dasar deteksi radiasi

DASAR DETEKSI RADIASI
KELOMPOK 1:
1.HADI L MANURUNG
2.SERGIO SALDANO YUDHA
3.EMY MUNTHE
4.NORA FIKA S
5.TRESIA SIMANJUNTAK
PENGERTIAN RADIASI DAN JENISJENIS RADIASI
Radiasi dapat diartikan sebagai energi yang
dipancarkan dalam bentuk partikel atau
gelombang. Jika suatu inti tidak stabil, maka
inti mempunyai kelebihan energi. Inti itu
tidak dapat bertahan, suatu saat inti akan
melepaskan kelebihan energi tersebut dan
mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih
partikel atau gelombang sekaligus.
MEKANISME DETEKSI
RADIASI
(1). Proses ionisasi,
(2). Proses sintilasi,
(3). Proses termoluminensi,
(4). Efek pemanasan, dan
(5). Reaksi kimia.
1. Proses Ionisasi
Proses Ionisasi pada suatu medium
secara langsung dapat disebabkan oleh
radiasi partikel alpha dan beta; dan ionisasi
secara tidak langsung dapat disebabkan oleh
Sinar-X, sinar gamma, dan neutron.
Kumpulan/jumlah pasangan ion yang
terjadi/diproduksi berkaitan erat dengan
jumlah energi radiasi yang mengakibatkan
terjadinya proses ionisasi tersebut. Dalam
proses ionisasi ini, energi radiasi diubah
menjadi peristiwa terlepasnya sejumlah
elektron dari atomnya (energi listrik).
2. Proses Sintilasi
Yang dimaksud dengan proses sintilasi adalah
terpancarnya sinar tampak pada saat terjadinya
perpindahan/transisi elektron dari tingkat energi 4
yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih
rendah. Perpindahan elektron seperti ini dapat
terjadi di dalam bahan detektor.
Perpindahan elektron dari tingkat energi yang
lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi
terjadi karena adanya proses eksitasi. Dalam proses
kembalinya elektron dari tingkat energi yang lebih
tinggi
ke
tingkat
energi
yang
lebih
rendah/keadaannya semula, maka akan dipancarkan
energi yang berupa foton sinar-X.
3. Proses Termoluminensi
Pada prinsipnya, proses termoluminensi ini
hampir sama dengan proses sintilasi. Letak
perbedaannya adalah: pada proses sintilasi,
elektron yang tereksitasi akan kembali ke orbit
semula secara langsung (selang waktu yang
sangat cepat) sambil memancarkan Sinar-X
yang selanjutnya dikonversikan menjadi cahaya
tampak,
sedangkan
pada
proses
termoluminensi, untuk membuat elektronelektron yang tereksitasi kembali ke orbitnya
semula, maka medium detektornya harus
dipanaskan terlebih dahulu sampai dengan
temperatur tertentu.
4. Efek pemanasan
Peristiwa lain yang diakibatkan oleh adanya
perpindahan/penyerapan energi radiasi oleh medium
detektor adalah timbulnya kenaikan temperatur pada
medium. Semakin besar energi radiasi yang
dipindahkan/diserap, maka kenaikan temperaturnya
akan semakin tinggi. Jadi dalam mekanisme ini, energi
radiasi diubah menjadi energi panas.
Mekanisme ini jarang/tidak cocok digunakan
untuk melakukan pengukuran radiasi secara rutin.
Mekanisme
pengukuran
radiasi
dengan
memanfaatkan mekanisme ini memiliki tingkat
sensitivitas yang sangat rendah (diperlukan dosis
energi radiasi yang sangat tinggi untuk menaikan
temperatur medium, dan kenaikan temperatur
medium pada umumnya tidak tinggi).
5. Reaksi kimia
Energi radiasi dapat mengakibatkan
perubahan kimia. Perubahan atau reaksi
kimia ini juga merupakan suatu mekanisme
yang sering digunakan dalam pengukuran
radiasi. Bahan yang diradiasi dengan dosis
tertentu akan mengalami perubahan kimia,
misalnya perubahan warna. Selain itu radiasi
juga dapat berfungsi sebagai katalisator pada
reaksi kimia, sehingga apabila diberikan dosis
radiasi dengan besar tertentu, maka reaksi
kimia dalam medium dapat berlangsung lebih
cepat.
CARA PENGUKURAN RADIASI
Cara Pulsa
Setiap radiasi yang mengenai alat ukur akan dikonversikan
menjadi sebuah pulsa listrik. Apabila kuantitas/jumlah radiasi
yang mengenai suatu alat ukur semakin tinggi maka jumlah
pulsa listrik yang dihasilkannya akan semakin banyak pula.
Sedangkan energi dari setiap radiasi yang mengenai alat ukur
akan sebanding dengan tingginya pulsa listrik yang dihasilkan.
Jadi semakin besar energi radiasinya, maka akan semakin
tinggi pula pulsa listrik yang ditimbulkannya. Tingginya pulsa
yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan:
∆V = ∆Q/C (Persamaan II.1)
∆V adalah tinggi pulsa listrik yang dihasilkan, ∆Q adalah
jumlah muatan listrik, dan C adalah kapasitas detektor.
Cara Arus
Pada cara arus ini, radiasi yang masuk
detektor tidak dikonversikan menjadi pulsa
listrik melainkan rata-rata akumulasi energi
radiasi
per satuan
waktunya akan
dikonversikan menjadi arus listrik. Semakin
banyak jumlah radiasi per satuan waktu yang
memasuki detektor, maka akan semakin
besar arusnya. Demikian pula bila energi
radiasi semakin besar, arus yang dihasilkannya
semakin besar.
Alat ukur radiasi yang menerapkan cara
arus ini dapat menghilangkan kerugian
penerapan cara pulsa, karena yang akan
ditampilkan dalam cara ini bukanlah informasi
dari setiap radiasi yang memasuki detektor,
melainkan integrasi dari jumlah muatan yang
dihasilkan oleh radiasi tersebut dalam satu
satuan waktu
I = ∆Q/ ∆P (Persamaan II.2)
I adalah arus listrik yang dihasilkan oleh
detektor, ∆Q adalah jumlah muatan listrik,
sedangkan ∆t adalah tetapan waktu (time
constant) detektor. Bila menggunakan contoh
soal di atas, maka araus listrik yang dihasilkan
adalah 1,6 x 10-15 Ampere.
JENIS DETEKTOR RADIASI
Detektor merupakan suatu bahan yang peka atau
sensitif terhadap radiasi yang bila dikenai radiasi akan
menghasilkan tanggapan mengikuti mekanisme yang
telah dibahas sebelumnya. Perlu diingat bahwa setiap
jenis radiasi mempunyai cara berinteraksi yang
berbeda-beda sehingga suatu bahan yang sensitif
terhadap suatu jenis radiasi belum tentu sensitif
terhadap jenis radiasi yang lain.
Sebagai contoh, detektor radiasi gamma belum
tentu dapat mendeteksi radiasi neutron. Sebenarnya
terdapat banyak jenis detektor, tetapi di sini hanya
akan dibahas tiga jenis detektor yang biasa digunakan
untuk mengukur radiasi yaitu, detektor isian gas,
detektor sintilasi, dan detektor semikonduktor. ƒ
Detektor Isian Gas
Detektor isian gas merupakan detektor
yang paling sering digunakan untuk
mengukur radiasi.
Detektor ini terdiri dari dua elektroda,
positif dan negatif, serta berisi gas di antara
kedua elektrodanya. Elektroda positif
disebut sebagai anoda, yang dihubungkan ke
kutub listrik positif, sedangkan elektroda
negatif disebut sebagai katoda, yang
dihubungkan ke kutub negatif. Kebanyakan
detektor ini berbentuk silinder dengan
sumbu yang berfungsi sebagai anoda dan
dinding silindernya sebagai katoda.
Detektor Kamar Ionisasi (ionization
chamber)
Sebagaimana karakteristik gas, jumlah ion
yang dihasilkan di daerah ini relatif sedikit
sehingga tinggi pulsanya, bila menerapkan
pengukuran model pulsa, sangat rendah. Oleh
karena Prinsip Dasar Pengukuran Radiasi itu,
biasanya, pengukuran yang menggunakan
detektor ionisasi menerapkan cara arus. Bila
akan menggunakan detektor ini dengan cara
pulsa maka dibutuhkan penguat pulsa yang
sangat baik. Keuntungan detektor ini adalah
dapat membedakan energi yang memasukinya
dan tegangan kerja yang dibutuhkan tidak
terlalu tinggi.
Detektor Proporsional
Dibandingkan dengan daerah ionisasi di
atas, 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. 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.
Detektor Geiger Mueller (GM)
Jumlah ion yang dihasilkan di daerah ini
sangat banyak, mencapai nilai saturasinya,
sehingga pulsanya relatif tinggi dan tidak
memerlukan penguat pulsa lagi. Kerugian utama
dari detektor ini ialah tidak dapat membedakan
energi radiasi yang memasukinya, karena
berapapun energinya jumlah ion yang
dihasilkannya sama dengan nilai saturasinya.
Detektor ini merupakan detektor yang
paling sering digunakan, karena dari segi
elektonik sangat sederhana, tidak perlu
menggunakan rangkaian penguat. Sebagian
besar peralatan ukur proteksi radiasi, yang
harus bersifat portabel, terbuat dari detektor
Geiger Mueller. ƒ
Detektor Sintilasi
Detektor sintilasi selalu terdiri dari dua bagian
yaitu bahan sintilator dan photomultiplier. Bahan
sintilator merupakan suatu bahan padat, cair maupun
gas, yang akan menghasilkan percikan cahaya bila
dikenai radiasi pengion. Photomultiplier digunakan
untuk mengubah percikan cahaya yang dihasilkan
bahan sintilator menjadi pulsa listrik. Mekanisme
pendeteksian radiasi pada detektor sintilasi dapat
dibagi menjadi dua tahap yaitu :
 proses pengubahan radiasi yang mengenai detektor
menjadi percikan cahaya di dalam bahan sintilator
dan
 Prinsip
Dasar
Pengukuran
Radiasi
proses
pengubahan percikan cahaya menjadi pulsa listrik di
dalam tabung photomultiplier
Detektor Semikonduktor
Bahan semikonduktor, yang diketemukan
relatif lebih baru daripada dua jenis detektor
di atas, terbuat dari unsur golongan IV pada
tabel periodik yaitu silikon atau germanium.
Detektor ini mempunyai beberapa
keunggulan yaitu lebih effisien dibandingkan
dengan detektor isian gas, karena terbuat
dari zat padat, serta mempunyai resolusi
yang lebih baik daripada detektor sintilasi.