PENGUKURAN DOSIS SERAP MESIN BERKAS ELEKTRON 300

SEMINAR NASIONAL XI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 15 SEPTEMBER 2015
ISSN 1978-0176
_______________________
________________________________________________
_____________________________________________
PENGUKURAN DOSIS SERAP MESIN BERKAS ELEKTRON
300 keV/20 mA
Sukaryono, Rany Saptaaji
Pusat Sains dan Teknologi Akselerator, BATAN
Email: [email protected]
ABSTRAK
PENGUKURAN DOSIS SERAP MESIN BERKAS ELEKTRON 300 keV/20 mA. Telah dilakukan
pengukuran dosis serap pada mesin berkas elektron 300 keV/20 mA. Pengukuran dosis serap dilakukan
dengan mengoperasikan mesin berkas elektron pada tegangan pemercepat 200 kV, arus berkas 55 µA dan
tingkat kevakuman 6,1 x 10-7 mbar dengan waktu irradiasi selama 5 menit. Untuk mengidentifikasi bahwa
berkas elektron sudah dihasilkan, maka pada sistem target dipasang dosimeter go no go sedangkan untuk
mengukur dosis serap menggunakan CTA film. Pengukuran distribusi dosis dilakukan pada luasan target
dengan luasan (60 x 6) cm. Keseragaman dosis sepanjang jendela pemayar dari sisi utara ke selatan berturutturut adalah sebagai berikut (8,5; 14,8; 11,8) kGy. Besarnya penetrasi maksimum berkas elektron pada
tegangan pemercepat 200 kV adalah 0,057 gr/cm2
Kata Kunci: mesin berkas elektron, dosis serap, dosimeter
ABSTRACT
MEASUREMENT OF ABSORBED DOSE IN THE 300 keV/20 mA ELECTRON BEAM MACHINE. The
absorbed dose measurement of the 300 keV/20 mA electron beam machine has been conducted. The
measurement of absorbed dose was conducted by operating the electron beam machine at 200 kV of
accelerated voltage, 55 µA of current beam, 6.1 x 10-7 mbar of vacuum level and 5 minutes of irradiation
time. Go no go dosimeter and CTA film were fitted into target system to identify the existing electron beam
and to measure their absorb dose. The measurement of the distributed dose was conducted in (60 x 6) cm
target area. The dose uniformity along the scanning window from one side (north) to other side (south) is 8.5
kGy; 14.8 kGy and 11.8 kGy respectively. The maximum penetration of electron beam at 200 kV of the
accelerated voltage is 0.057 gr/cm2.
Key words: electron beam machine, absorbed dose, dosimetre
PENDAHULUAN
Mulai tahun 2005 Pusat Sains dan
Teknologi Akselerator mempunyai program
rancangbangun mesin berkas elektron (MBE)
Lateks dengan kapasitas 300 keV/20 mA,
program ini diawali dengan pembuatan
rancangan dasar dilanjutkan dengan pembuatan
rancangan detil serta realisasi pembuatan. Pada
tahun 2014 program rancangbangun MBE
Lateks
memasuki
tahap
pengujian,
keberhasilan dari program rancangbangun
dapat terukur apabila elektron yang
dibangkitkan oleh sumber elektron bisa
dipercepat pada ruang hampa dan diatur
mengenai target(1). Berkenaan dengan hal
tersebut maka perlu dilakukan pengukuran
dosis serap untuk menentukan distribusi dosis
berkas elektron sepanjang window MBE.
Untuk mengetahui berkas elektron sudah
sampai target atau belum dapat dilakukan
dengan cara kualitatif maupun kuantitatif.
Yang dimaksud cara kualitatif adalah
memastikan sudah terjadi proses radiasi atau
belum pada target, yaitu dengan menggunakan
indikator radiasi yang biasa disebut dosimeter
go no go. Dosimeter ini berupa zat warna yang
peka terhadap radiasi dan apabila terkena
radiasi akan berubah warna menjadi lebih
gelap sebanding dengan dosis radiasi yang
mengenainya. Sedangkan cara kuantitatif
bertujuan untuk mengetahui besaran dosis
serap berkas elektron yang terkena pada
target(2). Distribusi dosis serap sepanjang
window MBE dapat digunakan untuk
menetapkan dosis maksimum dan dosis
minimum sebagai parameter keseragaman
dosis (dose uniformity). Hal ini perlu dilakukan
karena
keseragaman
dosis
merupakan
parameter
pengendalian
dosis
dalam
melakukan iradiasi suatu bahan agar diperoleh
kualitas bahan yang seragam/homogen(3).
Dalam pengukuran dosis yang terserap pada
bahan diperlukan alat dosimeter. Dosimeter
film, seperti Celulosa Triacetat (CTA) sangat
tepat digunakan sebagai kendali mutu proses
iradiasi berkas elektron. Evaluasi dosis serap
_______________________
________________________________________________ _____________________
190
SEMINAR NASIONAL XI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 15 SEPTEMBER 2015
ISSN 1978-0176
_______________________
________________________________________________
_____________________________________________
diiradiasi selama ± 2 jam.
dilakukan berdasarkan perubahan rapat optik
e. Mengukur rapat optik / absorban dosimeter
(optical density) atau absorban pada CTA
CTA setelah diiradiasi menggunakan
sebelum dan sesudah diradiasi. Perubahan
Spectrophotometer Genesys 5.
rapat optik/absorban diukur menggunakan
f. Menentukan dosis terserap menggunakan
Spectrophotometer Genesys 5 pada panjang
kurva kalibrasi dosis vs respon dosimeter.
gelombang 280 nm(4). Diharapkan dengan
g. Membuat kurva hubungan antara dosis
pengukuran dosis serap pada MBE Lateks
relatif vs posisi dosimeter CTA.
dapat diketahui distribusi berkas elektron,
keseragaman dosis sepanjang jendela pemayar
Penentuan Penetrasi Berkas Elektron
dan penetrasi berkas elektron, sehingga dengan
data dosis tersebut memberikan informasi
a. Memotong dosimeter CTA sepanjang ± 7
penting untuk aplikasi irradiasi dengan MBE
cm sebanyak 5 sampai 7 potong dan diberi
Lateks.
nomor.
b. Mengukur rapat optik/absorban dosimeter
TATA KERJA
CTA dengan menggunakan CTA reader
Pengukuran dosis serap mesin berkas elektron
atau UV-Vis Spectrophotometer.
dilakukan dengan mengoperasikan MBE
c. Menyusun bertumpuk dosimeter CTA pada
Lateks pada tegangan pemercepat tertentu
wadah yang sudah disediakan.
sehingga dihasilkan arus berkas elektron
d. Mengiradiasi dosimeter CTA yang telah
Bahan dan Peralatan
disusun dengan tegangan dan arus berkas
a. Dosimeter CTA
tertentu.
Dosimeter CTA yang digunakan adalah tipe
e. Mengkondisikan dosimeter CTA yang telah
FUJI FTR-125 buatan Jepang, berupa
diiradiasi selama ± 2 jam.
panjang, warna bening dengan dimensi
f. Mengukur rapat optik/absorban dosimeter
lebar 8 mm, tebal sekitar 0,125 mm,
CTA setelah diiradiasi dengan menggunadensitas 1,298 gr/cm3 dan dapat dibaca pada
kan
CTA
reader
atau
UV-Vis
panjang gelombang 280 nm.
Spectrophotometer.
b. Spectrophotometer Genesys 5.
g. Menentukan
dosis
terserap
dengan
Spectrophotometer Genesys 5 yang
menggunakan kurva kalibrasi.
digunakan buatan Amerika.
Alat ini
h. Membuat grafik hubungan antara bersarnya
digunakan untuk mengukur (membaca) nilai
dosis serap relatif (Dmin/Dmax) dengan
rapat optik / absorban dosimeter sebelum
penetrasi berkas.
dan sesudah diiradiasi.
c. Mesin Berkas Elektron 300 keV/20 mA
DATA DAN PEMBAHASAN
sebagai sumber berkas elektron.
Pada kegiatan ini MBE lateks
d. Selotip, spidol permanen, tisue, sarung
dioperasikan pada tegangan pemercepat 200
tangan, pinset, gunting, amplop.
kV sehingga dihasilkan arus berkas elektron 55
e. Pakaian kerja, survey meter, film badge.
µA pada kondisi vakum 6,1.10-7 mbar. Berkas
elektron diiradiasikan ke target yang sudah
Penentuan Keseragaman Dosis Sepanjang
dipasang dosimeter go no go dan dosimeter
Jendela Pemayar
CTA. Dari hasil iradiasi terlihat pada dosimeter
a. Memotong dosimeter CTA sepanjang ± 7
go no go ada perubahan warna dari kuning
cm sebanyak 6 potong dan diberi nomor.
menjadi merah kecoklatan, hal ini menandakan
b. Memasang dosimeter CTA pada bahan yang
ada berkas elektron yang sampai ke target.
akan diiradiasi sepanjang jendela pemayar
Sedangkan untuk mengukur besarnya dosis di
yaitu 60 cm, dengan jarak 10 cm untuk
target menggunakan dosimeter CTA.
setiap dosimeter CTA, dan jarak jendela
Dosimeter CTA yang digunakan
pemayar dengan dosimeter 15 cm.
adalah tipe FUJI FTR 125 buatan Jepang
c. Mengiradiasi bahan yang sudah ditempeli
berupa pita panjang warna bening dengan
dosimeter CTA dengan tegangan pemercedimensi lebar 8 mm, tebal 0,125 mm, densitas
pat dan arus berkas dengan besaran yang
1,298 gr/cm3 dan dapat dibaca pada panjang
bisa diatur.
gelombang 280 nm(4). Sebelum melakukan
d. Mengkondisikan dosimeter CTA yang telah
_______________________
________________________________________________ _____________________
191
Dosis (kG y)
SEMINAR NASIONAL XI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 15 SEPTEMBER 2015
ISSN 1978-0176
_______________________
________________________________________________
_____________________________________________
pengukuran
dosis
serap
menggunakan
pemercepat 200 kV adalah 0,057 gr/cm2.
dosimeter CTA tipe FUJI FTR 125 ada
Apabila dilihat pada Gambar 2, besar dosis
beberapa hal yang harus diperhatikan agar
efektif yang dapat digunakan agar dapat
tidak merubah kondisi dosimeter CTA, yaitu
memenuhi keseragaman dosis serap (≥ 70 %
pada kedua permukaan tidak boleh kotor,
dosis relatif ), maka besar penetrasi berkas
terkena minyak/lemak, debu, tidak boleh
efektif adalah 0,018 gr/cm2.
dipegang langsung tangan dan tidak boleh
terlipat, karena kondisi tersebut akan
24
mempengaruhi data hasil pengukuran rapat
optik/absorban. Alat yang digunakan untuk
19
membaca nilai rapat optik/absorban sebelum
14
dan sesudah dilakukan iradiasi adalah
Spectrophotometer Genesys 5 buatan Amerika.
9
Posisi dosimeter celulosa triacetat (CTA)
4
diletakkan pada tiga posisi target (selatan,
tengah dan utara). Data hasil pengukuran
-1
0
10
20
30
40
50
60
70
dosimeter celulosa triacetat (CTA) ditunjukkan
Posisi (cm)
pada Tabel 1.
Gambar 1. Kurva hubungan antara dosis vs
Tabel 1. Hasil Pengukuran Dosimeter CTA
posisi dosimeter
Posisi
Selatan
Tengah
Utara
Absor
ban
Dosis
(kGy)
0,218
13,4
0,199
10,6
0,221
13,8
0,203
11,2
0,193
9,7
0,237
16,2
0,218
13,4
0,222
14,0
0,226
14,6
0,236
16,0
0,176
7,2
0,172
8,8
0,192
6,6
0,187
9,6
0,198
10,5
Dosis
rerata
(kGy)
Dmaks
/Dmin
Tabel 2. Data hasil pengukuran kedalaman
penetrasi pada dosimeter CTA
No
11,8
14,8
8,5
14,8/11
,8 =
1,25
14,8/14
,8 = 1
14,8/8,
5=
1,74
Selanjutnya
berdasarkan
hasil
pengukuran dosis serap dapat dibuat Gambar 1,
kurva hubungan antara posisi dosimeter CTA
versus besar dosis, sehingga bisa dilihat
distribusi berkas elektron yang mengenai target
sepanjang window MBE. Berdasarkan data
dan Gambar 1, dapat dilihat bahwa distribusi
arus berkas elektron belum merata di sepanjang
window MBE, dosis tertinggi terdapat pada
posisi tengah dengan dosis 14,8 kGy,
kemudian pada posisi selatan 11,8 kGy dan
posisi utara 8,5 kGy. Besarnya penetrasi
maksimum berkas elektron pada tegangan
Lembar
CTA
film
1.
1
2.
2
3.
3
4.
4
5.
5
6.
6
Penetrasi
(gr/cm2)
0,5 x ρ x t
= 0,008
1,5 x ρ x t
= 0,024
2,5 x ρ x t
= 0,041
3,5 x ρ x t
= 0,057
4,5 x ρ x t
= 0,073
-
HV = 200 kV
Dosis relatif
(%)
100
48
8,5
2
0
ρ = densitas CTA (1,298 gr/cm3)
Gambar 2. Kurva hubungan antara dosis relatif
vs penetrasi berkas
_______________________
________________________________________________ _____________________
192
SEMINAR NASIONAL XI
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 15 SEPTEMBER 2015
ISSN 1978-0176
_______________________
________________________________________________
_____________________________________________
Pelatihan - Badan Tenaga Nuklir
Nasional Yogyakarta (2009).
3. Sukaryono, Identifikasi Arus Berkas
Elektron Pada Pra Komisioning Mesin
Berkas Elektron (MBE) Lateks”.
Prosiding Seminar Nasional Penelitian
dan Pengelolaan Perangkat Nuklir.
Yogyakarta (2012)
4. .................., ”Sertifikat CTA FTR-125”,
Fuji Film, Jepang.
TANYA JAWAB
Gambar 3. Perangkat Spectrophotometer
Genesys 5
KESIMPULAN
Pengukuran dosis serap dilakukan
dengan mengoperasikan MBE Lateks pada
tegangan pemercepat 200 kV, arus berkas 55
µA dan tingkat kevakuman 6,1 x 10-7 m bar
dengan waktu irradiasi selama 5 menit.
Pengukuran distribusi dosis dilakukan
pada luasan target dengan luasan (60 x 6) cm.
Keseragaman dosis sepanjang jendela pemayar
dari sisi utara ke selatan berturut-turut adalah
sebagai berikut (8,5; 14,8; 11,8) kGy. Besarnya
penetrasi maksimum berkas elektron pada
tegangan pemercepat 200 kV adalah 0,057
gr/cm2
Pertanyaan
1. Bagian Manakah dari MBE yang
berasal dari lokal dan impor?
2. Berapa efisiensi MBE tersebut?
Jawaban
1. Komponen MBE yang berasal dari
lokal meliputi: sumber elektron, corong
pemanyar, sistem optik. Sedangkan
komponen MBE yang di impor adalah
pelipat tegangan, pompa vakum, valve.
2. Efisiensi MBE belum dapat diukur
karena masih dalam tahap penelitian
dan pengembangan
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan telah tersusunnya makalah ini
tiada kata yang lebih indah untuk diucapkan
selain terima kasih, untuk itu penulis haturkan
terimakasih yang setulus-tulusnya kepada
Bapak Kepala Pusat Sains dan Teknologi
Akselerator dan seluruh jajarannya. Penelitian
ini terselenggara dengan dana DIPA tahun
2014. Semoga Allah SWT selalu memberikan
imbalan yang setimpal atas jasa baik tersebut
dan selalu memberi kekuatan kepada kita
semua untuk berkarya dan beramal lebih baik
lagi dalam setiap kesempatan. Amin.
DAFTAR PUSTAKA
1. ”Laporan Analisis Keselamatan Konstruksi
Mesin Berkas Elektron untuk Industri
Lateks”, Pusat Teknologi Akselerator dan
Proses Bahan – BATAN Yogyakarta (2012)
2. Rany Saptaaji, ”Petunjuk Praktikum
Dosimetri Akselerator Pelatihan Pekerja
Akselerator”, Pusat Pendidikan dan
_______________________
________________________________________________ _____________________
193