Lapres Geiger Muller - Emy Punya [PDF]

Citation preview

JURNAL FISIKA MODERN DETEKSI RADIOAKTIF



1



Deteksi Radioaktif (Geiger Muller) Emy Aditya Pramita Sari Jurusan Fisika, Fakultas IPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected] Abstrak— Percobaan deteksi radioaktif menggunakan Geiger Muller telah dilakukan. Detektor Geiger Muller adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya radiasi, alat ini tersusun dari tabung logam yang berisi gas sebagai medium pengaktifannya. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui jenis partikel radiasi yaitu alfa, beta , dan gamma serta untuk mengetahui pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi. Percobaan ini terdiri dari 2 percobaan yaitu percobaan pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi dan pengaruh shield terhadap intensitas radiasi. Dalam percobaan pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi jarak yang digunakan yaitu 2,4,6,8,10 cm. Sedangkan untuk percobaan pengaruh shield terhadap intensitas radiasi digunakan shield plastik, seng, dan alumunium sebanyak 4 buah secara bergantian. Prinsip percobaan ini yaitu sumber radiasi (Am-241, Co-60, Sr-90) diletakkan di depan detektor Geiger Muller dengan jarak yang telah ditentukan sehingga detektor mengidentifikasi adanya radiasi dengan tanda bunyi setiap 1 partikel radiasi terdeteksi dan diberikan shield pada sumber radiasi untuk mengetahui kemampuan daya tembus sumber radiasi sehingga nantinya dapat diketahui sumber radiasi (Am-241, Co-60, Sr-90) menghasilkan partikel alfa, beta atau gamma. Kata Kunci—Detektor, radiasi, intensitas radiasi I.



E



PENDAHULUAN



NERGI nuklir merupakan suatu bentuk energi yang dipancarkan secar radiasi oleh sumber radiasi. Sumber radiasi yang terdapat dalam kehidupan sehari- hari misalnya laptop, handphone, lampu, dan masih banyak lagi. Energi nuklir yang dipancarkan secara radiasi memiliki 2 ciri khas yaitu tidak dapat dirasakan oleh panca indera dan beberapa jenis radiasi yang dapat menembus beberapa jenis bahan. Untuk mengetahui ada tidaknya radiasi maka diperlukan suatu alat pengukur yang dapat mendeteksi adanya pancaran radiasi. Setiap alat pengukur radiasi nuklir terdiri atas dua bagian yaitu detektor dan alat penunjang. Detektor merupakan suatu alat yang peka terhadap pancaran radiasi dan alat penunjang merupakan perangkat tambahan yang berfungsi untuk mengubah respon dari detektor menjadi sebuah informasi. Geiger Muller merupakan suatu detektor yang dapat mendeteksi adanya radiasi. Geiger Muller merupakan detektor isian gas yang paling banyak digunakan dalam mendeteksi radiasi yang menggunakan gas isian sebagai medium pengaktifannya. Detektor pada Geiger Muller terletak pada tabung logam yang terisi gas dan pada umumnya gas mulia seperti argon, kripton,helium karena gas mulia bersifat stabil. Tabung logam pada Geiger Muller berfungsi sebagai sensor



untuk mendeteksi partikel alfa, beta , dan gamma. Alat ini akan membesarkan sinar dan menampilkan pada indikatornya berupa sebuah bunyi, dimana satu bunyi menandakan satu partikel yang diduga memancarkan radiasi[1] Prinsip kerja dari Geiger Muller yaitu ketika ada sebuah zarah radiasi pengion yang masuk kedalam tabung detektor, maka partikel radiasi akan mengionisasi gas isian sehingga menimbulkan pasangan elektron ion primer. Jika pada anoda(kawat logam) dan katoda (tabung logam) diberi tegangan(beda potensial) maka akan timbul medan listrik diantara kedua elektroda tersebut sehingga menambah tenaga kinetik sehingga terjadi ionisasi dan menghasilkan pasangan ion sekunder ,dan peristiwa tersebut ionisasi berantai[1] Radiasi adalah pancaran sinar energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas atau gelombang elektromagnetik. Zat yang mengandung inti tidak stabil maka akan memancarkan radiasi untuk menjadi partikel yang stabil disebut zat radioaktif.Jenis radiasi ada 2 yaitu radiasi pengion dan radiasi non pengion. Radiasi pengion adalah radiasi yang dapat menyebabkan ionisasi meliputi partikel alfa,beta dan gamma[2] Patikel alfa memiliki ukuran dan muatan listrik positif yang besar sehingga mudah dipengaruhi atau dibelokkan oleh medan listrik, memiliki daya ionisasi yang besar, kurang lebih 100 kali daya ionisasi partikel beta dan 1000 kali daya ionisasi partikel gamma, namun memiliki daya tembus yang sangat lemah dibanding partikel beta dan gamma. Partikel beta memiliki ukuran dan muatan yang lebih kecil dari partikel alfa sehingga sulit dipengaruhi atau dibelokkan oleh medan listrik. Memiliki daya ionisasi 1/100 partikel alfa namun memiliki daya tembus yang lebih kuat dari pada partikel alfa. Partikel gamma tidak memiliki ukuran dan muatan sehingga tidak bisa dipengaruhi oleh medan listrik. Partikel gamma memiliki daya ionisasi yang sangat lemah namun memiliki daya tembus yang sanagt kuat dibanding partikel alfa dan beta[3]. Saat zat yang mengandung inti tidak stabil memancarkan radiasi aka akan terjadi proses peluruhan radioaktif. Peluruhan radioaktif adalah peristiwa hilangnya energi dari inti atom yang tidak stabil dengan memancarkan radiasi dan partikel partikel pengion (alfa, beta, gamma) secara spontan. Peluruhan merupakan peristiwa acak di tingkat atom, sehingga sangat sulit diperkirakan namun dapat dirata-rata dari peluruhan berdasarkan peluruhan dari banyak atom yang sama[3] Susunan dari inti atom secara sederhana terdiri dari proton



JURNAL FISIKA MODERN DETEKSI RADIOAKTIF dan neutron . Proton adalah partikel positif yang besar muatannya sama dengan muatan elektron hanya berbeda tanda. Inti atom yang terdiri dari proton dan neutron yang berkumpul menjadi satu, mengingat bahwa tiap proton bermuatan positif maka menurut Hukum Coulomb tentunya ada gaya tolak menolak namun proton- proton tersebut dapat membentuk inti atom. Hal ini dikarenakan adanya energi pengikat inti. Hukum Coulomb berlaku untuk jarak yang relatif besar, namun jika jarak terlalu pendek gaya tolak tidak ada, justru menjadi gaya tarik. Adanya energi ikatan disebabkan adanya penyusutan massa atau Defek massa[4]



II. METODE Dalam percobaan deteksi radioaktif (Geiger Muller) hasil yang diperoleh atau dihasilkan dalam praktikum berupa data yang bersifat kuantitatif berupa angka yang terdapat pada detektor Geiger Muller yang menunjukkan jenis partikel radiasi(alfa, beta, gamma). Alat dan bahan yang dibutuhkan dalam percobaan ini yaitu detektor Geiger Muller, sumber partikel alfa, beta, gamma, shield plastik, seng, alumunium, penggaris dan penopang. Skema alat detektor Geiger Muller yang berisi gas pengisi sebagai pendeteksi radiasi terdapat pada gambar 3.1



2 III.



HASIL DAN PEMBAHASAN



Hasil dari percobaan deteksi radioaktif berupa intensitas radiasi latar belakang(tanpa sumber zat radiasi) hanya dipengaruhi oleh keadaan sekitar dan intensitas radiasi terhadap jarak sejauh 2,4,6,8,10 cm dengan sumber radiasi yang digunakan yaitu Am-241, Co-60, dan Sr-90. Berikut ini data hasil percobaan dengan beberapa grafik hubungan jarak terhadap intensitas radiasi pada tiap sumber radiasi. NO T(s) Intensitas Radiasi 1 10 2 2 10 2 3 10 2 4 10 3 5 10 3 Hasil Pengukuran 2,4± 0,244 Tabel 1 Hasil Pengukran Intensitas Radiasi Latar Belakang



Berdasarkan tabel 1 diatas dapat dilihat intensitas radiasi radiasi latar belakang ada nilainya artinya meskipun tidak ada sumber zat radioaktif seperti (Am-241, Co-60, Sr-90) namun detektor Geiger Muller masih mendeteksi adanya radiasi di sekitr ruangan, berarti ada sumber radiasi yang terdeteksi mungkin dikarenakan ada cahay lampu atau alat-alat elektronik yang terdapat dalam ruangan. Sumber Radiasi



Jarak cm 2



4 Intensitas Radiasi



6 8 10



Am-241



Co-60



Sr-90



37 ± 0,577



13,33 ± 0,881



1782 ± 14,442



14 ± 0



9,66 ± 0,667



675,33 ± 6,642



9±1



7,66 ± 0,882



346 ± 5



8±0



5±0



197 ± 2,728



5 ± 0,577



1,33 ± 0,667



149,33 ± 0,33



Tabel 2 Intensitas Radiasi Berbagai Sumber Radiasi dengan Jarak Tertentu Gambar 1. Geiger Muller Tube



Praktikum ini terbagi menjadi 2 percobaan yaitu percobaan pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi dan percobaan efek shelding terhadap intensitas radiasi. Pada percobaan pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi, langkah pertama yaitu menyiapkan alat dan bahan menurut petunjuk asisten serta merangkainya. Langkah kedua mengukur intensitas radiasi partikel alfa diukur intensitasnya dengan jarak 2,4,6,8,10 sebanyak tiga kali pengulangan. Langkah ketiga yaitu mengulangi percobaan dengan sumber partikel beta dan gamma. Percobaan kedua yaitu efek shelding terhadap intensitas radiasi. Langkah pertama yaitu menyiapkan alat dan bahan menurut petunjuk asisten. Langkah kedua yaitu mengukur intensitas radiasi alfa dengan menggunakan penutup plat plastik sebanyak 1,2,3,4 buah dengan pengulangan sebanyak tiga kali. Langkah ketiga yaitu mengulangi percobaan dengan sumber partikel beta dan gamma.



Berdasarkan tabel 2 tersebut dapat dilihat hubungan intensitas radiasi terhadap jarak tertentu. Semakin jauh jaraknya maka intensitas radiasi yang ditangkap oleh detektor Geiger Muller semakin kecil. Berdasarkan sumber radiasinya ternyata yang menghasilkan intensitas besar itu Sr-90, dengan jarak yang jauh namun masih mendapatkan intensitas radiasi yang besar. Untuk mengetahui pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi pada sumber radiasi (Am-241, Co-60, Sr-90) dapat dilihat dengan grafik sebagai berikut.



JURNAL FISIKA MODERN DETEKSI RADIOAKTIF



INTENSITAS RADIASI 40



37



35 30



y = 79,26x-1,17 R² = 0,980



25



intensitas



20 15



14



10



9



5



Power (intensitas)



8



5



0



3 angka saja, dapat dikatakan data yang kami peroleh adalah mendekati benar atau akurat. Nilai -2 itu berdasarkan persamaan intensitas terhadap r2. Dimana nilai intensitas berbanding terbalik dengan r 2. Untuk percobaan kedua yaitu pengaruh efek shielding terhadap intensitas radiasi dimana sumber radiasi diberi lapisan plastik, seng, mulai dari 1-4 lapisan secara bergantian dengan dan didapatkan data berupa intensitas radiasi. Efek shield ini menunjukkan tingkat daya tembus suatu zat radioaktif dan juga untuk mengenali jenis radiasinya (alfa,beta, gamma). Berikut ini grafik yang menyatakan hasil percobaan 30



0



5



10



15



25



Grafik 1 Intensitas Radiasi Am-241 Terhadap Jarak



20 15



INTENSITAS RADIASI



10,5



11,25 Plastik



10



20



5 y = 41,08x-1,18 R² = 0,705



15 13,33 10



9,66 7,66



5



10



0



0



seng



Grafik 4 Intensitas Radiasi Am-241 Terhadap Efek shield 15



25



Grafik 2 Intensitas Radiasi Co-60 Terhadap Jarak



20 15



INTENSITAS RADIASI



10



2000



5



1782 1500



0



Power (intensitas)



1,33



0 5



0



Power (intensitas)



5



0



intensitas



Al 3,5



0



5525,x-1,56



y= R² = 0,996



7,5 5,75 Plastik



6,75 0



0



0



Al seng



intensitas



1000 675,33 500



346 197,66 149,33



0



0



5



10



Power (intensitas)



15



Grafik 3 Intensitas Radiasi Sr-90 Terhadap Jarak



Berdasarkan ketiga grafik tersebut dengan menggunakan regresi power yang dapat membantu mengidentifikasi keakuratan data nilai regresi yang benar adalah -2, namun dalam percobaan ini tidak mampu mendapatkan nilai -2, kebanyakan nilainya tidak jauh beda hanya selisih beberapa



Grafik 5. Intensitas Radiasi Co-60 Terhadap Efek shield



JURNAL FISIKA MODERN DETEKSI RADIOAKTIF 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0



102,5



77



Plastik Al



7



0



0



seng



0



4 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0



77



gamma beta alfa 5,75 11,25 0



0



0



Intensitas Radiasi Grafik 6. Intensitas Radiasi Sr-90 Terhadap Efek shield 140 120



102,5



100 80



gamma



60



beta



40 20 0



alfa



10,5 7,5



0



0



Grafik 9. Daya Tembus Partikel Radiasi Terhadap Bahan Alumunium Berdasarkan ketiga grafik tersebut yang menyatakan tentang tingkat daya tembus partikel radiasi terhadap bahan plastik, seng, alumunium. Bahan yang mudah ditembus oleh partikel radiasi adalah plastik, alumunium, dan seng. Dan daya tembus tersebut menyatakan jenis partikel radiasi. Radiasi partikel alfa dihasilkan oleh Am-241, radiasi partikel beta dihasilkan Co-60, dan radiasi partikel gamma dihasilkan Sr-90



0



Intensitas Radiasi Grafik 7. Daya Tembus Partikel Radiasi Terhadap Bahan Plastik 20 18 7 16 14 12 6,75 gamma 10 8 beta 6 alfa 4 3,5 2 0 0 0 0 Intensitas Radiasi



KESIMPULAN Penelitian ini berhasil mengetahui cara kerja detektor Geiger Muller dalam mendeteksi partikel radiasi dan mendapatkan intensitas radiasi latar belakang, intensitas radiasi dengan sumber radiasi Am-241, Co-60, dan Sr-90 dengan pengaruh jarak dan efek shield. Penelitian ini juga berhasil mengidentifikasi jenis radiasi partikel alfa, beta, gamma. Radiasi partikel alfa dihasilkan oleh Am-241, radiasi partikel beta dihasilkan Co-60, dan radiasi partikel gamma dihasilkan Sr-90. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten percobaan Deteksi Radioaktif Geiger Muller yaitu M. Taufiqi yang telah membimbing kami selama praktikum berlangsung dan juga penulis mengucapkan terima kasih kepada temanteman sekelompok praktikum Deteksi Radioaktif Geiger Muller atas kerjasama dalam melakukan percobaan seperti pengambilan data yang lebih dari satu kali.



Grafik 8. Daya Tembus Partikel Radiasi Terhadap Bahan Seng DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]



Anda. ”Pembuatan Detektor Geiger Muller Pencacah Zarah Beta” Tugas Akhir PATN .1993. BATAN,Yogyakarta.” Jurnal Pengantar Radiasi 2010.pdf.staf.ui.ac.id Beiser, Arthur.”Konsep fisika Modern”.Ciracas Jakarta:Erlangga.1999. Tippler,Paul.”Fisika Untuk Sains dan Teknik Jilid 2” Jakarta: Erlangga.2001