Laporan Modul GM

Click here to load reader

  • date post

    03-Sep-2015
  • Category

    Documents

  • view

    241
  • download

    7

Embed Size (px)

description

Fisika Radiasi

Transcript of Laporan Modul GM

EKSPERIMEN SPEKTROSKOPI ENERGI RADIASI BETA () DAN GAMMA () UUM YULIANI (1127030072)FISIKA SAINSUNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

TAHUN 2015e-mail : uum.yuliani22@gmail.com(Abstrak: Telah dilakukan Eksperimen Radiasi dan yang bertujuan untuk mempelajari spektrum energi radiasi dan menentukan energi puncak radiasi dan . Untuk memeriksa radiasi gamma dibutuhkan alat yang disebut spektrometer yang terdiri dari detektor radiasi gamma, rangkaian elektronika penunjang, dan alat yang digunakan dalam praktikum adalah multichannel pulse-height analyzer (MCA). Bahan yang digunakan dalam eksperimen ini adalah inti Co-60, Am-241, dan Ra-226. Untuk memperolah spektrum radiasi bahan, power supply dinyalakan dan ditentukan variasi tegangannya dan variasi jaraknya sehingga program MCA dapat membaca spektrum radiasi yang dikeluarkan oleh bahan. Berdasarkan analisis data pengamatan, resolusi yang baik pada tegangan rendah dan pada jarak yang jauh.

Kata Kunci :Radiasi, spektometer,detektor, pulse-height analyzer (MCA), spektrum dan resolusi .

1.PENDAHULUAN

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi.

Suatu sumber radioaktif yang meluruh akan memancarkan partikel atau atau secara acak. Partikel-partikel ini memiliki energy tertentu. Partikel dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang manusia, karena itulah dibutuhkan detector untuk mendeteksi energy yang dipancarkan oleh suatu sumber radioaktif.

Ada banyak jenis detector radiasi sumber radioaktif. Diantaranya adalah detector isian gas, detector kamar ionisasi, detector proporsional, detector Geiger-Muller, dan detector sintilasi. Untuk bisa menampilkan spectrum energy radiasi nuklir, diperlukan suatu detektor yang tidak hanya mampu mencacah intensitas radiasi yang memasukinya, namun juga harus bisa memberikan stimulant yang linear dengan energy radiasi yang memasukinya, misalnya detector stimulasi NaI(TL).

Detector ini termasuk dalam jenis detector sintilasi. Dalam detektor Sintilasi, radiasi dirubah menjadi Kilatan cahaya. Radiasi berinteraksi dengan material sintilasi,seluruh energi kinetik radiasi diserap oleh sintilator untuk menghasilkan pulsa-pulsa cahaya yang jumlahnya sebandingan dengan energi radiasi.

Output dari detector ini dihubungkan pada program MCA. Multi Channel Analyzer (MCA) adalah instrumen yang dapat menghitung distribusi dari sinyal input yang terdiri dari pulsa-pulsa. MCA menyediakan display visual dari hasil distribusi tersebut dan dapat menghasilkan output data pada computer atau printer untuk dianalisis lebih lanjut. Pada eksperimen ini dipelajari spectrum energy radiasi dan , serta energy radiasinya1.1 Landasan Teori

Salah satu metode analisis yang dipergunakan untuk menentukan kandungan suatu unsur dalam bahan adalah dengan cara aktivasi netron. Sampel atau bahan yang akan dianalisis ditembak netron sehingga unsur- unsur yang terdapat didalam bahan tersebut menjadi aktif dan setiap unsur yang ada di dalam sampel memancarkan sinar gamma yang spesifik. Sinar gamma yang dihasilkan kemudian dianalisis dengan menggunakan Spektrometri Sinar Gamma Salur Ganda atau lebih dikenal dengan Multichannel Analyzer. Untuk memeriksa radiasi gamma dibutuhkan alat yang disebut spektrometer yang terdiri dari detektor radiasi gamma, rangkaian elektronika penunjang, dan alat yang disebut multichannel pulse-height analyzer (MCA). Pulsa dalam bentuk analog dirubah menjadi digital melalui ADC(Analog to Digital Converter ).

Sebelum membahas tentang salur ganda, sebaiknya perlu tahu terlebih dahulu tentang penganalisis salur tunggal (SCA = Singgel channel analyzer). Penganalisis salur tunggal mempunyai satu salur pencacahan yang dibatasi oleh suatu ambang atas (upper level), dan ambang bawah (lower level) yang jarak antara keduanya dapat diiatur dan disebut dengan cendela. Hanya pulsa-pulsa yang mempunyai tinggi amplitudonya berada dalam cendela saja yang akan melewati dan diteruskan ke alat pencacahsedangkan yang tingginya diluar cendela maka tidak akan tercacah. Lebar tegangan antara upper level dan lower level dikenal sebagai lebar cendela. Posisi cendela inin bisa diset mulai dari tinggi pulsa yang paling rendah sampai tinggi yang dikenal dengan nama nomor kanal. Nomor kanal ini akan sebanding dengan energi partikel radiasi. Interaksi radiasi gamma dengan Materi

Radiasi gamma termasuk salah satu jenis gelombang elektromagnetik yang mempunyai energi paling besar. Radiasi ini dipancarkan dari inti radioaktif yang masih berada dalam keadaan tereksitasi yang masing masing isotopnya mempunyai karakteristik energi masing masing. Bila radiasi ini melewati suatu materi maka akan terjadi interaksi antara radiasi gamma dan atom pembentuk materi tersebut. Ada tiga macam kemungkinan interaksi yang akan terjadi jika foton gamma melewati suatu materi yaitu proses hamburan compton, efek fotolistrik dan produksi pasangan (pair production).

Hamburan Compton

Peristiwa hamburan compton akan terjadi jika foton menumbuk elektron bebas atau elektron yang terikat lemah pada atomnya. Keadaan ini menyebabkan energi foton tidak akan terserap seluruhnya oleh elektron tersebut tidak seperti dalam perisitiwa fotolistrik sehingga elektron hanya akan menyerakhan sebagain energinya kepada elektron dan kemudian foton akan terhambur dengan sudut terhadap arah gerak mula mula dan tentunya dengan energi yang lebih rendah dari energi semula.Elektron yang terlepas dikenal juga dengan nama elektron Compton. Energi radias gamma yang dihamburkan setelah melewati materi merupakan fungsi energi radiasi gamma awal dan sudut yang dibentuk antara arah radiasi semula dan radiasi setelah dihamburkan.

Dengan me adalah massa elektron.

Efek FotolistrikEfek fotolistrik akan terjadi jika radiasi gamma menumbuk elektron yang terikat kuat pada atomnya dan energi radiasi gamma lebih besar jika dibandingkan dengan energi ikat elektron pada atom tersebut. Energi radiasi akan terserap seluruhnya oleh elektron sehingga elektron mampu melepaskan ikatannya dari atom dan kelebihan energi yang diserap digunakan sebagai energi gerak elektron tersebut.

dengan Ek adalah energi kinetik elektron, E adalah energi radiasi gamma yang menumbuk elektron dan Eb adalah energi ambang atau energi ikat elektron.Elektron yang dilepaskan disebut fotoelektron sedangkan atom yang telah kehilangan elektron ini berada dalam keadaan tereksitasi sehingga untuk menjadi stabil elektron yang berada di tingkat energi yang lebih tinggi akan berpindah menuju ke tingkat energi yang lebih rendah dengan melepaskan kelebihan energinya dalam bentuk energi sinar X dan elektron yang bergerak turun ini dikenal dengan elektron Auger.

Peristiwa Produksi Pasangan (Pair Production)

Bila radiasi gamma memiliki energi yang cukup besar sehingga menuju mendekati inti atom. Radiasi gamma akan lenyap dan sebagai gantinya muncul sepasang elektron positron (e + dan e -). Peristiwa ini dikenal dengan istilah produksi berpasangan elektron positron. Massa elektron dan postiron masing masing setara dengan energi sebesar 0,511 MeV yang merupakan massa diam elektron. Dengan demikian efek pembentukan pasangan ini tidak akan terjadi kecuali bila energi radiasi gamma menimal sama dengan 2 x 0,511 MeV = 1,022 MeV. Bila energi radiasi gamma melebihi 1,022 MeV maa kelebihan energinya akan dibagi oleh elektron dan positron sebagai energi geraknya.

Dengan Ek + merupakan eenrgi kinetik positron dan Ek merupakan energi kinetik elektron.

Detektor Radiasi Nal(Tl)

Untuk bisa menampilkan spektrum energi radiasi nuklir, diperlukan suatu detektor yang tidak hanya bisa mencacah intensitas radiasi yang memasukinya seperti detektor Geiger-Muller, tetapi juga harus bisa memberikan stimulan yang linier dengan energi radiasi yang memasukinya, misalnya detektor sintilasi Nal(Tl). Detektor Nal(Tl) terbuat dari bahan yang dapat memancarkan kilatan cahaya apabila berinteraksi dengan sinar gamma.

Sinar gamma yang masuk ke dalam detektor berinteraksi dengan atom-atom bahan sintilator menurut efek foto listrik, hamburan compton dan pasangan produksi, yang akan dihasilkan kilatan cahaya dalam sintilator. Kilatan cahaya oleh pipa cahaya dan pembelok cahaya ditransmisikan ke fotokatoda dari photomultiplier tube (PMT) kemudian digandakan sebanyak-banyaknya oleh bagian pengganda elektron pada PMT. Arus elektron yang dihasilkan membentuk pulsa tegangan pada input penguat awal (preamplifier) . Pulsa ini setelah melewati alat pemisah dan pembentuk pulsa dihitung dan dianalisis oleh Mulichannel Analyzer (MCA) dengan tinggi pulsa sebanding dengan energi gamma.

Penganalisis Salur Ganda (Multi Channel Analyzer)

Sebelum membahas mengenai salur ganda, sebaiknya perlu tahu terlebih dahulu tentang penganalisis salur tunggal SCA (Single Channel Analyzer). Penganalisis salur tunggal mempunyai satu jalur pencacahan yang dibatasi oleh suatu ambang batas (upper level) dan ambang bawah (lower level) yang jarak antara ambang tadi bisa diukur dan disebut dengan jendela (window). Hanya pulsa pulsa yang mempunyai tinggi amplitudonya berada didalam jendela saja yang akan diteruskan menuju alat pencacah. Sedangkan semua pulsa yang tingginya diluar jendela tidak akan tercacah.

Contoh di modul akan tercacah sebanyak 5 pulsa yang akan diteruskan ke pencacah. Lebar tegangan antara upper level dan lower level dikenal sebagai lebar jendela. Posisi jendela ini bisa diset mulai dari tinggi pulsa yang paling rendah sampai tinggi yang digunakan yang dikenal dengan nomor kanal. Nomor kanal ini akan sebanding dengan energi partikel radiasi.

Spektrum energi radiasi gamma bis