eksperimen serapan sinar radioaktif

EKSPERIMEN V

SERAPAN SINAR RADIOAKTIF

A.    TUJUAN

Setelah melakukan eksperimen serapan sinar radioaktif mahasiswa diharapkan dapat :

1.      Menjelaskan prinsip kerja Geiger Muller  Counter ( GM).

2.      Menentukan daerah Plateau Geiger Muller.

3.      Menentukan konstanta serapan sinar radioaktif suatu bahan.

B.     LANDASAN TEORI

Radiasi merupakan suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Radiasi nuklir memiliki dua sifat yang khas :

 tidak dapat dirasakan secara langsung dan

 dapat menembus berbagai jenis bahan.

oleh karena itu untuk menentukan ada atau tidak adanya radiasi nuklir diperlukan suatu alat, yaitu pengukur radiasi, yang digunakan utuk mengukur kuantitas, energi, atau dosis radiasi. (http://www. Geofisika  geigermuller.htm)

Detektor radiasi bekerja dengan cara mengukur perubahan yang disebabkan oleh penyerapan energi radiasi oleh medium penyerap. Sebenarnya terdapat banyak mekanisme yang terjadi di dalam detektor tetapi yang sering digunakan adalah proses ionisasi dan proses sintilasi.

Apabila dilihat dari segi jenis radiasi yang akan dideteksi dan diukur, diketahui ada beberapa jenis detektor, seperti detektor untuk radiasi alpha, detektor untuk radiasi beta, detektor untuk radiasi gamma, detektor untuk radiasi sinar-X, dan detektor untuk radiasi neutron. Kalau dilihat dari segi pengaruh interaksi radiasinya, dikenal beberapa macam detektor, yaitu detektor ionisasi, detektor proporsional, detektor Geiger muller, detektor sintilasi, dan detektor semikonduktor atau detektor zat padat. Walaupun jenis peralatan untuk mendeteksi zarah radiasi nuklir banyak macamnya, akan tetapi prinsip kerja peralatan tersebut pada umumnya didasarkan pada interaksi zarah radiasi terhadap detektor (sensor) yang sedemikian rupa sehingga tanggap (respon) dari alat akan sebanding dengan efek radiasi atau sebanding dengan sifat radiasi yang diukur.( Wardhana, Wisnu Arya. 2007).

Prinsip kerja Detektor Geiger Muller Detektor Geiger Muller meupakan salah satu detektor yang berisi gas. Selain Geiger muller masih ada detektor lain yang merupakan detektor isiann gas yaitu detektor ionisasi dann detektor proporsional. Ketiga macam detektor tersebut secara garis besar prinsip kerjanya sama, yaitu sama-sama menggunakan medium gas. Perbedaannya hanya terletak pada tegangan yang diberikan pada masing-masing detektor tersebut. Apabila ke dalam labung masuk zarah radiasi maka radiasi akan mengionisasi gas isian. Banyaknya pasangan eleklron-ion yang lerjadi pada deleklor Geiger-Muller tidak sebanding dengan tenaga zarah radiasi yang datang. Hasil ionisasi ini disebul elektron primer. Karena antara anode dan katode diberikan beda tegangan maka akan timbul medan listrik di antara kedua eleklrode tersebut. Ion positif akan bergerak kearah dinding tabung (katoda) dengan kecepatan yang relative lebih lambat bila dibandingkan dengan elektron-elektron yang bergerak kea rah anoda (+) dengan cepat. Kecepatan geraknya tergantung pada besarnya tegangan V. sedangkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk membentukelektron dan ion tergantung pada macam gas yang digunakan. Dengan tenaga yang relatif tinggi maka elektron akan mampu mengionisasi atom-atom sekitarnya. sehingga menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder. Pasangan elektron-ion sekunder inipun masih dapat menimbulkan pasangan elektron-ion tersier dan seterusnya. sehingga akan terjadi lucutan yang terus-menerus (avalence). Kalau tegangan V dinaikkan lebih tinggi lagi maka peristiwa pelucutan elektron sekunder atau avalanche makin besar dan elektron sekunder yang terbentuk makin banyak. Akibatnya, anoda diselubungi serta dilindungi oleh muatan negative elektron, sehingga peristiwa ionisasi akan terhenti. Karena gerak ion positif ke dinding tabung (katoda) lambat, maka ion-ion ini dapat membentuk semacam lapisan pelindung positif pada permukaan dinding tabung. Keadaan yang demikian tersebut dinamakan efek muatan ruang atau space charge effect. Tegangan yang menimbulkan efek muatan ruang adalah tegangan maksimum yang membatasi berkumpulnya elektron-elektron pada anoda. Dalam keadaan seperti ini detektor tidak peka lagi terhadap datangnya zarah radiasi. Oleh karena itu efek muata ruang harus dihindari dengan menambah tegangan V. penambahan tegangan V dimaksudkan supaya terjadi pelepasan muatan pada anoda sehingga detektor dapat bekerja normal kembali. Pelepasan muatan dapat terjadi karena elektron mendapat tambahan tenaga kinetic akibat penambahan tegangan V. Apabila tegangan dinaikkan terus menerus, pelucutan alektron yang terjadi semakin banyak. Pada suatu tegangan tertentu peristiwa avalanche elektron sekunder tidak bergantung lagi oleh jenis radiasi maupun energi (tenaga) radiasi yang datang. Maka dari itu pulsa yang dihasilkan mempunyai tinggi yang sama. Sehingga detektor Geiger muller tidak bisa digunakan untuk mengitung energi dari zarah radiasi yang datang. Kalau tegangan V tersebut dinaikkan lebih tinggi lagi dari tegangan kerja Geiger Muller, maka detektor tersebut akan rusak, karena sususan molekul gas atau campuran gas tidak pada perbandingan semula atau terjadi peristiwa pelucutan terus menerusbyang disebut  continous discharge. (http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Pengukuran_Radiasi/Dasar_04.htm)

C.     ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan pada eksperimen serapan sinar radioaktif dapat dilihat  pada tabel berikut.

Tabel 1.1 Alat dan bahan pada ekspermen serapan sinar radioaktif

NO.	Nama alat dan bahan	fungsi
1.	Detektor Geigewr Muller	Sebagai pendeteksi radiasi
2.	Unit Geiger Muller	Sebagai pencacah radiasi
3.	Sumber radioaktif	Sebagai penghasil  sinar radioaktif
4.	Tegel	Sebagai bahan penyerap

D.    PROSEDUR EKSPERIMEN

Prosedur kerja pada eksperimen Serapan Sinar Radioaktif adalah sebagai berikut:

a.       Menentukan daerah plateau

1)      Merangkai alat ( unit eksperimen serapan radioaktif )

2)      Mengatur waktu 10 sekon pada unit eksperimen serapan radioaktif

3)      Mengatur tegangan mula-mula 0V pada unit eksperimen serapan radioaktif

4)      Meng-ON kan tombol star

5)      Mengamati pencacahan sebanyak 10 kali

6)      Menambahkan tegangan menjadi 40V

7)      Mengamati lagi pencacahan sebanyak 10 kali

8)      Mengulangi langkah 6 & 7 untuk setiap kenaikan 40V  hingga tegangan maksimal

9)      Memplot grafik hubungan tegangan cacahan (V) terhadap cacahan (N).

b.      Pengukuran Serapan

Berdasarkan plot grafik di atas diperoleh daerah Plateau. Kemudian menentukan tegangan anoda di tengah-tengah daerah Plateau sebagai tegangan kerja. Selanjutnya:

1)      Memindahkan sinar radiasi dan melakukan pencacahan sebagai cacar latar

2)      Memaang kembali source dan melakukan pencacahan sebanyak 10 kali, dicatat sebagai  N₀

3)      Memasang bahan penyerap tegel 1 lapis, melakukan pencacahan sebanyak 10 kali

4)      Menambahkan jumlah tegel menjadi 2 lapis, melakukan pencacahan sebanyak 10 kali

5)      Mengulangi langkah 4 sebanyak 4 kali penambahan tegel

6)      Mengukur ketebalan tegel

7)      Memplot grafik hubungan ketebalan bahan penyerap (x cm) terhadap Ln N/N₀

8)      Menentukan nilai koefisien serapan tegel