Laporan Geiger Mullerrr [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISLAB FISIKA MODERN (1-4) 01111740000061



Geiger Muller Athariq Dias Muyasar, Bagus H, Rima Feisy A dan Faridawati M,Si Departemen Fisika, Fakultas Sains, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: [email protected] Abstrak ― Telah dilakukan percobaan yang berjudul Geiger Muller. Praktikum telah dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari jenis-jenis partikel, mempelajari dan memahami prinsip Geiger counter, mempelajari pengaruh jarak terhadap radiasi radioaktif, dan mempelajari pengaruh pelindung terhadap radiasi. Praktikum ini dilakukan dengan cara menggunakan tiga variasi bahan radioaktif yaitu Sr-90 yang masing-masing nantinya akan dipasang berhadapan dengan alat ukur Geger Muller. Pada saat penyusunan alat pendeteksi radiasi (Geiger tube) dan radioaktif tersebut diberikan variasi jarak yaitu 10 cm dan 20 cm untuk dibandingkan nantinya. Selain itu juga diberikan variasi penghalang yaitu berupa kertas, plastik dan juga logam. Hasil yang diperoleh dari praktikum ini yaitu kecepatan paparan radiasi yang didapatkan dari data yang diperoleh berbanding terbalik dengan jarak bahan radioaktifnya sehingga semakin dekat jaraknya maka akan semakin cepat radiusnya dan juga untuk penghalang semakin tebal penghalang yang diperlukan maka semakin membutuhkan waktu lama untuk menembus nya.



Kata Kunci— Geiger Counter, Radiasi, Radioaktif



D



I.



PENDAHULUAN



ALAM beberapa fenomena alam yang sering kali terjadi di kehidupan sehari-hari seringkali kita jumpai radiasiradiasi disekeliling kita. Radiasi adalah energi yang terpancar dari atom dalam bentuk partikel atau gelombang. Radiasi dapat dibedakan menjadi radiasi pengion dan radiasi non pengion. Radiasi pengion adalah radiasi yang jika menumbuk sesuatu, maka akan muncul partikel bermuatan listrik yang disebut ionisasi. Radiasi nonpengion adalah radiasi yang tidak dapat menimbulkan ionisasi Sifat dapat memancarkan cahaya sinar berenergi tinggi secara spontan yang disebut sinar radioaktif dan dapat dimanfaatkan untuk apa saja, unsur radioaktif tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Maka dari itu kita perlu membahas secara khusus sifat suatu keradioaktifan unsur-unsur tersebut dan berbagai manfaatnya dimana suatu unsur itu mempunyai sifat radioaktif. Partikel fundamental adalah partikel yang terkecil dialam semesta dan tidak dapat dibagi lagi. Partikel tersebut juga dapat dikelompokan sebagai lepton dan quarks. Lepton dan quarks merupakan kelompok fermion yang memiliki spon ½ bilangan bulat atau integer. Partikel fundamental yang memiliki spin bilangan bulat adalah boson. Interaksi antara partikel fundamental akan membutuhkan mediator yakni nuklir lemah, gravitasi dan elektromagnetik. Mediatir tersebut disediakan oleh partikel berspin bilangan bulat yaitu boson. [1] Dalam kategori fermion terdapat pertikel quarks ( up, charm top down, strange dan bottom) dan lepton (elektron, muan, tau, elektron neutrino, tauneutrino, mion neutrino). Partikel



tersebut mematuhi kaidah yang berlaku pada statik fermidirac. Diantaranya adalah memiliki spin 1/2. Mematuhi prinsip eksklusif pauli dan fungsi gelombang bersifat antisimetri. Sedangkan dalam kategori boson adalah gluon, photon, z boson w boson dan higgs. Partikel tersebut adalah partikel elementer yang menjadi perantara pada proses terjadinya suatu interaksi dan mematuhi statik bose-einstein. Diantaranya adalah memiliki spin, kelipatan bilangan bulat, tidak mematuhi prinsip ekskluis pauli dan fungsi gelombangnya bersifat simetris.[2] Inti stabil terbentuk akibat gabungkan proton dan neutrin dengan jumlah yang hampir sama. Sedangkan pada inti tidak stabil jumlah neutronnya atau protonnya akan lebih besar. Stabilitas sebuah inti dilihat dari massa proton dan neutronnya akan menentukan proses peluruhannya. Peluruhan akan terjadi pada inti yang tidak stabil, hal tersebut akan memecah sebuah atom menjadi proton dan neutrin. Proses peluruhan tersebut membutuhkan energi yang siebut energi ikat inti. Peluruhan daoat terbagi menjadi peluruhan alfa dan beta. [3] Peluruhan radioaktif adalah kumpulan proses dimana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel sub atomik (partikel radiasi). Peluruhan terjadi pada sebuah nukleus induk dan menghasilkan sebuah anak nukleus. Radio aktivitasme, suatu peristiwa terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan pancaran partikel alfa (inti helium). Partikel beta (elektron) atau radiasi gamma (gelombang elektromagnetik.[4] Radiasi pengion merupakan radiasi yang membawa energi yang cukup atau diperlulkan untuk melepaskan elektron dari atom. Terdapat 3 komponen dalam radiasi inti yang dikemukakan oleh rutherford, komponen tersebut adalah alfa =, beta dan gamma yang pada akhirnya dikenal dengan inti 4 [3] 2H untuk alfa, elektron untuk beta dan foton untuk gamma. Geiger Muller Tube adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta. Sensornya adalah sebuah tabung Geiger-Müller, sebuah tabung yang diisi oleh gas yang akan bersifat konduktor ketika partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak bisa digunakan untuk mendeteksi neutron.[2] Cara kerja Geiger Muller saat elektron-elektron dipercepat dalam medan listrik yang kuat disekitar kawat, elektronelektron akan menghasilkan atom dan molekul gas dalam keadaan tereksitasi, dan menghasilkan runtuhan elektron baru.



LAPORAN PRAKTIKUM FISLAB FISIKA MODERN (1-4) 01111740000061 Atom dan elektron tereksitasi selanjutnya akan menghasilkan foton ketika terjadi deeksitasi. Kemudian foton tersebut Mulai



Dirangkai alat, dihubungkan GM Tube pada sumber tegangan dan dinyalakan



Detektor dihadapkan ke segala arah, diukur radiasi latar belakang, dicatat



Gambar 1. Skema Rangkaian



Diatur Sr-90 pada jarak 10cm dan waktu 25s, diukur radiasinya



menghasilkan fotoelektron ditempat lain didalam detector. Hingga runtuhan elektron yang mula-mula terjadi disekitar kawat, kemudian menyebar dengan cepat dalam sebagian besar volume ruang. Dalam selang waktu tersebut elektron dikumpulkan secara terus menerus oleh kawat diode, sedangkan ion-ion positif yang bergerak jauh lebih lambat masih berada dalam detector dan membentuk selubung positif disekitar anoda. Ketika elektron telah terkumpul, selubung positif ini bekerja sebagai layar elektrostatis dan menurunkan medan listrik sedemikian sehingga luatan seharusnya berhenti.



Apakah sudah diukur pada variasi jarak 20cm dan diulang 3 kali?



Sudah



[4]



II.



Diatur Sr-90 pada jarak 10cm dan waktu 25s, dipasang shielding kertas,diukur radiasinya



METODOLOGI



A.



Alat dan Bahan Pada praktikum kali ini alat dan bahan yang digunakan yaitu Geiger Muller yang berfungsi untuk mendeteksi radiasi, penggaris yang berfungsi untuk mengukur jarak dari GMTube ke bahan radioaktif yang digunakan dalam praktikum, bahan radioaktif yang digunakan Sr-90 (skronium) yang berfungsi sumber zat radiokatif dalam pengukuran praktikum kali ini, stopwatch berfungsi untuk menghitung waktu saat counter berjalan mencapai nilai yang diinginkan, statif sebagai tempat diletakkan nya GM-Tube dan bahan radioaktif, dan power supply berfungsi sebagai sumber tegangan.



Apakah sudah diganti shielding plastik & logam dan diulang 3 kali?



Belum



Nilai intensitas radiasi



B.



Skema Rangkaian Skema rangkaian atau gambar alat yang dipakai dalam percobaan Geiger Muller ini dapat dilihat pada gambar 1. Langkah Kerja Praktikum Geiger Muller kali ini, memiliki langkah kerja yaitu disiapkan alat dan bahan. Kemudian diletakkan GMTube pada statif. Setelah diletakkan, Geiger Counter dinyalakan lalu mengatur “alarm cet c” dengan diatur nilai nya menjadi 50. Lalu dilakukan percobaan pertama yaitu menghitung jarak tanpa bahan radioaktif. Kemudian dipencet count dan bertepatan dengan dinyalakan nya stopwatch dan mulai mengukur waktu nya. Kemudian dicatat count dan waktu yang didapat. Langkah awal untuk percobaan kedua sama dengan percobaan pertama, tetapi kali ini terdapat variasi jarak dari GM-Tube ke bahan radioaktif, variasi nya 10cm, dan 20cm. Kemudian didapatkan data waktu dan count untuk setiap variasi. Dan setiap praktikum diulang sebanyak tiga kali pengulangan.



Belum



Selesai



C.



Gambar 2. Flowchart Percobaan Geiger muller. D. Flowchart Flowchart atau diagram alir dalam percobaan ini dapat dilihat pada gambar 2. E.



Persamaan Persamaan yang digunakan pada percobaan Frank Hertz adalah sebagai berikut.



LAPORAN PRAKTIKUM FISLAB FISIKA MODERN (1-4) 01111740000061 III.



X t 7 I= 25 I =0,28



HASIL DAN DISKUSI



I=



A.



Analisa Data Setelah dilakukan percobaan didapatkan beberapa data yang nantinya akan digunakan untuk mendapatkan nilai yang penting dalam praktikum sebagai berikut. Tabel 1. Data Hasil Percobaan Radiasi Latar Belakang Pengulangan X (Count) 1 2 3



10 8 6



Tabel 2. Data Hasil Percobaan Sr-09 tidak dengan Shelding Pengulangan Jarak (cm) X (Count) 1 2 3 1 2 3



10



20



13 10 11 14 4 13



Tabel 3. Data Hasil Percobaan Sr-09 dengan Shelidng kertas Pengulangan Jarak (cm) X (Count) 1 2 3 1 2 3



10



20



7 7 7 10 8 5



Tabel 4. Data Hasil Percobaan Sr-09 dengan Shelding Logam Pengulangan Jarak (cm) X (Count) 1 2 3 1 2 3



10



20



10 9 15 3 2 4



Tabel 5. Data Hasil Percobaan Sr-09 dengan Shelding Plastik Pengulangan Jarak (cm) X (Count) 1 2 3 1 2 3



10



20



13 8 7 10 11 11



Pada seluruh percobaan, dilakukan dengan waktu 25 detik. B.



Perhitungan Dari data yang telah didapatkan dalam percobaan, dapat dilakukan perhitungan nilai intensitas data count sebagai berikut. Diketahui : Shelding kertas Jarak = 10 cm = 0,1 m X=7 t = 25 s Perhitungan :



Dengan cara yang ssma dilakukan perhitungan pada data variasi yang lain dan didapatkan data sebagai berikut. Tabel 6. Data Hasil Perhitungan pada Sr-09 tidak dengan Shelding Pengulanga Jarak (cm) X (Count) t(s I Rata-rata n ) 1 13 25 0,52 2 10 10 25 0,4 0,453 3 11 25 0,44 1 14 25 0,56 2 20 4 25 0,16 0,413 3 13 25 0,52



Tabel 7. Data Hasil Perhitungan pada Sr-09 dengan Shelding Kertas. Pengulanga Jarak (cm) X (Count) t(s I Rata-rata n ) 1 25 7 0,28 2 10 25 0,28 7 0,28 3 7 25 0,28 1 10 25 0,4 2 20 8 25 0,32 0,307 3 5 25 0,2 Tabel 8. Data Hasil Perhitungan pada Sr-09 dengan Shelding Logam. Pengulanga Jarak (cm) X (Count) t(s I Rata-rata n ) 1 10 25 0,4 2 10 9 25 0,453 0,36 3 15 25 0,6 1 3 25 0,12 2 20 2 25 0,12 0,08 3 4 25 0,16 Tabel 9. Data Hasil Perhitungan pada Sr-09 dengan Shelding Plastik. Pengulanga Jarak (cm) X (Count) t(s I Rata-rata n ) 1 13 25 0,52 2 10 8 25 0,373 0,32 3 7 25 0,28 1 10 25 0,4 2 20 11 25 0,427 0,44 3 11 25 0,44



C.



Grafik Dari data dan perhitungan yang telah dilakukan, maka dapat dilihat bahwa hubungan tegangan dengan arus dapat dilihat padap grafik 1 dan 2. D.



Pembahasan Jenis Radiasi terbagi menjadi dua jenis, yaitu radiasi pengion dan radiasi non pengion. Radiasi pengion merupakan radiasi yang melakukan ionisasi atau proses terlepasnya elektron dikarenakan kelebihan elektron. Sedangkan radiasi non pengion merupakan radiasi yang tidak dapat melakukan ionisasi. Pada radiasi terdapat tiga sinar yang teradiasi, yaitu



LAPORAN PRAKTIKUM FISLAB FISIKA MODERN (1-4) 01111740000061 sinar alfa yang identik dengan helium (He 2+), sinar beta yang identik dengan elektron, sinar gamma yang identik dengan foton atau gelombang. Pada radiasi pengion, sinar-sinar tersebut memiliki daya tembus yang berbeda. Dimana sinar gamma memiliki daya tembus yang paling besar, kedua sinar beta, dan terlemah daya tembus nya oleh sinar alfa. Dapat dikatakan seperti itu dikarenakan dari bentuk yang dimiliki dari setiap sinar. Sinar gamma memiliki daya tembus paling besar dikarenakan berbentuk foton atau gelombang sehingga memiliki daya tembus yang lebih kecil. Kedua sinar beta memiliki daya tembus yang lumayan kuat dibanding kan dengan sinar alfa dikarenakan sinar beta identik dengan elektron, dimana elektron merupakan partikel fundamental atau partikel tunggal, dimana bentuk nya lebih besar dari foton pada sinar gamma sehingga daya tembuh nya masih lumayan kuat tetapi tidak sekuat sinar gamma. Sedangkan untuk sinar alfa memiliki daya tembus yang lemah dikarenakan identik nya dengan He2+, dimana partikel tersebut merupakan partikel komposit atau partikel yang tidak berdiri sendiri bisa gabungan dua atau tiga atom. Maka memiliki bentuk yang lebih besar dari kedua partikel yang ada di sinar beta dan gamma, hingga daya tembus nya sangat lemah. Inti stabil terbentuk akibat gabungkan proton dan neutrin dengan jumlah yang hampir sama. Sedangkan pada inti tidak stabil jumlah neutronnya atau protonnya akan lebih besar. Stabilitas sebuah inti dilihat dari massa proton dan neutronnya akan menentukan proses peluruhannya. Peluruhan akan terjadi pada inti yang tidak stabil, hal tersebut akan memecah sebuah atom menjadi proton dan neutrin. Proses peluruhan tersebut membutuhkan energi yang siebut energi ikat inti. Peluruhan daoat terbagi menjadi peluruhan alfa dan beta. Geiger Muller memiliki bagian yaitu Geiger Muller Counter dan Geiger Muller Tube. Pada GM-Tube didalam nya terdapat katode dan gas mulia. Bagian tengah dari GMTube memiliki banyak proton dan bagian luar dari GMTube memiliki banyak elektron. Sehingga pada saat terdapat radiasi dari luar, maka katode atau bagian tengah GM-Tube akan mengikat elektron dan bagian luar akan mengikat intiinti yang datang. Kemudian proton-proton yang mengikat dibagian luar akan berjalan menjadi sebuah arus melalui kabel dan mulai memasuki GM-Counter yang didalam nya terdapat sensor. Sehingga apabila dilakukan pengukuran radiasi, nilai counter nya semakin lama semakin meningkat sesuai dengan banyak nya radiasi yang datang. Pada percobaan Geiger Muller kali ini menggunakan bahan radio aktif Sr-09 dengan variasi jarak 10 cm dan 20 cm. Dengan mengatur lama waktu yang sama yaitu 25 detik. Maka dari percobaan akan didapatkan nilai countnya. Pada jarak 10 cm, ketika tidak diberikan shelding besarnya intensitas radiasi didapatkan nilai rata-ratanya 0,453. Ketika diberikan shelding kertas besarnya nilai rata-rata intensitas radiasi 0,28. Ketika diberikan shelding logam besarnya nilai rata-rata intensitas radiasi 0,453. Dan ketika diberikan shelding plastik besarnya nilai intensitas radiasi rata-rata adalah 0,373. Pada jarak 20 cm, ketika tidak diberikan besarnya nilai intensitas radiasi rata-rata 0,413. Ketika diberikan shelding kertas besarnya nilai intensitas radiasi rata-rata 0,307. Ketika diberikan shelding logam besarnya nlai intensitas radiasi rata-rata 0,12. Dan



ketika diberikan shelding plastik besarnya nilai intensitas radiasi rata-rata 0,427. Dapat kita lihat dari data yang sudah didapatkan bahwasannya jarak akan menentukan nilai intensitas radiasi atau kecepatan paparan radiasi. Semakin jauh jaraknya maka nilai kecepatan paparan radiasi mengecil begitupun sebaliknya. Artinya jarak dari bahan radioaktif berbanding terbalik dengan nilai kecepatan paparan radiasi itu sendiri. Kemudian dilihat dari adanya shelding. Ketika kita melihat dari data jarak 10 cm, kecepatan paparan radiasi saat tidak diberikan senilai 0,453. Saat diberikan shelding kertas senilai 0,28 , shelding logam 0,453 dan shelding plastik 0,373. Artinya adalah adanya shelding ini akan mempengaruhi nilai kecepatan paparan radiasi. Semakin tebalnya bahan shelding maka nilai kecepatan paparan radiasi akan semakin kecil, begitupun sebaliknya. Artinya adalah shelding berbanding terbalik dengan kecepatan radiasi. Namun ada beberapa data yang tidak sesuai dengan faktanya dikarenakan efek radiasi yang ada pada lingkungan sekitar mempengaruhi percobaan kali ini. Radiasi tersebut diakibatkan oleh pengaruh dari lampu dan handphone yang berada disekitar area percobaan. IV.



KESIMPULAN



Setelah dilakukan percobaan dan didapatkan kesimpulan bahwa praktikan telah mengetahui jenis-jenis partikel dan konsep Geiger counter yang mendeteksi radiasi. Kecepatan paparan radiasi yang didapatkan dari data hasil percobaan berbanding terbalik dengan jarak bahan radioaktifnya sehingga semakin dekat jaraknya maka akan semakin cepat radiasinya. Selain itu pengaruh shielding adalah semakin tebal shielding yang digunakan semakin lama waktu yang dibutuhkan Geiger counter untuk mendeteksi radiasi. Namun, terdapat hasil yang tidak sesuai yang diakibatkan oleh pengaruh radiasi benda-benda lain seperti lampu dan handphone yang berada disekitar area percobaan. UCAPAN TERIMA KASIH Saya sebagai praktikan mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya yang pertama pastinya kepada Tuhan Yang Maha Esa karena telah memberikan kesehatan dan rahmatNya, yang kedua kepada Bu Faridah selaku dosen Fisika laboratorium, mas Bagus dan mbak Rima selaku asisten laboratorium pada percoban ini yang memberi arahan dan menjawab segala pertanyaan sehingga praktikum berjalan lancar. Dan yang terakhir saya ucapkan kepada teman-teman saya yaitu Darwin, Dinda, Hestika, Ani dan Ella yang senantiasa berkerja sama dengan baik saat pra, hari H, dan pasca praktikum. Dan juga saya ucapkan kepada orangtua saya yang selalu mensuport saya dalam segala hal dan juga mendidik saya sehingga saya bisa ada dan ikut mengikuti praktikum Fisika Laboratorium. DAFTAR PUSTAKA [1]



Braibaut S, Gianconelli G and Spurio M. “Particwl Fundamental Interactions.”. New York. : Springer (2012)



LAPORAN PRAKTIKUM FISLAB FISIKA MODERN (1-4) 01111740000061 [2] [3] [4]



Griffiths, David. “Introduction to elementary particles.” Germany : Wiley VCH (2004). Beiser, Arthur. “Konsep Fisika Modern.”. Jakarta : Erlangga. (1983) D’Auria, Saverio.“Introduction to nuclear and particles Physics” Switzerland : springer. (2018).