenuh”

(saturation current). Di daerah ini penambahan perbedaan potensial tidak akan menambah besar

arus, sebab pasangan-pasangan ion yang dihasilkan oleh suatu partikel itu tertentu jumlahnya.,

sedang di daerah ini semua pasangan ion sudah mencapai elektroda-elektroda. Daerah inilah,

yaitu daerah pengumpulan jenuh, biasanya digunakan oleh kamar ionisasi.

G.    Jenis Radiasi Yang Dapat Dicacah Oleh Ruang Ionisasi

Jenis radiasi yang dapat dideteksi oleh pencacah ini adalah adalah jenis radiasi partikel

alfa, karena partikel alfa mempunyai jarak tempuh pendek, daya ionisasi partikel alfa sangat

besar dibandingkan dengan partikel beta atau sinar gamma.

Tiap partikel alfa yang masuk ke dalam ruang akan menyebabkan ionisasi dan

menimbulkan pulsa yang dapat dicatat. Tetapi, karena ionisasi spesifik partikel beta itu kecil,

pulsa yang dihasilkan bisanya sangat lemah dan tidak dapat dicatat. Bagi partikel alfa pulsa yang

dihasilkan cukup kuat untuk dibesarkan, hingga dapat diukur.

KESIMPULAN

         Ruang ionisasi adalah alat yang digunakan untuk  mengukur ionisasi tabung. Keluaran alat ini

berbentuk elektrik atau beda tegangan (tinggi pulsa) detector yang menggunakan gas memiliki

prinsip kerja yang pada dasarnya sama, yaitu ionisasi gas yang disebabkan oleh radiasi yang

ditembakan ke tabung gas. Gas yang digunakan pada umumnya adalah gas-gas mulia seperti

helium, argon, neon dan lain-lain. Penggunaan gas mulia ini karena merupakan gas yang paling

stabil. Foton yang meradiasi gas dalam tabung menyebabkan terjadinya ionisasi menjadi electron

(negative ion) dan positive ion. Dengan beda potensial tertentu ion positive akan tertarik ke

katoda (-) dan ion negative akan tertarik ke anoda (+).

         Ruang ionisasi merupakan detektor pengumpul ion yang bekerja pada daerah jenuh (daerah

ionisasi) dimana pada saat itu beda potensial sangat besar sehingga arus yang dihasilkan

mencapai titik jenuh. Ruang ionisasi menggunakan daerah jenuh dan beroperasi pada tegengan

antara V0 dan V1. Hubungan suatu rangkaian untuk ruang ionisasi. Ruang ionisasi pada

umumnya berupa selinder atau bola yang terbuat dari logam. Dindingnya berfungsi sebagai salah

satu elektroda, sedangkan elektroda yang lain merupakan batang yang terletak di tengah-tengah

         Sifat-sifat ruang ionisasi:

o   Struktur/susunan kristal

o   Isomorf

o   Daya hantar listrik

o   Titik leleh dan titik didih

o   Kelarutan

o   Reaksi ion

         Kegunaan ruang ionisasi dalam pendektesian radiasi yaitu sebagai penghitung partikel alfa yang

datang

 

Tugas 4

FISIKA RADIASI

Pencacahan Proposional dalam Pendeteksian Radiasi

A.   Defenisi Pencacahan Proposional

Pencacah proporsional merupakan bentuk modifikasi dari kamar ionisasi yaitu detector

yang dioperasikan di daerah proporsional yang tegangannya antara 1000V-2000V bisa

mendeteksi partikel tunggal., jumlah ion yang dihasilkan bisa ditingkatkan, besar pulsa

sebanding dengan banyaknya ion semula. Tegangan ditingkatkan kedalam daerah proporsional,

ion primer memproleh cukup energi menyebabkan adanya ionisasi sekunder. Pencacah

proporsional bisa digunakan untuk mendeteksi partikel alfa, beta, gamma dan neutron dalam

medan radiasi.

B.   Sifat-sifat Ion Dalam Pencacahan Proposional

Dibandingkan dengan daerah ionisasi, jumlah pasangan ion yang dihasilkan di daerah

proporsional ini lebih banyak. Karena jumlah pasangan ion lebih banyak maka tinggi pulsa

keluarannya akan lebih tinggi. Detektor yang bekerja pada daerah ini, pada umumnya memiliki

beda potensial kerja antara 800 s.d. 2000 volt. Karena pulsa keluarannya lebih tinggi, maka

pengukuran radiasi dengan menggunakan detektor ini lebih sering menerapkan metode pulsa.

Dalam kurva karakteristik dapat dilihat bahwa jumlah pasangan ion yang dihasilkan sebanding

dengan energi radiasi yang memasuki detektor, sehingga detektor ini dapat membedakan energi

radiasi. Misalnya: radiasi alfa, beta atau yang lainnya. Namun demikian, jumlah pasangan ion

atau tinggi pulsa keluaran yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh tegangan kerja detektor.

Gambar 1. Grafik tegangan kerja detektor terhadap jumlah pasangan ion

Dalam kurva tersebut slope kurva pada daerah proporsional berbentuk curam, yang

artinya adalah sedikit saja perubahan beda potensial/tegangan kerja detektor maka akan

meningkatkan jumlah pasangan ion juga avalenche-nya yang lebih banyak secara signifikan.

Karena sifat detector ini, maka tegangan operasi yang diperlukannya harus sangat stabil. Selain

dipengaruhi oleh tegangan kerjanya, besarnya multiplikasi muatan juga tergantung pada diameter

anoda. Apabila diameter anoda kecil, maka multiplikasi muatan yang terjadi akan semakin besar.

Elektron-elektron yang terbentuk dari hasil proses ionisasi primer yang tertarik ke

elektroda positif dan negatif akan mengakibatkan proses ionisasi sekunder. Proses ionisasi

sekunder mengakibatkan jumlah ion sekunder, atau yang lebih dikenal dengan nama avalenche

menjadi lebih banyak sehingga faktor pelipatan (multiplikasi) akan menjadi lebih besar dari satu.

Proses ionisasi sekunder dapat meningkatkan jumlah ion sebanyak 10000 kali lipat dari

jumlah ion primer. Hal ini berarti bahwa untuk setiap electron yang dihasilkan dalam proses

ionisasi primer akan menghasilkan tambahan 10000 elekton lagi karena terjadinya proses

ionisasi sekunder ini

C.   Cara Kerja Pencacahan Proposional

Dibandingkan dengan daerah ionisasi, jumlah ion yang dihasilkan di daerah proporsional

ini lebih banyak sehingga tinggi pulsanya akan lebih tinggi. Detektor ini lebih sering digunakan

untuk pengukuran dengan cara pulsa dimana ion  yang dihasilkan sebanding dengan energi

radiasi, sehingga detektor ini dapat membedakan energi radiasi. Akan tetapi, yang merupakan

suatu kerugian, jumlah ion atau tinggi pulsa yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh tegangan

kerja dan daya tegangan untuk detektor ini harus sangat stabil.

Gambar 2. Proses pengionan dalam pencacah proporsional

Dengan naiknya tegangan antara kedua elektroda detektor, maka electron dan ion positif

memiliki energi kinetik yang cukup tinggi untuk bergerak menuju elektrodanya masing-masing.

Elektron-elektron dapat mengionisasi atom lain pada gas isian, proses ini disebut sebagai ionisasi

sekunder. Karena proses ionisasi sekunder ini, muatan listrik yang terkumpul pada masing-

masing elekroda menjadi lebih besar, sehingga akan terjadi multiplikasi/pelipatan besarnya

muatan. Proses multiplikasi ini pada tegangan tertentu tidak tergantung pada banyaknya ionisasi

primer. Jumlah total muatan yang terkumpul akan sebanding dengan ionisasi primer. Jadi tinggi

pulsa yang terjadi proporsional dengan ionisasi primer, atau sebanding dengan energi radiasi

yang masuk detektor. Oleh karena itu, pada daerah ini detektor dapat digunakan untuk keperluan

identifikasi energi radiasi. Daerah ini disebut daerah proporsional.

Selain dipengaruhi oleh tegangan kerjanya, besarnya multiplikasi muatan juga tergantung

pada diameter anoda. Apabila diameter anoda kecil, maka multiplikasi muatan yang terjadi akan

semakin besar. Elektron-elektron yang terbentuk dari hasil proses ionisasi primer yang tertarik ke

elektroda positif dan negatif akan mengakibatkan proses ionisasi sekunder. Proses ionisasi

sekunder mengakibatkan jumlah ion sekunder, atau yang lebih dikenal dengan nama avalenche

menjadi lebih banyak sehingga faktor pelipatan (multiplikasi) akan menjadi lebih besar dari satu.

Proses ionisasi sekunder dapat meningkatkan jumlah ion sebanyak 10000 kali lipat dari jumlah

ion primer. Hal ini berarti bahwa untuk setiap electron yang dihasilkan dalam proses ionisasi

primer akan menghasilkan tambahan 10000 elekton lagi karena terjadinya proses ionisasi

sekunder ini.

Campuran dan tekanan gas isian harus dipilih agar proses multiplikasi bersifat linear

dengan radiasi yang diterima. Di samping itu pula, campuran gas isian harus dapat juga berfungsi

sebagai penghenti proses multiplikasi. Sifat multiplikasi yang diskrit dan linear terhadap energi

radiasi merupakan sifat dasar detektor proporsional. Tekanan gas isian menentukan pula proses

multiplikasi.

D.   Arus yang Terjadi Dalam Pencacahan Proposional

Bila diberikan medan listrik terhadap pasangan ion yang terbentuk itu, maka elektron

akan bergerak menuju ke kutub positif, sedangkan residual atom-nya yang bermuatan positif

akan bergerak menuju kutub negatif. Pergerakan elektron-elektron tersebut dapat

menginduksikan arus atau tegangan listrik. Arus dan tegangan listrik yang ditimbulkan ini dapat

diukur dengan menggunakan peralatan penunjang misalnya Ampermeter atau Voltmeter.

Semakin besar energi radiasinya, maka akan dihasilkan lebih banyak pasangan ion. Semakin

banyak pasangan ion, maka arus atau tegangan listrik yang ditimbulkannya akan semakin besar

pula.

Pada pencacah proporsionl ini, selain terjadi ionisasi primer juga terjadi ionisasi sekunder

sehingga memperbanyak terjadinya pasangan ion (multiplikasi pasangan ion), dengan demikian

arus yang ditimbulkan juga lebih besar dibandingkan kamr ionisasi.

Gambar 3. Grafik hubungan beda potensial dengan jumlah ion yang terkumpul

Dengan naiknya tegangan antara kedua elektroda detektor, maka electron dan ion positif

memiliki energi kinetik yang cukup tinggi untuk bergerak menuju elektrodanya masing-masing.

Elektron-elektron dapat mengionisasi atom lain pada gas isian, proses ini disebut sebagai ionisasi

sekunder. Karena proses ionisasi sekunder ini, muatan listrik yang terkumpul pada masing-

masing elekroda menjadi lebih besar, sehingga akan terjadi multiplikasi/pelipatan besarnya

muatan. Proses multiplikasi ini pada tegangan tertentu tidak tergantung pada banyaknya ionisasi

primer.

Jumlah total muatan yang terkumpul akan sebanding dengan ionisasi primer. Jadi tinggi

pulsa yang terjadi proporsional dengan ionisasi primer, atau sebanding dengan energi radiasi

yang masuk detektor. Oleh karena itu, pada daerah ini detektor dapat digunakan untuk keperluan

identifikasi energi radiasi. Daerah ini disebut daerah proporsional.

E.   Pembentukan Pulsa dalam Pencacahan Proposional

Output-nya berupa rangkaian pulsa yang kemudian dihitung dengan menggunakan sirkuit

penghitung. Rentang waktu terbentuknya pulsa serta pergerakan pulsa tersebut menuju sirkuit

penghitung berhubungan dengan waktu-mati (dead-time) dan resolusi detektor. Pada umumnya

waktu-mati detektor proporsional sangat singkat, kurang dari microsekon. Singkatnya, waktu-

mati detektor proporsional memungkinkan bagi detektor ini untuk dapat menghitung laju pulsa

yang tinggi.

Gambar 4. Grafik hubungan antara tegangan kerja dengan tinggi pulsa

yang di hasilkan.

Tinggi pulsa yang dihasilkan oleh detector proporsional bergantung pada tegangan kerja

yang diberikan. Perubahan tinggi pulsa yang dihasilkan sangat sensitive terhadap perubahan

tegangan kerja, dengan kenaikan tegangan kerja sedikit saja akan berpengaruh terhadap tinggi

pulsa yang dihasilkan.

F.    Perbedaan antara Ruang Ionisasi dengan Pencacahan Proposional

Secara teoritis, detektor yang sama dapat digunakan sebagai kamar ionisasi, detektor

proporsional, atau penghitung Geiger Muller. Perbedaan mendasar dari ketiga jenis detektor ini

adalah terletak hanya pada perbedaan tegangan kerjanya. Namun, pada kenyataannya dan juga

karena pertimbangan ekonomis-praktis, maka ketiga jenis detektor ini dibuat secara terpisah.

Pencacah Proporsional merupakan bentuk modifikasi dari kamar ionisasi, perbedaannya

terdapat pada dua aspek.

a)      Pada pencacah proporsional salah satu elektroda berupa silinder berlubang (hollow cylinder),

dan satu elektroda lagi berupa kawat di dalam silinder sepanjang sumbu silinder itu.

b)      Tegangan yang terpasang pada pencacah proporsional lebih besar daripada kamar ionisasi.

G.  Jenis Radiasi yang dapat Dideteksi oleh Pencacah Proposional

Pencacah proporsional ini dapat mendeteksi radiasi sinar alfa, beta, sinar gamma dan

neutron.

KESIMPULAN

         Pencacah proporsional merupakan bentuk modifikasi dari kamar ionisasi yaitu detector yang

dioperasikan di daerah proporsional yang tegangannya antara 1000V-2000V bisa mendeteksi

partikel tunggal., jumlah ion yang dihasilkan bisa ditingkatkan, besar pulsa sebanding dengan

banyaknya ion semula.

         Elektron-elektron yang terbentuk dari hasil proses ionisasi primer yang tertarik ke elektroda

positif dan negatif akan mengakibatkan proses ionisasi sekunder. Proses ionisasi sekunder

mengakibatkan jumlah ion sekunder, atau yang lebih dikenal dengan nama avalenche menjadi

lebih banyak sehingga faktor pelipatan (multiplikasi) akan menjadi lebih besar dari satu.

         Pada pencacah proporsionl ini, selain terjadi ionisasi primer juga terjadi ionisasi sekunder

sehingga memperbanyak terjadinya pasangan ion (multiplikasi pasangan ion), dengan demikian

arus yang ditimbulkan juga lebih besar dibandingkan kamr ionisasi.

         Tinggi pulsa yang dihasilkan oleh detector proporsional bergantung pada tegangan kerja yang

diberikan. Perubahan tinggi pulsa yang dihasilkan sangat sensitive terhadap perubahan tegangan

kerja, dengan kenaikan tegangan kerja sedikit saja akan berpengaruh terhadap tinggi pulsa yang

dihasilkan.

         Pencacah Proporsional merupakan bentuk modifikasi dari kamar ionisasi, perbedaannya terdapat

pada dua aspek.

-          Pada pencacah proporsional salah satu elektroda berupa silinder berlubang (hollow cylinder),

dan satu elektroda lagi berupa kawat di dalam silinder sepanjang sumbu silinder itu.

-          Tegangan yang terpasang pada pencacah proporsional lebih besar daripada kamar ionisasi.

Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke Twitter Berbagi ke Facebook Bagikan ke Pinterest Beranda Langganan: Entri (Atom)

Total Tayangan Laman

5,057

Pengikut

Mengenai Saya

wafa Lihat profil lengkapku

Arsip Blog

▼   2011 (1) o ▼   Maret (1)

SALAM SAPA

Template Awesome Inc.. Diberdayakan oleh Blogger.

ammazing of radiation

Senin, 13 Januari 2014

ALAT UKUR RADIASI

ALAT UKUR RADIASI

I.    Pendahuluan.

Setelah mengetahui  sifat-sifat, jenis serta bagaimana cara

kerja radiasi, maka dapat disimpulkan bahwa  radiasi itu tidak

dapat dilihat, dirasakan, ditangkap. hanya dengan peralatan

tertentu radiasi dapat diketahui atau dideteksi. Alat pendeteksi 

radiasi itu disebut detektor. Untuk mengetahui  besaran-besaran

dari radiasi diatas, detektor dirangkaikan dengan peralatan

elektronik sehingga keseluruhan peralatan dapat juga disebut alat

ukur. Satuan-satuan yang diukur adalah, laju paparan/ laju dosis,

dosis total, radioaktivitas. Alat ukur dibagi menjadi dua:

1.    Alat Ukur Pasif.

Alat ukur yang mana pembacaan hasil pengukurannya tidak

dapat dibaca langsung melainkan harus melalui proses terlebih

dahulu. Contoh: Film badge,  TLD badge.

2.    Alat Ukur Aktif.

Alat ukur yang dapat menunjukkan secara langsung hasil pengukuran radiasi yang diterima. Contoh: survey meter, dosimeter saku.

Berdasarkan fungsinya alat ukur radiasi juga dibedakan

menjadi 

dua yaitu:

a.    Pemonitor Perorangan.

Pemonitor perorangan adalah suatu alat yang digunakan untuk mendeteksi radiasi yang diterima oleh tubuh manusia. Alat yang digunakan disini  dapat berupa alat ukur pasif dan juga alat ukur aktif. Pada prinsipnya  jumlah radiasi yang diterima oleh alat tersebut identik dengan jumlah radiasi yang diterima oleh tubuh manusia.

b.    Pemonitor Lingkungan.

Prinsip dasar kerja alat ukur lingkungan ini adalah adanya proses ionisasi, eksistasi dan sintilasi di detektor dan hasil proses  tersebut dirubah menjadi pulsa-pulsa listrik yang diteruskan ke alat baca (elektronik). Reaksi-reaksi yang terjadi apabila seberkas sinar (alpa, beta, gamma, atau X)  berinteraksi dengan  medium didalam detektor.

Berkas radiasi bila melalui suatu medium ia akan kehilangan

sebagian atau seluruhnya  energinya melalui proses ionisasi dan

eksitasi. Penyerapan energi tersebut diatas mempunyai hubungan

linier dengan banyaknya partikel-partikel yang datang dan prinsip

inilah yang digunakan dalam semua instrumentasi nuklir.

Intrumentasi didalam fisika kesehatan harus dapat melayani

berbagai macam kegunaan, misalnya mengukur partikel, 

mengukur dosis akumulasi, mengukur laju dosis, energi rendah,

energi tinggi,  pengukuran tanpa adanya pengaruh energi. Prinsip

kerja dari alat ukur adalah radiasi berinteraksi dengan detektor

dan response yang  ditimbulkannya sebanding dengan efek radiasi

yang datang.

       

Tabel Efek Radiasi Yang Dipergunakan Dalam Mendeteksi dan

Mngukur Radiasi.

EFEK TIPE INSTRUMEN DETEKTOR

Elektris

Kimiawi

Cahaya

1. Bilik Ionisasi

2.Penghitung Proporsional

3. Penghitung Geiger

4. Solid State

1. Film

2. Dosimeter Kimiawi

1. Gas.

2. Gas

3. Gas

4. Semikonduktor

1. Emulsi Fotografi

2. Padat atau  Cair.

1. Kristal atau cair

Thermoluminescence

Panas

1. Penghitung Skintilasi

2. Penghitung Cerenkov

Thermoluminescence

Dosimeter.

Kalorimeter

2. Kristal atau cair

Kristal

Padat atau cair

II.        DETEKTOR

a.    Penghitung Partikel Berisi Gas.

Apabila detektor yang berisi gas terkena radiasi maka akan

terjadi proses ionisasi gas dalam detektor tersebut. Jika konstanta

waktu RC jauh lebih besar dari waktu yang diperlukan untuk

mengumpulkan semua ion yang dihasilkan oleh lintasan partikel

tunggal yang melalui detektor maka tinggi pulsa dapat dihitung

dengan rumus : V  = Q/C ;  dimana:

      V              potensial

      Q              jumlah muatan yang dihasilkan dalam detektor

      C              Kapasitas.

 

1.    Penghitung Bilik Ionisasi (Ionization Chamber Counter)

Ionization chamber ialah ruangan yang tertutup yang berisi

gas  dimana ionisasi yang terjadi oleh radiasi dapat dikumpulkan

dan diukur. Medan listrik didalam ruangan sensitif menarik

elektron-elektron  bebas dan ion-ion positip ke elektroda-elektroda 

yang berbeda dan muatan total atau arusnya dapat diukur.   

Seperti proses ionisasi  diatas maka di dalam detektor akan

terbentuk ion-ion positif yang akan dikumpulkan oleh katoda di

bagian dinding detektor dan ion-ion negatif atau elektron  yang

akan dikumpulkan oleh anoda.

Apabila variable High Voltage Power Supply kita hidupkan

mulai dari (0) maka terbentuk suatu daerah tegangan operasi yang

kita namakan daerah bilik Ionisasi (Ionization chamber Region)

dimana tegangan operasi disini dapat dinyatakan relatif rendah,

tetapi sudah cukup untuk menarik elektron-elektron  yang

terbentuk dari  proses ionisasi  ke anoda sebelum elektron-elektron

tersebut kembali bergabung  dengan ion positif untuk membentuk 

atom netral.

Pergerakan elektron menuju anoda yang dikarenakan

perbedaan tegangan antara anoda dan katoda tidak

memungkinkan untuk menghasilkan proses ionisasi sekunder. Jadi

jumlah elektron yang terkumpul pada anoda merupakan proses

ionisasi primer sehingga tinggi pulsa yang terbentuk akan

sebanding dengan jumlah ion primer yang dihasilkan pada proses

ionisasi primer atau dengan kata lain faktor penguatan gas pada

detektor ini sama dengan satu.

Dalam membuat ionization chamber maka pengaruh dinding -

dindingnya adalah sangat penting dan harus diketahui betul

karakternya. Jika material dari dinding ionization chamber

mempunyai komposisi atom yang sama dengan komposisi gas

didalamnyamaka ionization chamber dikatakan homogen.

Jenis dinding lain yang sering dipergunakan juga ialah dinding

plastik yang mempunyai komposisi atomik seperti komposisi

atomik jaringan-jaringan tubuh manusia dan diisi dengan gas yang

mempunyai komposisi atomik yang sama, ini disebut tissue

equivalent ionization chamber. Lihat gambar yang menunjukkan

tegangan kerja dari ionization chamber.

Kelemahan untuk mengoperasikan ionization chamber adalah

pulsa yang terlalu kecil dan memerlukan penguatan yang besar

serta sensitivitas masukan yang tinggi pada pencacah karena

jumlah total dari arus atau muatan total merupakan parameter

yang diukur. Karena satuan roentgen didefinisikan dalam udara

maka alat ini dapat dipakai untuk mengukur dosis radiasi. Dalam

digunakan untuk mengukur radiasi Alpha, Beta  dan Gamma.

bilik ionisasi                    Proporsional            Geiger

                              

 

                             Tegangan

kerja                                         

Kurva Tinggi pulsa  vs tegangan kerja pada penghitung pulsa berisi

gas.

2.    Penghitung Proporsional (Proporsional Counter).

Kelemahan pada sistim pengoperasian Bilik Ionisasi adalah

keluaran yang dihasilkan pada proses detektor yang relatif lemah

sehingga membutuhkan Amplifikasi/ penguatan yang besar atau

tingkat kepekaan masukan yang tinggi dalam sistim penghitung.

Untuk mengatasi hal ini maka sistim Bilik Ionisasi dioperasikan

sebagai penghitung proporsional yaitu dengan menaikkan daerah

tegangan kerja dari Bilik Ionisasi.

Elektron-elektron primer yang terbentuk dari hasil proses

ionisasi dalam detektor yang dioperasikan pada daerah tegangan

kerja proporsional yang tertarik ke elektroda positif dan negatif

akan mengakibatkan proses ionisasi sekunder sehingga faktor

amplifikasi akan menjadi lebih besar dari satu yang dikarenakan

bertambahnya ion sekunder atau dengan kata lain terjadi 

multiplikasi gas dalam detektor yang kita kenal dengan nama

“Avalance”.

Semakin besar tegangan kerja kita naikan maka akan makin

besar juga  “avalancehe”nya melalui penyebaran di sepanjang

anoda.  Selain tegangan tinggi dan detektor, amplifikasi juga

tergantung pada diameter anoda. Diameter anoda mengecil,

amplifikasi akan membesar dan juga tergantung pada tekanan gas

dalam detektor.

Secara teoritias detektor yang sama  dapat digunakan sebagai

ionization counter, proportional atau geiger counter yang hanya 

berbeda pada tegangan kerja, tetapi pada kenyataannya dan

karena alasan ekonomis dan praktis maka dibuat alat ukur untuk

masing-masing counter.  Proportional counter dapat dipergunakan

untuk  membedakan  energi partikel yang datang. Dapat

digunakan untuk mengukur radiasi Alpha dan Beta.

   

3.       Penghitung Geiger (Geiger Counter)

Dengan menaikkan terus tegangan tinggi sampai melewati

tegangan daerah proporsional sehingga mengakibatkan

“avalanche” merentang sepanjang anoda. Bilamana hal ini terjadi

maka daerah tegangan kerja disebut daerah GEIGER.

Pada daerah tegangan kerja ini semua ukuran pulsa akan

sama tanpa membedakan sifat dari partikel penyebab proses

ionisasi primer maka operasi pada daerah ini tidak dapat

membedakan macam radiasi dan tidak dapat untuk mengukur

energi.

Efisiensi dari detektor ini tentu tergantung pada energi dari

partikel sehingga tiap pemakai detektor counter ini harus

menentukan effisiensi dari detektor tersebut untuk berbagai energi

sehingga hasil pengukuran dapat diberi interpretasi yang tepat.

Apabila dilihat pada grafik antara angka hitungan/  cacah vs

tegangan kerja akan terjadi Plateau dengan kemiringan slope yang

positif yaitu 3 % per 100 volt.

Setelah ion-ion negatif (elektron) ditarik ke anoda maka ion-ion

positif ditarik ke katoda. Pada waktu ion-ion positif ditarik ke

katoda ion-ion tersebut menumbuk dinding detektor sambil

sebagian melepaskan energi dalam bentuk panas dan sebagian

lagi mengaktifkan atom-atom dari dinding detektor.

Pada saat atom-atom dari dinding detektor kembali ke

keadaan normal, atom-atom tersebut melepaskan energi

pengaktifannya dengan memancarkan faton-faton ultra violet dan

terjadi interaksi antara faton-faton ultra violet dengan gas

sehingga kemungkinan akan menimbulkan suatu avalanche dan

dengan demikian juga akan menimbulkan suatu “Spurious Count”

(hitungan/ cacahan lancung). Hitungan semacam ini dalam sistim

tersebut harus diredam/ dihilangkan dan sistim peredaman yang

disebut “QUENCHING” . Hal ini dapat dilakukan dengan cara

menurunkan tegangan pada anoda setelah suatu pulsa hingga

semua ion-ion positif terkumpul pada katoda atau secara kimiawi

dengan menggunakan gas peredam diri yaitu suatu gas yang

dapat menyerap faton-faton ultra violet tanpa terjadi ionisasi

misalnya dengan memasukkan gas organik seperti alkohol atau

ether.

Apabila ada dua buah partikel masuk dalam suatu perhitungan

dengan keberuntunan yang sangat cepat maka avalanche ion-ion

dari partikel pertama melumpuhkan sistim penghitung sehingga

sistim penghitung  tidak dapat memberikan respon pada saat

partikel kedua masuk. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan

suatu sistim yang disebut waktu pisah (Resolving Time).

Pergerakan ion-ion  negatif menuju anoda sangat sepat dibanding ion-ion positif menuju ke katoda sehingga suatu saat memungkinkan ion-ion positif membentuk suatu selubung di sekitar anoda yang mengakibatkan penurunan intensitas medan listrik disekitar anoda. Hal ini juga akan mengakibatkan  penurunan avalanche oleh partikel penyebab ionisasi.

Apabila ion-ion positif selanjutnya bergerak menuju ke katoda

maka intensitas medan listrik disekitar anoda akan meningkatkan

kembali  hingga ketitik seperti dimana avalanche lainnya dapat

dimulai kembali. Waktu yang diperlukan untuk mencapai intensitas

medan listrik ini disebut  “Dead Time” (waktu mati).

b.    Penghitung Skintilasi.

Detektor Skintilasi merupakan suatu transduser yang merubah

energi kinetik dari suatu partikel  penimbul ionisasi menjadi suatu

kilatan cahaya.  Kilatan-kilatan cahaya yang terbentuk dapat

diamati secara elektronis dengan menggunakan tabung-tabung

foto multiplier dimana pulsa-pulsa keluarannya dapat

diperkuat,diperbanyak, disortir menurut ukuran dan dihitung.

Detektor skintilasi adalah detektor yang sangat baik untuk mencari spektrum dari suatu sumber radioaktif, karena  pulsa-pulsa yang dihasilkan, berbanding lurus dengan energi partikel mula-mula.  Skintilasi banyak dipergunakan untuk mencacah radiasi gamma dan beta.

        Tebel bahan-bahan scintilasi:

BAHAN DENSITAS

PANJANG GELOMBANG

DARI EMISI MAKSIMUM

(A)

TINGGI

 PULSA

RELATIF

WAKTU PELURUH

AN

(DETIK)

Na (TI)

CsI (TI)

KI (TI)

Anthracene

Trans-Stilene

Pastik

Cairan (Toluene)

P-Terphenyl

3,67

4,51

3,13

1,25

1,16

-

-

1,23

4100

Biru

4100

4400

4100

3550 - 4500

3550 - 4500

4000

210

55

50

100

60

28 - 48

27 - 49

40

0,25

1,1

1,0

0,032

0,0064

0,003 - 0,005

0,002 - 0,008

0,005

c.      Derektor Semikonduktor.

Detektor semikonduktor  bertindak sebagai suatu bilik ionisasi

padat. Partikel penimbul ionisasi seperti Alpha, Beta dan yang

lainnya berinteraksi dengan atom-atom dalam volume sensitif dari

detektor untuk menghasilkan elektron-elektron melalui ionisasi.

Pengumpulan ion-ion ini menghasilkan suatu pulsa keluaran.

Bahan semikonduktor yang biasa digunakan adalah silikon dan

germanium.

III. MONITOR PERORANGAN

a.    Dosimeter Saku.

Suatu alat yang dipergunakan untuk mengukur dosis radiasi yang berdasarkan atas prinsip respons dari instrumen sebanding dengan energi radiasi yang diserap oleh instrumen tersebut. Biasanya menggunakan satuan mRem atau mSv. Alat ini terdiri dari bilik ionisasi dinding udara yang dilengkapi dengan suatu alat yang bekerja berdasarkan prinsip elektroskop dimana satu bagian lengannya tetap dan satu bagian lainnya dapat bergerak bebas pada skala yang telah disiapkan pada dosimeter tersebut.

Apabila dosimeter saku “change” ini berarti kita memberi muatan positif kutub  alat elektroskop sehingga kedua  lengan tadi akan saling tolak menolak sampai lengan yang dapat bergerak bebas tadi menuju angka nol atau kalau kita lihat pada dosimeter berarti jarum menunjukkan angka nol.

Gas dalam bilik ionisasi pada dosimeter saku apabila terkena

radiasi akan mengakibatkan ionisasi sehingga terjadi ion-ion positif

dan negatif dalam bilik ionisasi tersebut. Ion-ion positif akan

tertarik ke dinding dosimeter sedangkan ion negatif akan tertarik

ke kutub dari alat elektroskop dan menetralkan/ menurunkan

muatan yang ada sehingga daya tolak kedua lengan dari alat

elektroskop tersebut juga semakin lemah.  Dengan melemahnya

daya tolak kedua lengan tersebut berarti lengan yang dapat

bergerak bebas akan bergeser. Pergeseran ini dalam skala pada

dosimeter akan terlihat bergeser ke arah angka maksimum.

Besarnya pergeseran pada skala dosimeter ini sebanding dengan

muatan negatif yang tertarik ke kutub alat elektroskop atau

dengan kata lain sebanding dengan energi radiasi yang diberikan

pada proses ionisasi.

b.    Film Badge.

Suatu alat yang lazim dipergunakan sebagai personel monitoring yang terdiri dari sebuah paket yang berisi dua lempeng film dental ( untuk sinar-x atau gamma) atau tiga buah lempeng  film dental (untuk sinar - x  dan gamma, netron) yang dibungkus dalam suatu kertas kedap sinar dan dikenakan dalam suatu wadah plastik atau logam yang sesuai. Kedua film yang digunakan masing-masing terdiri dari emulsi yang sensitif dan yang satu lagi emulsi yang kurang sensitif.

Proses yang terjadi pada pemonitor perorangan yang mempergunakan film ini sama dengan proses yang terjadi pada waktu melakukan radiografi pada bidang medis.

Prinsip dasar yang terjadi pada film badge adalah adanya kehitam-hitaman pada film. Kehitam-hitaman film tersebut yang kemudian diukur kerapatannya dan dibandingkan atau diplot pada grafik standar antara kerapatan dengan dosis. Pada umumnya minimum pencacahan hanya dapat dicapai pada dosis 0,1 mSv (10 mRem) hal ini diakibatkan pada kemampuan alat baca atau alat cacah yang dipergunakan pada laboratorium-laboratorium proses film badge.

Pengukuran dosis pda film badge didasarkan pada fakta bahwa radiasi pengion akan menyinari perak bromida yang terdapat pada emulsi fotografi yang akan mengakibatkan kehitaman pada film tersebut.  Tingkat kehitaman yang  juga disebut sebagai densitas optis dari film tersebut secara tepat dapat diukur dengan menggunakan densitometer fotolistrik yang pembacaannya dinyatakan sebagai logaritma intensitas cahaya yang dipancarkan melalui film tersebut. Densitas optis dari film yang terkena radiasi secara kualitatif berhubungan dengan besarnya penyinaran radiasi.

Dengan perbandingan densitas optis dari film yang dikenakan oleh seseorang yang terkena radiasi terhadap densitas film yang terkena radiasi dengan jumlah yang telah diketahui, maka penyinaran terhadap film yang dikenakan oleh seseorang tersebut dapat ditentukan.

Karena adanya variasi kecil dalam emulsi yang mempengaruhi respon kuantitatifnya terhadap radiasi maka dalam hal ini satu film dalam setiap kelompoknya perlu dikalibrasi.

c.    Efek Fotografis pada Film.

Pengaruh radiasi pengion pada film fotografis adalah sama dengan pengaruh cahaya tampak pada film fotografi. Film fotografi  terdiri dari reaksi kristal AgBr. Penyerapan energi pada butir-butir AgBr menghasilkan gumpalan-gumpalan kecil logam perak yang dikatakan  sebagai bayangan laten.

Setelah melalui suatu pencucian (proses) maka akan tampak adanya perubahan kehitam-hitaman pada film yang kemudian dinyatakan sebagai perbedaan kerapatan (density). Setelah dilakukan pembacaan density dengan alat pembacanya, maka hasil pembacaan tersebut diplot pada grafik standar sehingga bisa ditentukan besarnya dosis yang diterima film.

Pada umumnya sebelum sejumlah film dikirim kepada pemakai satu atau dua film diambil dipergunakan untuk membuat grafik dengan cara menyinari film tersebut dan membaca density kemudian tergambarlah suatu grafik standard. Sering terjadi adanya penyimpangan antara penyinaran dan pembacaan film yang telah disinari, hal itu disebabkan antara lain:

1. Batas kemampuan terendah untuk mendeteksi suatu radiasi dosis

rendah. Pengukuran menjadi kurang akurat, batas minimum 0,1 Sv

(10 mRem) kemungkinan yang diterima lebih rendah dari 0,1 mSv

(10  mrem).

2. Kesalahan bacaan yang berhubungan dengan energi.

    Kesalahan dapat timbul sebesar 10 - 20 % apabila film tidak

dipergunakan pada batas jangkauan energi yang telah ditentukan.

Dapat juga terjadi energi radiasi yang tidak tepat jatuh pada

daerah kompensasi pada film, kemungkinan yang mencapai

daerah tersebut hanya hamburannya saja, sehingga kesalahan

baca dapat sangat besar.

3.    Kesalahan yang disebabkan oleh adanya pengukuran bayangan

laten antara penyinaran dengan pencucian (proses). Peningkatan

bayangan putih emulsi dari film cepat dapat sebagai penyebab

utama suatu kesalahan . tergantung pada tipe dari emulsi film 

(cepat atau lambat)  kondisi lingkungan, waktu pemakaian.

4. Kesalahan pada waktu pengukuran kerapatan.

5. Kesalahan pada waktu pencucian (proses) film.

    Pada waktu pembuatan grafis standar dengan pencucian film

keadaan bahan pencuci (developer) sudah berbeda atau bahan

sudah mengalami penggantian. Perbedaan waktu pencucian

selama 4 menit dapat menyebabkan kesalahan sebesar 10 - 25 %

perbedaan suhu 1 c, kesalahan mendeteksi 10 %.

6. Kesalahan yang disebabkan oleh kalibrasi. Kesalahan dapat

mencapai  kurang lebih 5 %.

7. Kesalahan yang disebabkan oleh temperatur pada sensitivitas

fitografik.

Sensitivitas emulsi film terhadap sinar-x bertambah secara linear

dengan temperatur, kenaikan temperatur ,  dengan fluktuasi yang

cukup besar pada pemakaian yang digunakan akan berpengaruh.

Umum terjadi pada para pekerja di alam tropik yang bekerja diluar

ruangan pada siang hari, dekat pemanas.

Pengaruh panas pada film baik sebelum dan sesudah penyinaran

dapat mengubah pemutihan (fogging) dan adanya kehitaman.

d.      TLD BADGE (Thermoluminescence Dosimeter)

Beberapa kristal termasuk CaF2 yang menggunakan Mn

sebagai pencemar (impuritas) dan LiF, memancarkan cahaya 

apabila kristal-kristal tersebut dipanaskan setelah dikenai radiasi.

Kristal-kristal tersebut dinamakan kristal termoluminesens (kristal

pendar panas).

Penyerapan energi radiasi oleh kristal mengakibatkan timbulnya atom-atom dalam kristal sehingga menghasilkan elektron-elektron dan lubang-lubang bebas dalam kristal pendar panas. Elektron-

elektron ini ditangkap oleh pemancar dalam kisi-kisi kristalin sehingga dapat menghalangi timbulnya energi dalam kristal tersebut.

Kristal-kristal yang dipanaskan melepaskan energi yang ditimbulkan sebagai cahaya. Pengukuran keluaran cahaya bersamaan dengan meningkatnya suhu. Suhu dimana keluaran cahaya maksimum terjadi merupakan suatu ukuran energi pengikat elektron pada lobang didalam tangkapan tersebut. Jumlah cahaya yang diukur sebanding dengan jumlah elektron yang ditangkap atau dengan kata lain sebanding dengan energi yang diserap dari radiasi pengion.

Jadi intensitas cahaya yang dipancarkan pada saat pemanasan kristal pendar panas secara langsung sebanding dengan dosis radiasi yang diserap oleh kristal  tersebut.

Diposkan oleh selvirayasa mellyka di 23.57 

Kirimkan Ini lewat Email   BlogThis!   Berbagi ke Twitter   Berbagi ke Facebook   Bagikan ke Pinterest   

Tidak ada komentar:Poskan KomentarPosting Lebih Baru Posting Lama Beranda 

Langganan: Poskan Komentar (Atom) 

Mengenai Saya

selvirayasa mellyka 

Lihat profil lengkapku 

Arsip Blog

▼     2014  (16) o ▼     Januari  (16) 

PRINSIP PROTEKSI RAD    PARAMETER CT    DESIGN RUANG RADIOLOGI    CR.    CAIRAN PROCESSING    TEKNIK KV TINGGI    PTC    VENOGRAFI    KEDOKNUK    CT-SCAN (KEPALA)    SECUIL TENTANG MRI    KUATITAS RADIASI    ALAT UKUR RADIASI    DOSIMETRI    EFEK RADIASI    TEKNIK PEMERIKSAAN CT-SCAN THORAX*sumber.         Catatan...   

Total Tayangan Laman

7,635 

Visitor

Template Picture Window. Gambar template oleh Roofoo. Diberdayakan oleh Blogger. 

PENGERTIAN RADIASI

Posted by ROZAK 01.20, under | 6 comments

1. Pengertian Radiasi

Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasi. Ada beberapa sumber radiasi yang kita kenal di sekitar kehidupan kita, contohnya adalah televisi, lampu penerangan, alat pemanas makanan (microwave oven), komputer, dan lain-lain.Radiasi dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau disebut juga dengan foton adalah jenis radiasi yang tidak mempunyai massa dan muatan listrik. Misalnya adalah gamma dan sinar-X, dan juga termasuk radiasi tampak seperti sinar lampu, sinar matahari, gelombang microwave, radar dan handphone, (BATAN, 2008)

2. Jenis Radiasi

Secara garis besar radiasi digolongkan ke dalam radiasi pengion dan radiasi non-pengion, (BATAN, 2008).

a. Radiasi PengionRadiasi pengion adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi (terbentuknya ion positif dan ion negatif) apabila berinteraksi dengan materi. Yang termasuk dalam jenis radiasi pengion adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-X dan neutron. Setiap jenis radiasi memiliki karakteristik khusus. Yang termasuk radiasi pengion adalah partikel alfa (α), partikel beta (β), sinar gamma (γ), sinar-X, partikel neutron.

b. Radiasi Non PengionRadiasi non-pengion adalah jenis radiasi yang tidak akan menyebabkan efek ionisasi apabila berinteraksi dengan materi. Radiasi non-pengion tersebut berada di sekeliling kehidupan kita. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-pengion antara lain adalah gelombang radio (yang membawa informasi dan hiburan melalui radio dan televisi); gelombang mikro (yang digunakan dalam microwave oven dan transmisi seluler handphone); sinar inframerah (yang memberikan energi dalam bentuk panas); cahaya tampak (yang bisa kita lihat); sinar ultraviolet (yang dipancarkan matahari).

3. Besaran dan Satuan Radiasi

Satuan radiasi ada beberapa macam. Satuan radiasi ini tergantung pada kriteria penggunaannya, yaitu (BATAN, 2008) :

a. Satuan untuk paparan radiasiPaparan radiasi dinyatakan dengan satuan Rontgen, atau sering disingkat dengan R saja, adalah suatu satuan yang menunjukkan besarnya intensitas sinar-X atau sinar gamma yang dapat menghasilkan ionisasi di udara dalam jumlah tertentu. Satuan Rontgen penggunaannya terbatas untuk mengetahui besarnya paparan radiasi sinar-X atau sinar Gamma di udara. Satuan Rontgen belum bisa digunakan untuk mengetahui besarnya paparan yang diterima oleh suatu medium, khususnya oleh jaringan kulit manusia.

b. Satuan dosis absorbsi medium.Radiasi pengion yang mengenai medium akan menyerahkan energinya kepada medium. Dalam hal ini medium menyerap radiasi. Untuk mengetahui banyaknya radiasi yang terserap oleh suatu medium digunakan satuan dosis radiasi terserap atau Radiation Absorbed Dose yang disingkat Rad. Jadi dosis absorbsi merupakan ukuran banyaknya energi yang diberikan oleh radiasi pengion kepada medium. Dalam satuan SI, satuan dosis radiasi serap disebut dengan Gray yang disingkat Gy. Dalam hal ini 1 Gy sama dengan energi yang diberikan kepada medium sebesar 1 Joule/kg. Dengan demikian maka :  1 Gy = 100 Rad Sedangkan hubungan antara Rontgen dengan Gray adalah :  1 R = 0,00869 Gy

c. Satuan dosis ekuivalenSatuan untuk dosis ekuivalen lebih banyak digunakan berkaitan dengan pengaruh radiasi terhadap tubuh manusia atau sistem biologis lainnya. Dosis ekuivalen ini semula berasal dari pengertian Rontgen equivalen of man atau disingkat dengan Rem yang kemudian menjadi nama satuan untuk dosis ekuivalen. Hubungan antara dosis ekuivalen dengan dosis absobrsi dan quality faktor adalah sebagai berikut : Dosis ekuivalen (Rem) = Dosis serap (Rad) X QSedangkan dalam satuan SI, dosis ekuivalen mempunyai satuan Sievert yang disingkat dengan Sv. Hubungan antara Sievert dengan Gray dan Quality adalah sebagai berikut :Dosis ekuivalen (Sv) = Dosis serap (Gy) X QBerdasarkan perhitungan  1 Gy = 100 Rad, maka 1 Sv = 100 Rem.

4. Dosis Maximum Radiasi

United States Nuclear Regulatory Commision (NRC) adalah salah satu sumber informasi resmi yang dijadikan standar di beberapa Negara untuk penetapan garis pedoman pada proteksi radiasi. NRC telah menyatakan bahwa dosis individu terpapar radiasi maksimal adalah 0.05 Sv atau 5 rem/tahun. Walaupun NRC adalah badan resmi yang berkenaan dengan batas pencahayaan ionisasi radiasi, namun ada kelompok lain yang juga merekomendasikan hal serupa. Salah satu kelompok tersebut adalah 

National Council on Radiation Protection (NCRP), yang merupakan kelompok ilmuwan pemerintah yang rutin mengadakan pertemuan untuk membahas riset radiasi terbaru dan mengupdate rekomendasi mengenai keamanan radiasi.Menurut NCRP, tujuan dari proteksi radiasi adalah :

a. Untuk mencegah radiasi klinis yang penting, dengan mengikuti batas dosis minimumb. Membatasi resiko terhadap kanker dan efek kelainan turunan pada masyarakat.

Dosis maksimum yang diijinkan adalah jumlah maksimum penyerapan radiasi yang sampai pada seluruh tubuh individu, atau sebagai dosis spesifik pada organ tertentu yang masih dipertimbangkan aman. Aman dalam hal ini berarti tidak adanya bukti bahwa individu mendapatkan dosis maksimal yang telah ditetapkan, dimana cepat atau lambat efek radiasi tersebut dapat membahayakan tubuh secara keseluruhan atau bagian tertentu. Rekomendasi untuk batas atas paparan telah dibentuk pula oleh NCRP sebagai panduan didalam pekerjaan yang berkaitan dengan radiasi. Rekomendasi NRCP meliputi:

a. Individu/operator tidak diizinkan bekerja dengan radiasi sebelum umur 18 tahun.b. Dosis yang efektif pada tiap orang pertahun mestinya tidak melebihi 50 mSv ( 5 rem).c. Untuk khalayak ramai, ekspose radiasi (tidak termasuk dari penggunaan medis) mestinya tidak melebihi 1 mSv ( 0,1 rem) per tahun.d. Untuk pekerja yang hamil, batasan ekspose janin atau embrio mestinya tidak melebihi 0,5 mSv (0,05 rem). Dengan demikian untuk pekerja wanita yang sedang hamil tidak lagi direkomendasikan bekerja sampai kehamilannya selesai.

5. Efek Radiasi Pengion Terhadap Tubuh Manusia

Radiasi pengion adalah radiasi radiasi yang mampu menimbulkan ionisasi pada suatu bahan yang dilalui. Ionisasi tersebut diakibatkan adanya penyerapan tenaga radiasi pengion oleh bahan yang terkena radiasi. Dengan demikian banyaknya jumlah ionisasi tergantung dari jumlah tenaga radiasi yang diserap oleh bahan (BATAN, 2008).

Sel dalam tubuh manusia terdiri dari sel genetic dan sel somatic. Sel genetic adalah sel telur pada perempuan dan sel sperma pada laki-laki, sedangkan sel somatic adalah sel-sel lainnya yang ada dalam tubuh. Berdasarkan jenis sel, maka efek radiasi dapat dibedakan atas efek genetik dan efek somatik. Efek genetik atau efek pewarisan adalah efek yang dirasakan oleh keturunan dari individu yang terkena paparan radiasi. Sebaliknya efek somatik adalah efek radiasi yang dirasakan oleh individu yang terpapar radiasi (BATAN, 2008).

Bila ditinjau dari dosis radiasi (untuk kepentingan proteksi radiasi), efek radiasi dibedakan atas efek deterministik dan efek stokastik. Efek deterministik adalah efek yang disebabkan karena kematian sel akibat paparan radiasi, sedangkan efek stokastik adalah efek yang terjadi sebagai akibat paparan radiasi 

dengan dosis yang menyebabkan terjadinya perubahan pada sel (BATAN, 2008).Efek Radiasi Pada Organ reproduksi

Menurut Sumarsono (2008) efek deterministik pada organ reproduksi atau gonad adalah sterilitas atau kemandulan. Pajanan radiasi pada testis akan mengganggu proses pembentukan sel sperma yang akhirnya akan mempengaruhi jumlah sel sperma yang akan dihasilkan. Dosis radiasi 0,15 Gy merupakan dosis ambang terjadinya sterilitas yang bersifat sementara karena sudah mengakibatkan terjadinya penurunan jumlah sel sperma selama beberapa minggu. Pengaruh radiasi pada sel telur sangat bergantung pada usia. Semakin tua usia, semakin sensitif terhadap radiasi karena semakin sedikit sel telur yang masih tersisa dalam ovarium. Selain sterilitas, radiasi dapat menyebabkan menopuse dini sebagai akibat dari gangguan hormonal sistem reproduksi. Dosis ambang sterilitas menurut ICRP 60 adalah 2,5 – 6 Gy. Pada usia yang lebih muda (20-an), sterilitas permanen terjadi pada dosis yang lebih tinggi yaitu mencapai 12 – 15 Gy. Sedangkan menurut Iffah (2009) kerusakan pada organ reproduksi (kemandulan) terjadi pada paparan 150 - 300 rad untuk laki-laki dan < (150-300) rad untuk wanita. Sehingga didapati bahwa wanita lebih sensitif terhadap paparan radiasi khususnya pada organ reproduksi dibandingkan pria

DETEKTOR RADIASI

Detektor radiasi merupakan tranducer (sensor) yang dapat mengenali adanya radiasi nuklir, baik alfa, beta,  maupun gamma.  Pendeteksian   radiasi   ionisasi  di  alam sekitar  menjadi   sangat  penting  karena tubuh manusia tidak mampu mengindera kehadiran radiasi ionisasi. Konsep dasar pendeteksian radiasi ionisasi  didasarkan atas  interaksi  partikel  radiasi  dengan materi  penyusun detektor,  sehingga terjadi ionisasi.

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, muatan, massa dan 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.

Semua jenis peralatan deteksi partikel radiasi memiliki prinsip yang sangat mirip, yaitu partikel radiasi memasuki detektor dan terjadilah interaksi antara partikel radiasi dengan material detektor, sehingga terjadi   proses   eksitasi   atau   ionisasi  molekul-molekul  material   detektor.   Apabila  material   detektor tersebut terbuat dari gas, maka interaksi antara semua partikel radiasi alpha (α), beta positif (β+), beta negatif (β-), gamma (γ) dan netron dengan gas akan terjadi proses ionisasi yang menghasilkan ion positif dan elektron. Dengan demikian, diperlukan teknik untuk memisahkan dua jenis partikel tersebut dalam waktu yang sangat singkat, karena apabila kedua jenis partikel ini tetap berdekatan maka mereka akan bergabung   kembali   sehingga   tidak  menimbulkan   sinyal   listrik.   Pemilihan  material   detektor   sangat 

bergantung   pada   jenis   partikel   radiasi   yang   akan   dideteksi   serta   tujuan   yang   ingin   diperoleh   dari pendeteksian. Partikel alpha (α) memiliki daya tembus kecil,  sehingga detektor untuk partikel radiasi alpha   (α)  memiliki  ukuran  sangat  tipis.  Berdasarkan  daya   tembus  partikel,  maka  biasanya  detektor partikel beta (β) memiliki ketebalan sekitar 0,1 mm - 1 mm sedangkan detektor gamma (γ) memiliki ketebalan sekitar 5 cm. 

Jenis Detektor Radiasi

1.                  Elektroskup (Electroscope)

2.                  Kamar Ionisasi (Ionization Chamber)

3.                  Pencacah Proporsional

4.                  Detektor NaI(Tl)

5.                  Detektor Isian Gas

1.                  Elektroskup

Elektroskup merupakan peralatan yang paling awal untuk mendeteksi   ionisasi   radiasi  dari  dua buah kepingan emas tipis. Bahan radioaktif ditempatkan di dalam wadah electroscope bermuatan. Radiasi yang   dihasilkan   oleh   bahan   radioaktif   tersebut  menyebabkan   gas   yang   ada  di   dalam  electroscope tersebut terionisasi. 

Muatan-muatan yang terkumpul pada kepingan itu menyebabkan kepingan itu menyatu (converge). Laju konvergensi itu secara langsung sebanding dengan jumlah ionisasi dan juga sebanding dengan jumlah radiasi.

2.                  Kamar Ionisasi

Kamar ionisasi tersusun atas sejumlah volume gas kecil pada tekanan atmosfer dalam kamar, I dan di dalamnya terdapat dua elektroda,  E dan E’,  dipertahankan pada beta potensial  tinggi  menggunakan sumber tegangan, V. 

Berkas radiasi masuk ke dalam chamber sehingga menyebabkan ionisasi. Ion yang dihasilkan pada ionisasi itu dikumpulkan pada elektroda + dan - . Tegangan dijaga tetap tinggi, sehingga tidak ada rekombinasi partikel.

a.                   Kamar Ionisasi untuk berkas partikel kontinue atau x-ray

b.                  Kamar Ionisasi dan rangkaian untuk deteksi berkas partikel tunggal 

  

1.                  Pencacah Proporsional

Pencacah Proporsional merupakan bentuk modifikasi dari kamar ionisasi, perbedaannya terdapat pada dua aspek. 

     i.         Pada pencacah proporsional salah satu elektroda berupa silinder berlubang (hollow cylinder),  dan satu elektroda lagi berupa kawat di dalam silinder sepanjang sumbu silinder itu. 

   ii.         Tegangan yang terpasang pada pencacah proporsional lebih besar daripada kamar ionisasi. Ukuran pulsa akan meningkat sejalan dengan kenaikkan tegangan sampai dengan batas tegangan tertentu. Ukuran pulsa berbanding langsung dengan jumlah ionisasi primer partikel. 

2.                  Detektor NaI(Tl)

Detektor NaI(Tl) merupakan detektor jenis sintilasi. Bahan sintilator berupa kristal tunggal Natrium Iodida yang didopping dengan sedikit  Tallium. Sinar gamma yang terdeteksi berinteraksi dengan atom-atom bahan sintilator berupa interaksi efek fotolistrik, hamburan Compton dan efek pembentukan pasangan. Elektron bebas hasil interaksi selanjutnya akan mengalami proses ionisasi dan penetralan (excitasi).

1.                  Detektor Isian GasInteraksi  semua partikel  radiasi  dengan gas adalah proses  ionisasi  dan menimbulkan ion positif  dan elektron. Untuk memisahkan kedua jenis partikel yang berlainan tersebut digunakan medan listrik yang ditimbulkan   oleh   dua   buah   elektroda   yaitu   anoda   yang   bermuatan   listrik   positif   dan   katoda   yang bermuatan   listrik   negatif.   Prinsip   ionisasi   gas   oleh   partikel   radiasi   dapat   digunakan   untuk mengembangkan detektor radiasi.  Detektor dengan prinsip ionisasi  gas ini disebut detektor isian gas (gas-filled detector) Bentuk fisik dari detektor isian gas terdiri dari tabung gas yang berisi gas yang akan terionisasi oleh kehadiran pertikel radiasi. Gas yang biasa digunakan adalah gas mulia dengan campuran gas  poliatomik   sebagai   ‘quench  gas’,   tetapi   ada   juga   yang  hanya  diisi   dengan  udara  biasa  dengan tekanan sedikit   lebih  rendah dari  pada tekanan udara diluar.  Tutup silinder  yang terletak  di  bagian depan detektor terbuat dari material sejenis polimer tipis sedemikian sehingga partikel alpha (α) dapat menembusnya. Selongsong silinder berfungsi sebagai katoda dan kawat yang terletak di sumbu silinder dan terisolasi  dengan dinding silinder sebagai anoda. Beda tegangan (V) dipasangkan antara dinding silinder dengan anoda melalui hambatan (R).

Prinsip Kerja Detektor Isian Gas

Detektor isian gas bekerja dengan memanfaatkan ionisasi yang dihasilkan oleh radiasi selama melewati suatu gas. Secara khas pencacah seperti ini terdiri dari dua buah elektrode yang diberi beda potensial listrik tertentu. Ruang antara dua elektrode itu diisi dengan suatu gas. Radiasi pengion, yang melewati ruang antara elektrode tersebut, akan melesapkan sebagian atau semua energinya dengan membangkitkan pasangan-pasangan elektron ion. Elektron dan ion ini merupakan pembawa muatan yang bergerak karena pengaruh medan listrik. Ketika radiasi memasuki detektor kemudian berinteraksi dengan atom-atom gas isian maka atom-atom tersebut akan mengeluarkan elektron dari orbitnya. Elektron-elektron ini kemudian dikumpulkan menggunakan medan listrik dan dibentuk menjadi pulsa tegangan atau arus listrik yang

dapat dianalisa oleh suatu rangkaian elektronik. Dengan kata lain muatan yang dihasilkan oleh radiasi tersebut diubah menjadi pulsa oleh piranti elektronika dan partikel-partikel itu dicacah secara individual

  

Gambar 1. Skema Detektor Isian GasMisalkan  antara  anoda  dan  katoda   terpasang  beda  potensial   sebesar  V   volt  dan   radiasi  memasuki detektor   sehingga   terbentuklah   sejumlah  elektron  dan   ion-ion  positif.  Amplitudo   sinyal   listrik   yang terbentuk sebanding dengan  jumlah elektron atau  ion (  dengan demikian sebanding dengan tenaga radiasi yang memasuki detektor) dan tidak tergantung pada tegangan V. Beda tegangan antara katoda dan anoda hanyalah mempengaruhi laju gerak elektron menuju ke anoda dan ion positif menuju katoda. Detektor gas isian dengan tegangan V yang relatif rendah seperti ini dinamakan detektor ionisasi.

Siklus pembentukan sinyal listrik berakhir ketika ion sampai di katoda. Namun demikian, ion-ion ini dapat menumbuk katoda sehingga dapat menumbuk katoda sehingga dapat dihasilkan elektron dari katoda sehingga dapat memicu terjadinya proses ionisasi sekunder. Untuk menghindari agar proses ini tidak terjadi maka gas pengisi pada detektor adalah gas dengan struktur molekul sederhana misalnya gas argon dan gas dengan struktur molekul kompleks seperti ethanol.