ABSTRAK - ANSN

PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-I0 TERHADAP KINERJA
PENCACAHa-~ TIPE MPC-9400
Makhsun dan Wijono
Puslitbang Keselamatan Radiasi clan Biomedika Nuk1ir -BAT AN
ABSTRAK
PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-IO TERHADAP KINERJA PENCACAH a-/3TIPE MPC-9400.
Telah dilakukan pengujian beberapa parameter yang menunjukan kinerja alat dengan melakukan
perubahan laju aliran gas dari 40 ccjmenit sampai 160 ccjmenit dengan kenaikan tiap 10 ccjmenit
pada pencacah a-/3 tipe MPC-9400. Hasil uji kesetabilan alat pada tingkat kepercayaan 95 %
maupun 99 %, harga X2masih berada dalam batasan. Hasil pengujian efisiensi pencacahan untuk
berbagai laju aliran gas tidak mengalami perubahan yang berarti yaitu 27 % clan 28 % untuk alfa,
clan antara 46 % samapi 48 % untuk beta. Hasil pengujian LLD untuk berbagai laju aliran gas yaitu
antara 0,01 Bq sampai 0,03 Bq untuk alfa, clan antara 0,11 Bq sampai 0,12 Bq untuk beta. Hasil
pengujian semua parameter itu tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap laju
aliran gas, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi
kinerja alat.
ABSTRACI'
EXAMINATION OF GAS P-I0 FLOW RATE ON PERFORMANCE OF a-J3 COUNTER TYPE
MPC-9400. The examination of some parameter which show the performance of instrument by
changing of gas flow rate from 40 cc/minute until 160 cc/minute by increase every 10 cc/minute in
a-J3counter type MPC-9400 have beencarried out. Result of instrument stability test at 95 % and 99
% trust level, price of X2still in definition. Result of count efficiency test for various gas flow rate
there are not meaningless change that is 27 % and 28 % for alpha, and between 46 % until 48 % for
beta. Result of LLD test for various gas flow rate is between 0,01 Bq until 0,03 Bq for alpha, and
between0,11 Bq until 0,12 Bq for beta. The result of all parameter test did not show the existence of
significant change at every gas flow rate, so that can be concluded that gas flow rate changing did
not influence of instrument performance.
I. PENDAHULUAN
Pencacah a-f3tipe MPC 9400merupa-
pencacah yang dapat dioperasikan
untuk mencacah alia, beta serta mencacah
alpha clan beta sekaligus dalam waktu
yang bersamaan. Alat ini mempunyai
cacahanlatar belakangyang cukup rendah
mempunyai efisiensi yang cukup
tinggi [1].
Pencacah ini merupakan jenis pencacah 27t yang menggunakan gas P-10
(campuran 90 % argon clan 10 % metan).
Gas dialirkan secara terns menerns selama
pencacahan ke dalam ruang detektor,
dengan aliran 120 cc/ menit apabila detektot menggunakan window
dan 60 cc/
menit apabila tidak digunakan window [1].
Tetapi karena alat ini di labQratoriurn
P3KRBiN digunakan untuk rnengukur
sampel lingkungan yang umumnya memo
punyai
aktifitas
sangat rendah,
karni
melihatada kemungkinanuntuk menurun-
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselarnatan
lfoteJ
KaJtika
kan laju aliran gas, dengan maksud untuk
II. TEaRI
menghemat gas. Oleh karena itu
11.1.Detektor
pada
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra, :14 Vesember
X
~004
percobaan ini akan dilakukan dengan cara
Pencacah sistem a-r3 tipe MPC 940
memberikan laju aliran gas yang berbeda-
menggunakan detektor proporsional gas
beda
pengaruhnya
alir dengan geometri 27[,dinding detektor
terhadap kinerja alat. Parameter-parameter
berbentuk setengah bola yang terbuat dari
yang akan diuji adalah kesetabilan alat,
logam yang berfungsi sebagai katoda dan
efisiensi pencacahan, dan LLD (Low Limit
didalamnya terdapat sebuah kawat yang
Detection).
sangat halus yang berfungsi sebagai anoda,
untuk
mengetahui
Diharapkan diperoleh gas alir yang
(Gambar3). Gas P-l0 dialirkan secaraterus
sekecil mungkin tetapi tidak berpengaruh
menerus ke dalam detektor selama pen-
terhadap kinerja alat, yaitu untuk meng-
cacahan, sebagai media yang akan terioni-
hemat gas P-l0.
sasi apabila ada pancaran radiasi pengion
Pecobaan dilakukan
terhadap sumber standarAm-241 sebagai dan sumber alpha maupun beta. Aliran
sumber alpha, clan sumber standar Sr-90 gas diafur dengan menggunakan flowsebagaisumberbeta.
meter regulator yang sudah tersedia pada
alat ill.
Gambar 3. Gambar detektoryang digunakan pacta MPC 9400 [1].
Elektroda positif (anoda) dihubungkan dengan kutub
positif
listrik,
clan
roemasuki detektor akan roengionisasi
gas clan menghasilkan ion-ion positif
elektro-da negatif (katoda) dihubungkan
clan ion-ion negatif (elektron). Jumlah
dengan
pasangan ion yang dihasilkan sebanding
kutub
negatif.
Radiasi
yang
dimana:
(1)
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
/iole!
Radiasi
Kaltika
dan Lingkungan
Chandra,
.14 Vesember
X
~O04
deng;m energi radiasi dan daya ionisasi
elektroda yang berlawanan, yaitu ion
gas. Ion-ion
positif.menuju
katoda
detektor tersebut akan memberikan kontri-
menuju
Selama perjalanannya
busi terbentuknya pulsa listrik
menuju anoda, elektron ini mendapat
yang
dihasilkan
didalam
ataupun
anoda.
dan elektron
arus listrik. Hal tersebut di atas dapat
tambahan
terjadi bila terdapat cukup medan listrik
mampu menghasilkan proses ionisasi
diantaradua elektroda[2].
tambahan
raJa penelitian llri akan dilakukan
energi
kinetik
membentuk
clan
sehingga
elektron
sekunder. Proses penggandaan
atau
percobaan perubahan laju aliran gas mulai
pelipat gandaan elektron karena ionisasi
dari 40 cc/ menit sampai dengan 160 cc/
di dalam gas di bawah pengaruh medan
menit, dengan peningkatan setiap10 cc/
listrik disebut multipikasi
menit.
muatan listrik
gas. Jumlah
total yang dihasilkan
dalam proses tersebut adalah :
11.2.PencacahProporsional
Prinsip dasar pencacahproporsional
Q=MNeM(F/W)e
(2)
adalah apabila suatu radiasi a atau f3
mengenai detektor yang berisi gas P-I0,
M = multiplikasi gas total
maka molekul-molekul gas tersebut akan
e = muatan elektron (1,6 x 1D-19C)[3]
terionisasi sehingga menghasilkan ion-ion
negatif (elektron) maupun ion-ion positif.
Proses ini terus berlaniu~ selama
Jurnlah pasangan ion positif clan elektron
elektron bebas belum terkump~l semua
yang terbentuk dapat dituliskan sebagai
pada elektroda. Proses tersebut akan
berikut:
menghasilkan keluaran dalam bentuk
pulsa listrik yang sangat lemah oleh
No=E/w
karena itu diperlukan peralatan penunjang berupa penguat awal (pre-amplifier)
dimana
E = energi radiasi yang datqng (eV)
dan penguat akhir (amplifier). PuIsa-
w = energi yang diperlukan untuk
paisa Iistrik yang terbentuk kemudian
membentuk pasangan ion (eV) [3]
dihitung oleh pencacah (counter) yang
kemudian
Di bawah pengaruh medan listrikyang
diterapkan di dalam detektor maka
ion positif clan elektron akan bergerak
dengan energi kinetik
tertentu ke arah
ditampilkan
peraga, komputer
rnelalui
layar
atau printer,
yang
semuanya itu diatur oleh pengontrol
(controller) yang ada di dalam sistem
MPC 9400 [1].
2.
Prosiding
Presentasi
lltniah
Keselatnatan
lfoteJ
Kartika
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra,
.14 Vesember
X
~O04
III. TATA KERJA
lII.l. Bahan dan Peralatan
1
persamaan:
Sumber standar Am-241
SumberstandarSr-90
A = Ao e-O,693
T{f]fl.
3. Gas P-I0
(3)
dimana
4. Pencacaha-j3 tipe MPC-9400
A = aktivitas sekarang
T = waktu dari radionuklida di buat
111.2. Cara Kerja
Pencacahan sumber standar dilakukan dengan berbagai variasi laju gas alir
sampai sekarang
Ao = aktifitas mula-mula
T1/2 = waktu paruh radionuklida [4]
mulai dari 40 cc/ menit, sebagai setting
terkecil dari pabriknya untuk alat MPC9400 mall mencacah, sampai dengan 160
ccjmenit, dengan penambahan tiap 10 ccj
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
IV .1. Uji Kesetabilan Alat
Uji kuadrat Chi (Chi-square test)
menit. Sumber standar yang digunakan
adalah Am-241169,825 Bq 2n pada tanggal
25 september 1990 dalam bentuk elektrodeposisi, d~ Sr-90 7,24 Bq pada tanggal15
rnerupakan suatu cara yang dapat
dipakai untuk menguji kestabilan alat
cacab. Uji kuadrat Chi
(X2) dihitung
september 1994 dalam bentuk endapan.
Mula-mula aliran gas diatur menggunakan regulator, sehingga flow meter
angka 40 ccjmenit.
Selanjutnya sumber standar Am-241
dimasukan ke dalam temp at sampel,
menunjuk
(4)
Facia
pencacahan dilakukan selama 10 menit
dimana
cacahanyang ke-i
Nj
besarnya
N
cacahan rata-
rata [5]
sebanyak 5 kali. Percobaan di atas diulangi
untuk laju alir 50 cc/ menit dan seterusnya
hingga laju alir 160 cc/ rnenit. Dengan cara
yang sarna percobaan di atas dilakukan
Dengan menggunakan persamaan
4, maka dapat dihitu..T\gharga X2untuk
masing-masing lain aliran gas seperti
yang terlihat dalam Tabel1 clan Tabel2.
untuk sumber standar Sr-90.
Plislitbang
Keselamatan RadiiiSi danBiomedikll
Nliklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
352
~
Prosiding
Presentasi
llmiah
~
Keselamatan
Radiasi
IIOteJ Kartika
Chandra,
dan Lingkungan
.14 Vesember
X
.20D4
Tabel1. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukan X2
Berdasarkan Tabell clan Tabel 2, jika
berada dalam batasan, sehingga dapat
dilihat dati tabel batasan Chi-square (X2) disimpulkan ba..~waperbedaan laju aliran
untuk 5 kali pencacahan pada tingkat ke-
gas tidak berpengaruh terhadap keseta-
percayaan 95 % maupun 99 %, maka harga
bilan alat.
X2 untuk berbagai laju aliran gas masih
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
Radiasi
IfoteJ Kartika
Chandra.
dan Lingkungan
.14 Vesember
X
:J,O04
Tabe13. BatasChi-squareX2untuk berbagai ulanganpencacahan [5]
Cb = laju cacah background(cps)
IV .2. Menentukan Efisiensi Pencacahan
Untuk menghitung efisiensi pen-
A = aktivitas standar (Bq)[4]
cacahandapatdigunakan persamaan:
Ec=
Cs -Cb
Dengan menggunakan persamaan
xlOO%
A
Cs = laju cacah standar (cps)
(5)
5, dapat dihitung
efisiensi pencacahan
dimana
unhlk
tiap-tiap laju aliran gas seperti
E = efisiensi pencacahan
yarlg tersusun dalam Tabel4 clan Tabel5.
Tabe14. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukanefisiensi alpha
,
Aktifi
~R!
!!!5t~rl4~
1
40
0/004
90/24
335/78
27
2
50
0,007
90,27
335,78
27
3
60
0,008
90,21
335,78
27
4
70
0,008
90,56
335,78
27
5
80
0,004
90,83
335,78
27
6
90
0,004
90,83
335,78
27
7
100
0,004
91,22
335,78
27
8
110
0,006
91,10
335,78
27
9
120
0,009
91,67
335,78
27
10
130
0,006
91,69
335,78
27
11
140
0,005
92,15
335,78
27
12
150
0,005
92,14
335,78
27
13
160
0,003
92,62
335,78
28
alpha
"aju
Keterangan
/mn
cps
centimetercubicjmenit
Bq
Becqv.erel
cacalljdetik
Dari Tabel 4 clan Tabel 5, terlihat
bahw
perubahan laju aliran gas bisa
2,71 +3,29I~
[l+~
t
tb
V .t
UD
dikatakan tidak mempengaruhi efisiensi
pencacahan, baik
(6)
f,°
efisiensi pencacahan dimana
LLD dalarn saWall dpm
maupun efisiensi pencacahanbeta
waktu cacah sampel (menit)
IV.3. Menentukan Low Limit Detection
(Lill)
tb waktu cacahlatar (menit)
Cb
alam memberikan ~ambaran ten-
E
cacah Latar (cpm)
efisiensi (%)
tang masalahyang timbul dalam pengukuBerdasarkan efisiensi yang dipero-
ran aktifitas sangat rendah besaran LOIV
mil Jetection (LLD) dapat menunjukkan
leh clan laju cacah latar belakang, clan
alit
dengan menggunakan persamaan (6) maka
mSJ
iari
alat cacah yang digunakan. Defi) untuk selang 30- adalah [1]
diperoleh harga LLD sebagai berikut
litban-g Keselamatan Radiasi dan-Biomedika
Nllklir-Blll1an
Tenaga Nuklir
Nasion,
355
LLD,
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
Radiasi
Hotel Kartika
Chandra.
dan LingkunganX
.14 Vesember
20lJ4
Tabel6. Hasil perhitu'lgan LLD pencacahanalpha untuk masing-masing laju aliran gas
1
40
2
50
3
4
60
70
5
80
6
90
100
110
120
130
140
150
160
7
8
9
10
11
12
13
10
10
10
10
10
10
10
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
28
0,24
0,42
0,48
0,48
~
0,24
0,24
10
0,36
10
10
10
0,54
10
0,30
0,18
0,36
~
10
~
003
003
,
0,03
0,02
0,02
0,02
0,03
0,03
0,03
0,02
0,02
0,01
2c-
Tabel7. Hasil perhitungan LLD pencacahanbeta untuk masing-masing laju aliran gas
24,6~
10
2
3
4
40
50
60
70
-
~
5
80
10
10
10
10
10
10
10
10
1010
~
~~
1
6
7
8
9
10
11
12
13
10
10
90
100
110
120
130
140
150
160
24,6
26,4
27,0
~
Dari Tabel 6 dan Tabel 7, terlihat
28,8~
25,8
28,8
47
-47
0,11
46
0,11
0,11
47
.Q!}1-
46
Qd!
46
47
47
47
47
48
48
46
cc/ menit, tidak
0,11
Qt.!!
011
,
0,12
0,12
~
Qt.!!
011
,
0,12
terlihat adanya peru-
bahwa perubahan laju aliran gas tidak
bahan yang berarti pada tiap-tiap para-
mempengaruhi
meter yang di uji.. Oleh karena itu daTi
alpha maupunLLD
baik
LLD
untuk
untuk beta.
hasil pengujian ini di sarankan untuk
Berdasarkan pengujian parameter uji
menggunakan laju aliran gas 40 ccl memt,
kesetabilan alat, efisiensi pencacahan, clan
dengan tujuan untuk menghemat gas
LLD, dengan mengubah-ubah .laju a.liran
Plo.
gas dari 40 cc/ menit sampai dengan 160
Puslitvang
Keselamattltl Radiasi da1fBiomediKa Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
356
1
3.
Tenaga
antara
0,11
V. SIMPULANDANSARAN
DAFTARPUSTAKA
V.1. Kesimpulan
Hasil
pengujian
kesetabilan alat
dengan menggunakan uji Chi-Square
menunjukan bahwa sistem pencacah
MPC-9400 masih mempunyai
1
ANONIM, MPC-9400 Instruction Manual. Protean Instrument Corporation
2.
HINO, JUSHIOo, Radiation Detectors
and Spectroscopy. Quantum Techno-
hasil
logy Division, Ibaraki, Japan, January
cacahan yang setabil pada berbagai laju
16,1985.
aliran gas pada tingkat kepercayaan 95
EICHHOLZ,
% maupun
GEOFFREY G.,
and
99 %.
POSTON, JOHN W., Principle of
2. Hasil pengujian efisiensi pencacahan
Nuclear Radiation Detection. Am
untuk berbagai laju aliran gas tidak
Arbor Science,1979.
mengalami
perubahan
yang
berarti
yaitu 27 % clan 28 % untuk alfa, clan
4. PUSPODIKORO, S. Radiasi Nuklir
Pusat
46 % sampai 48 % untuk beta.
sampai 0,03 Bq untuk alia, clan antara
Atom,
Yogyakarta, Indonesia 1976
Hasil pengujian LLD untuk berbagai
laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq
Penelitian
5,
SUMARGONO,
H.,
Pendahuluan
Teori Kemungkinan clan Statistika,
ITB/1984.
Bq sampai 0,12 Bq untuk beta
Dari seluruh pengujian dengan perubahall laju aliran gas dari 40 ccj menit
sampai dengan 160 ccjmenit,
tidak
terlihat adanya perubahan yang berarti
pada tiap-tiap parameter yang di uji,
sehingga dapat disimpulkan
perubahan
laju
aliran
gas
bahwa
tidak
mempengaruhi kinerja alat.
V.2. SARAN-SARAN
Setelah
dilakukan
pengujlan
parameter-parameter yang dapat menunjukkan
kinelja
alat, disarankan untuk
menggunakan laju aliran gas 40 ccjmenit
yaitu untuk menghemat gas.
-
~5'T