KAJIAN TEGANGAN KERJA DETEKTOR HPGe TERHADAP

SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
KAJIAN TEGANGAN KERJA DETEKTOR HPGe TERHADAP
RESOLUSI DETEKTOR SISTEM SPEKTROMETER GAMMA
Nugraha Luhur, Anto Setiawanto, Rohidi, Suhadi
Pusat Reaktor Serba Guna - BATAN
Gd. 31 Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang Selatan
Email untuk korespondensi: [email protected]
ABSTRAK
KAJIAN TEGANGAN KERJA DETEKTOR HPGe TERHADAP RESOLUSI DETEKTOR
SISTEM SPEKTROMETER GAMMA. Telah dilakukan kajian terhadap tegangan kerja detektor HPGe
jenis closed end coaxial. Detektor ini telah beroperasi selama 8 tahun mulai tahun 2005. Pengujian HVPS
belum pernah dilakukan. Detektor dioperasikan pada tegangan kerja atau High Voltage Power Supply
(HVPS) 3000 Vdc sesuai rekomendasi pada sertifikat dengan FWHM 1,69 keV dan FWTM 3,06 keV pada
energi 1332,5 keV dari sumber Co-60. Metode yang digunakan adalah dengan melihat resolusi detektor
terhadap perubahan HVPS detektor dan terhadap spektrum hasil pengukuran. Dari kajian dapat diperoleh
sebuah rekomendasi baru tentang tegangan operasional HVPS detektor dengan kinerja yang optimum.
Rekomendasi baru tersebut harus di terapkan agar usia detektor dapat lebih panjang. Dari kajian juga dapat
direkomendasikan jenis dan metoda perawatan berkala yang diperlukan untuk melengkapi kekurangan yang
ditemukan agar kinerja spektrometer gamma selalu terkendali. Dari kajian yang dilakukan secara
keseluruhan spektrometer gamma masih stabil dan spektrum hasil pengukuran telah memenuhi syarat
statistik pengukuran yang mengikuti distribusi gauss. Nilai optimum terletak pada HVPS 2680 Vdc dengan
Resolusi (FWHM) sebesar 2,02 keV dan FWTM 3,61 keV serta rerata Gaus Ratio 1.874 pada energy 1332,5
keV. Sehingga nilai HVPS sebesar 2680 Vdc dapat direkomendasikan sebagai tegangan operasional detektor
saat ini karena mempunyai nilai FWHM yang paling optimum
Kata kunci: Tegangan Kerja, Detektor HpGe
ABSTRACT
ASSESMENT OF HIGH VOLTAGE POWER SUPLLY OF A HPGe DETECTOR TO
DETECTOR RESOLUTION GAMMA SPECTROMETER SYSTEM. Assesment of the high voltage power
supply of a HPGe detector closed end coaxial type has been done. This detector has been in operation for 8
years beginning in 2005. Testing on HVPS has not benn done. Detector was operated at High Voltage Power
Supply (HVPS) of 3000 Vdc as recommended in the certificate with the FWHM of 1.69 keV and FWTM of
3.06 keV at 1332.5 keV energy of Co-60 source. The method used is to look at the resolution detector against
both the HVPS detector changes and the spectrum measurement results. Of the study it can be obtained a
new recommendation on operational HVPS detector with optimum performance. The new recommendations
should be implemented so that the detector can be operated longer. From the assesment it may also be
recommended periodic maintenance types and methods required to complete deficiencies found. Hence
gamma spectrometer performance can still be controled. Principally it can be concluded that gamma
spectrometer is still operated properly and spectrum measurement result a ditribution gauss criteria.
Optimum value lies in the HVPS 2680 Vdc with Resolution (FWHM) of 2.02 keV and FWTM of 3.61 keV and
a mean Gaus Ratio 1,874 at 1332.5 keV energy. So the value of HVPS for 2680 Vdc operating voltage can be
recommended as a current detector because it has the most optimum FWHM values.
Key word: HPVS, HPGe Detector.
STTN-BATAN
59
Nugraha Luhur, dkk
SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
detector masih baru di rekomendasikan beroperasi
pada HVPS 3000 Vdc. Pada HVPS sebesar
3000Vdc ini belum terjadi arus bocor dan
mempunyai resolusi yang paling optimum. Jika
detector telah beroperasi beberapa tahun, maka
resolusi optimum tidak pada HVPS sebesar 3000
Vdc melainkan cenderung menurun. Untuk
mengetahui seberapa besar pergeseran HVPS yang
optimum maka perlu dilakukan pengujian secara
berkala paling tidak setiap satu tahun sekali. Dalam
tulisan ini akan di kaji tegangan operasi HVPS
detektor HPGe milik Bidang Keselamatan PRSG
yang telah beroperasi selama 8 tahun dan belum
pernah dilakukan pengujian HVPS. Kajian
dimaksudkan untuk menilai apakah tegangan
operasional HVPS masih sesuai dengan spesifikasi
dalam sertifikat dan masih menunjukkan kinerja
yang optimum atau telah mengalami penurunan.
Metode yang digunakan adalah dengan melakukan
pengukuran untuk melihat resolusi detektor
terhadap perubahan HVPS detektor dan terhadap
spektrum hasil pengukuran. Dari kajian dapat
diperoleh sebuah rekomendasi baru tentang
tegangan operasional HVPS detektor dengan kinerja
yang optimum. Rekomendasi baru tersebut harus di
terapkan agar usia detektor dapat lebih panjang.
Dari kajian juga dapat direkomendasikan jenis dan
metoda perawatan berkala yang diperlukan untuk
melengkapi kekurangan yang ditemukan agar
kinerja spektrometer gamma selalu terkendali.
PENDAHULUAN
Pusat Reaktor Serba Guna (PRSG)
mempunyai
spektrometer
gamma
yang
pengoperasiannya menjadi tanggung jawab
subbidang Pengendalian Daerah Kerja (PDK). Alat
tersebut terletak di laboratorium spektrometri
gamma Bidang Keselematan dan dipergunakan
untuk menunjang analisis data-data keselamatan
radiasi PRSG. Detektor yang digunakan adalah
detektor germanium kemurnian tinggi (High-Purity
Germanium, HPGe) jenis closed end coaxial
dengan effisiensi 10 %. Detektor ini dipergunakan
sejak tahun 2005 (telah beroperasi selama 8 tahun),
sebelumnya menggunakan jenis detektor yang sama
tetapi telah mengalami kerusakan. Detektor
dioperasikan pada tegangan kerja atau High Voltage
Power Supply (HVPS) 3000 Vdc sesuai
rekomendasi pada sertifikat dengan FWHM 1,69
keV dan FWTM 3,06 keV pada energy 1332,5 keV
dari sumber Co-60.
HVPS pada spektrometer gamma berfungsi
untuk memberikan (mensuplai) tegangan tinggi
pada detektor agar terjadi medan listrik (reserve
biased) sehingga terbentuk daerah intrinsik
(depletion region) pada detektor. Radiasi gamma
yang berinteraksi dengan detektor HPGe pada
daerah intrinsik akan terbentuk electron dan hole
(ion negative/electron dan ion posistif/hole). Oleh
karena pengharuh medan listrik dari HVPS detektor
maka electron (ion negatif) akan bergerak menuju
elektroda positif dan hole (ion positif) akan
bergerak menuju elektroda negatif sehingga dapat
mengahsilkan beda potensial (pulsa listrik) yang
dapat diamati oleh panca indera manusia.1]
Setiap detektor Hp Ge mempunyai HPVS
yang berbeda. Rekomendasi tegangan operasional
HVPS detektor pada umumnya tertuang pada
sertifikat spesifikasi detektor. Besarnya tegangan
operasional HVPS detektor yang direkomendasikan
biasanya dibawah batas tegangan maksimum
detektor. Apabila detektor dioperasikan pada daerah
tegangan maksimum maka pada detektor akan
terjadi arus bocor (leakage curret) dan dapat
berakibat detektor rusak. Pada saat detektor masih
baru HVPS yang di rekomendasikan merupakan
daerah opersional HVPS yang paling optimum,
yaitu pada tegangan kerja yang jauh dari arus bocor
dan menghasilkan resolusi detektor yang paling
baik. Resolusi detektor adalah kemampuan detektor
untuk membedakan dua puncak energi radiasi
gamma yang berdekatan. Ukuran resolusi detektor
dinyatakan dengan lebar setengah tinggi maksimum
spektrum yang sering ditulis sebagai FWHM (Full
Width Half Maximum). Sebagai fungsi waktu
operasi detektor, kemampuan detektor akan
menurun. Sebagai gambaran apabila pada saat
Nugraha Luhur, dkk
TEORI
A.
Spektrometer Gamma
Spektrometer gamma adalah suatu alat yang
dapat digunakan untuk melakukan analisis zat
radioaktif yang memancarkan radiasi gamma.
Setiap radionuklida mempunyai tenaga tertentu dan
bersifat spesifik. Hal ini digunakan sebagai dasar
dalam analisis secara kualitatif. Analisis secara
kuantitatif dilakukan berdasarkan nilai cacahan dari
spektrum yang dipancarkan. Sebelum digunakan
dalam pengukuran, terlebih dahulu sistem
spektrometer gamma dikalibrasi dengan sumber
standar untuk menentukan hubungan antara nomor
salur dan energi gamma (keV). Agar dapat
mengidentifikasi isotop radioaktif, spektrometer
gamma dilengkapi dengan suatu perangkat lunak
untuk kalibrasi dan mencocokkan puncak- puncak
energi foton (photo peak) dengan suatu pustaka data
nuklir.
Spektrometer gamma terdiri dari detektor
HPGe beserta Pre-amplifier, modul elektronik
HVPS, Modul elektronik Amplifier dan sebuah
interface (modul elektronik) yang disebut Analog
Digital Converter - Multi Channel Analyzer (ADCMCA). Saat ini rangkaian elektronik, catu daya
60
STTN-BATAN
SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
tegangan tinggi (HVPS) dan rangkaian ADC-MCA
dipasaran telah dibuat secara terintegrasi pada
onboard slot komputer.
SistemSpektroskopy:
Maestro-32
MCA emulator for
Microsoft Windows
98, 2000. NT, and XP
tegangan tinggi searah (Direct Current, DC) untuk
memberikan (mensuplai) tegangan tinggi pada
detektor agar terjadi medan listrik (reserve biased)
sehingga terbentuk daerah intrinsik (depletion
region) pada detektor. Pada prinsipnya modul
elektronik HVPS terdiri dari bagian osilator, driver,
trafo tegangan tinggi, tegangan regulasi/tegangan
referensi, penyearah, pengganda tegangan, dan
penguat arus untuk indikator penunjuk. Radiasi
gamma yang berinteraksi dengan detektor HPGe
pada daerah intrinsik akan terbentuk electron dan
hole (ion negatif/electron dan ion posistif/hole).
Oleh karena pengharuh medan listrik dari HVPS
detektor maka electron (ion negatif) akan bergerak
menuju elektroda positif dan hole (ion positif) akan
bergerak menuju elektroda negatif sehingga dapat
mengahsilkan beda potensial (pulsa listrik). Luas
daerah intrinsik pada detektor dipengaruhi oleh
medan listrik yang berasal dari sumber tegangan
tinggi (HVPS). HVPS pada daerah kerja detektor
merupakan daerah opersional HVPS yang paling
optimum, yaitu pada tegangan kerja yang jauh dari
arus bocor (leakage curret) dan menghasilkan
resolusi detektor yang paling baik. Apabila detektor
dioperasikan pada daerah tegangan maksimum
maka pada daerah intrinsik detektor akan terjadi
arus bocor dan dapat berakibat detektor tidak dapat
lagi mendeteksi radiasi gamma atau dengan kata
lain detektor sudah tidak mempunyai daerah
intriksik. Untuk menjaga daerah intrinsik pada
detektor tetap berada pada kondisi yang optimum
maka perlakuan pemberian HVPS ke detektor harus
selalu terkendali. Sebagai fungsi waktu unjuk kerja
detektor dapat menurun. Penurunan unjuk kerja
dapat dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu:
pada detektor terjadi perubahan suhu yang
drastis misalnya kehabisan pendingin nitrogen
cair dan langsung diisi kembali
Suplai tegangan tidak stabil biasanya berasal
dari tegangan yang tidak stabil dari PLN
sementara
sistem
spektrometer
tidak
dilengkapi dengan peralatan penstabil
tegangan
Pemberian HVPS pada detektor dilakukan
tidak secara bertahap atau dengan kata lain
menaikkan HVPS terlalu cepat.
Suplai dari HVPS mati dan hidup secara
mendadak sementara sistem spektrometer
tidak dilengkapi dengan peralatan pengaman
tambahan, sehingga detektor dapat langsung
menerima HVPS yang tinggi.
Power Supply:
Mini Bin dan Power Supply ORTEC 4001M
Amplifier TENNELEC TC 244
High Voltage TENNELEC TC 950
Gambar 1. Sistem Spektrometer Gamma PRSG
B.
Detektor HPGe
Pada prinsipnya detektor radiasi adalah
sebagai media pengubah (tranducer) radiasi
menjadi pulsa listrik agar dapat diamati oleh panca
indera manusia. Detektor germanium kemurnian
tinggi (High-Purity Germanium, HPGe) merupakan
detektor zat padat dengan bahan dasar semikonduktor. Bahan semi konduktor adalah bahan
yang mempunyai elektron terluar (elektron valensi)
berjumlah 4 buah. Bahan yang mempunyai elektron
valensi 4 dan dapat di pergunakan sebagai bahan
detektor radiasi adalah Germanium (Ge) dan
Silikon (Si). Detektor HPGe banyak dipergunakan
dalam spektrometri gamma karena mempunyai
resolusi paling baik untuk periode saat ini. Resolusi
detektor HPGe berkisar antara 1,8 keV sampai
dengan 2,2 keV pada energi 1332,50 keV.1]
Detektor semi-konduktor kemurnian tinggi seperti
detektor HPGe mempunyai daerah depletion region
(daerah intrinsik). Resolusi detektor HPGe dapat
selalu berada pada kondisi optimum apabila
detektor berada pada suhu yang rendah. Untuk
menjaga hal tersebut detektor HPGe di letakan pada
sebuah tabung yang berisi nitrogin cair yang
berfungsi untuk menjaga agar ditektor selalu pada
suhu yang rendah. Apabila terdapat radiasi gamma
yang masuk ke dalam daerah intrinsik ini maka
akan terbentuk pasangan electron (ion negatif) dan
hole (ion positif). Oleh karena pengaruh medan
listrik dari HVPS maka electron akan bergerak
menuju ke elektroda positif dan hole akan bergerak
menuju ke elektroda negatif. Pada ujung-ujung
elektroda akan terjadi perubahan beda potensial
yang menghasilkan pulsa listrik. Tinggi amplitudo
pulsa yang dihasilkan sebanding dengan tenaga
foton gamma yang berinteraksi dengan detektor.
Pulsa yang dihasilkan langsung diterima oleh
penguat awal (Pre-Amplifier) jenis peka terhadap
muatan yang melekat pada detektor.
Hal tersebut dapat menurunkan unjuk kerja
detektor HPGe sehingga daerah kerja HVPS
detektor tidak lagi pada daerah kerja yang
semestinya dan cenderung mengalami penurunan.
C.
High Voltage Power Supply (HVPS)
High Voltage Power Supply (HVPS)
merupakan rangkaian elektronik yang menghasilkan
STTN-BATAN
61
Nugraha Luhur, dkk
SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
yang masih dapat diterima adalah 2 2]. Apabila nilai
Gauss Ratio lebih besar dari pada 2 maka sistem
spektrometer gamma secara hardware perlu
diperiksa lebih teliti mulai dari HVPS, Amplifier
dan ADC-MCA. Nilai FWHM dan FWTM di
tentukan pada energi 1332,5 keV dari sumber Co60. Dan sebagian besar program pengolah data dari
sistem spektrometer telah dapat menampilkan nilai
FWHM dan FWTM ini secara otomatis di dalam
layar monitor.
D.
Resolusi Detektor
Resolusi detektor adalah kemampuan
detektor untuk membedakan dua puncak energi
radiasi gamma yang berdekatan. Ukuran resolusi
detektor dinyatakan dengan lebar setengah tinggi
maksimum spektrum yang sering ditulis sebagai
FWHM (Full Width Half Maximum). Ilustrasi
FWHM ditunjukkan pada Gambar 2 di bawah ini.
C
CACAH
METODOLOGI
G
F
E
A
D
Secara keseluruhan penelitian ini dilakukan
dalam beberapa tahapan, antara lain: setting
peralatan, kalibrasi energi, pengukuran sumber Co60 dengan variasi HPVS, analisa pengukuran dan
analisa resolusi energi yang optimum.
B
TENAGA
Gambar 2. Ilustrasi penentuan FWHM
A.
Setting Peralatan
Perangkat spektrometer gamma yang
digunakan terdiri sebuah detektor semikonduktor
HPGe model closed end coaxial dengan preamplifier yang langsung terangkai pada detektor
sehingga dapat mengurangi gangguan pulsa yang
timbul. Perangkat tersebut dirangkai dengan sebuah
modul elektronik HVPS model TC-950, modul
elektronik Amplifier model TC-244 kemudian
dihubungkan ke rangkaian ADC-MCA model
TRUMP PCI 8K yang telah pasang pada slot sebuah
PC (Personal Computer). Pengaturan Amplifier
yaitu Shaping Time diatur pada 4 µs, BLR (Base
Line Restorer) pada posisi auto, dan PUR (Pile Up
Rejection) pada posisi off. Jarak sumber ke detektor
diatur pada jarak 10 Cm karena aktivitas sumber
pada saat dipergunakan sebesar 0.3 µCi dengan
jarak 10 Cm waktu koreksi waktu mati di bawah 3
% 2]. Tegangan kerja pada modul elektronik HVPS
dioperasikan dengan polaritas positif dan dinaikkan
secara bertahap kemudian dilakukan pencacahan
dan dengan mengamati nilai FWHM dan FWTM.
Waktu pencacahan ditentukan selama 1800 detik,
dengan waktu tersebut diharapkan data pengukuran
yang diperoleh telah memenuhi syarat statistik
pengukuran.
Apabila sebuah spektrum puncak energi
gamma ditarik garis vertikal pada ujung puncak (C)
memotong garis yang menghubungkan kedua kaki
spektrum (AB) di D maka CD adalah tinggi
maksimum. Jika E adalah titik pertengan CD dan
garis FG adalah garis horizontal yang melalui titik
E maka panjang garis FG dinamakan FWHM.
Biasanya FWHM dinyatakan dalam satuan keV.
Resolusi suatu detektor adalah fungsi energi sinar
gamma. Makin tinggi energi sinar gamma makin
rendah resolusi detektor atau semakin lebar FWHM.
Ukuran FWHM detektor secara konvensi
internasional di tentukan pada energi 1332,5 keV
dari sumber Co-60. Sebagian besar program
pengolah data dari sistem spektrometer telah dapat
menampilkan nilai FWHM ini secara otomatis di
dalam layar monitor.
E.
Gauss Ratio
Untuk melihat apakah bentuk spektrum
berbentuk Gaussian harus dinilai dengan Gauss
Ratio. Bentuk Gaussian adalah bentuk spektrum
puncak energi sebagai akibat proses random radiasi
yang tunduk pada kaidah statistik dengan fungsi
agihan normal yang dikenal banyak orang dengan
istilah bentuk Gaussian. Sedangkan Gauss Ratio
adalah suatu nilai yang menunjukkan bentuk
puncak energi spektrum telah mengikuti bentuk
Gaussian. Parameter ini ditentukan dengan
membandingkan lebar puncak pada sepersepuluh
tinggi puncaknya yang dikenal istilah FWTM (Full
Width Tenth Maximum) terhadap nilai FWHM.
Ilustrasi nilai FWTM seperti pada ilustrasi nilai
FWHM, yaitu apabila pada FWHM merupakan nilai
lebar pada setengah puncak kalau FWTM
merupakan nilai lebar pada sepersepuluh puncak.
Nilai Gauss Ratio ideal bernilai 1,823 sedangkan
untuk spektrum dari sistem spektrometer gamma
Nugraha Luhur, dkk
B.
Kalibrasi Energi
Kalibrasi energi menggunakan sumber
standar Ba-133, Cs-137 dan Co-60 yang sudah
diketahui parameter fisisnya seperti energi gamma
dan intensitas. Untuk kalibrasi energi digunakan
pada energi 81 keV, 356.01 keV, 661.67 keV,
1773,22 keV dan 1332,5 keV. Coarse Gain
Amplifier disetel pada posisi 20 dan Fine Gain
Amplifier disetel pada posisi 11,56. Penyetelan
Amplifier ini dibuat sedemikian rupa sehingga
puncak energi Co-60 1332,5 keV berada pada
62
STTN-BATAN
SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
nomor Channel 1332 untuk memudahkan
pengontrolan pada layar monitor. Sedangakan
energi 81 keV dari sumber Ba-133 diatur pada
nomor Channel 81 menggunakan fasilitas ADCZERO yang telah tersedia di software MCA
MAESTRO-32. Dari ke lima energi dapat dibuat
kurva energi fungsi nomor Channel.
interval 100 Vdc. Kenaikan HPVS dihentikan jika
nilai FWHM ada kecenderungan naik.
D.
Analisis Pengukuran
Pengukuran untuk masing-masing tahapan
variasi perubahan HVPS dilakukan sebanyak 20 kali
pengukuran. Data ini diperlukan untuk menilai
apakah pada kondisi tersebut telah memenuhi syarat
statistik pengukuran. Data tersebut dipergunakan
untuk mengamati kestabilan pengukuran melalui
pengamatan posisi channel pada energy 1332.50
keV, nilai FWHM dan nilai FWTM.
C.
Pengukuran sumber Co-60
Pengukuran sumber Co-60 di fokuskankan
pada energi 1332,5 keV dan dengan waktu
pencacahan selama 1800 detik. Penyetelan waktu
pencacahan menggunakan live time sehingga waktu
mati detektor (dead time) dapat terkoreksi secara
langsung. Dari pengukuran diperoleh data spektrum
kemudian dilakukan analisis untuk memperoleh
data pencacahan spektrum energi 1332,5 keV, nilai
FWHM, nilai FWTM dan posisi no channel puncak
pada energi tersebut. Data pencacahan spektrum
yang diperoleh dari pengukuran sumber tersebut di
atas adalah luas spektrum pada puncak energi
gamma 1332,5 keV. Pengukuran dilakukan dengan
variasi HVPS mulai 500 Vdc bertahap naik dengan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari data penelitian diperoleh hasil berupa
spektrum pencacahan. Spektrum pencacahan ini
harus diolah ke dalam angka yang dapat
menginformasikan jumlah cacahan, nilai FWHM,
nilai FWTM dan informasi lainnya karena pada
program software MAESTRO 32 belum dapat
menampilkan informasi tersebut secara otomatis.
Contoh pengolahan data spectrum dikonversi ke
dalam angka ditunjukkan pada Tabel 1 dan
Gambar 3.
Gambar 3. Contoh Spektrum hasil pengukuran dan data hasil pengolahan
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
HVPS
(Volt)
1
500
700
900
1100
1300
1500
1700
1900
2100
2300
2400
2500
2600
2630
2650
2680
Tabel 1. Data-data pengujian
Rerata Rerata Rerata
Channel
FWHM FWTM Gaus
Centroid
(keV)
(keV)
Ratio
2
3
4
5
3.58
6.94
1.94
1332.25
3.16
6.23
1.97
1332.27
2.93
5.72
1.95
1332.25
2.82
5.39
1.91
1332.31
2.74
5.25
1.92
1332.25
2.72
5.35
1.97
1332.30
2.58
4.91
1.90
1332.33
2.47
4.59
1.86
1332.31
2.31
4.26
1.85
1332.31
2.22
4.13
1.86
1332.31
2.18
3.92
1.80
1332.32
2.13
3.88
1.82
1332.33
2.04
3.67
1.80
1332.26
2.03
3.63
1.79
1332.28
2.02
3.66
1.81
1332.32
2.02
3.61
1.79
1332.31
STTN-BATAN
17
18
19
20
Uji
ChiSquare
6
38.535
36.928
37.374
34.625
34.367
36.221
34.502
33.026
36.898
36.928
34.502
33.687
33.095
30.374
32.042
30.005
2700
2800
2900
3000
2.03
2.09
2.11
2.17
rerata
3.65
3.97
4.01
4.22
1.80
1.90
1.90
1.94
1.874
1332.35
1332.27
1332.33
1332.35
31.001
32.246
30.152
35.981
Gambar 3. Grafik posisi Energi 1332.5 keV
Dari data-data yang ditunjukkan pada Tabel
1 menunjukkan sistem spektrometer gamma masih
stabil hal ini ditunjukkan pada kolom nomor 5
channel centroid dan Gambar 3. Kolom 5 dan
63
Nugraha Luhur, dkk
SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
Gambar 3 menginformasikan bahwa puncak
spektrum energi 1332,5 keV dari sumber Co-60
stabil berada pada nomor channel tersebut dari
pengukuran secara berulang.
Vdc dengan FWHM sebesar 2.02 keV, FWTM
sebesar 3.61 keV dan Gaus Ratio sebesar 1,79.
Sehingga Nilai HVPS sebesar 2680 Vdc dapat
direkomendasikan sebagai tegangan operasional
detektor saat ini karena mempunyai nilai FWHM
yang paling Optimum. Bentuk spektrum dari
pengujian secara keseluruhan dapat dinilai melalui
nilai Gaus Ratio pada kolom 4 Tabel 1 yang
mempunyai nilai rerata sebesar 1,874. Hal ini
menunjukkan bahwa spektrum yang diproses oleh
sistem spektrometer gamma telah mengikuti
distribusi Gauss. Jika nilai Gaus Ratio 1,874 kita
bandingkan dengan rekomendasi yang diberikan
oleh Ortec 2] Nilai Gaus Ratio yang masih dapat
diterima yaitu sebesar 2 maka nilai rerata Gaus
Ratio yang diperoleh dalam pengujian ini masih
dalam batas yang masih dapat diterima. Jika hasil
pencacahan di uji dengan Tabel 2 Chi-Square untuk
20 data pengukuran dengan x2 terendah sebesar
30,005 dan terbesar 38,535 yag ditunjukkan pada
kolom 6 Tabel 1 berada diantara X2.050 dan X2.010
hal ini berarti bahwa data yang diperoleh
mempunyai tingkat kepercayaan 90 % sampai
dengan 95 %. 3].
Gambar 4. Grafik Tegangan Kerja Detektor fungsi
FWHM
Dari Gambar 4 ditunjukkan besarnya nilai
FWHM (Resolusi Detektor) terhadap perubahan
HVPS yang menunjukkan bahwa nilai FWHM
terkecil 2.02 keV terjadi pada HVPS 2650 Vdc dan
2680 Vdc. Dengan melihat nilai FWTM pada
kolom 3 dan nilai Gaus Ratio pada kolom 4 maka
nilai terkecilnya terjadi pada HVPS 2680 Vdc,
sehingga nilai optimum terletak pada HVPS 2680
Table 2. Distribusi Chi-Square
Dari uarain diatas dapat dilihat bahwa
pengujian yang telah dilakukan telah memenuhi
syarat pengukuran secara spektrometri nuklir.
Sehingga HPVS 2680 Vdc dengan FWHM 2.02 dan
FWTM 3,61 keV yang telah diperoleh dapat
dipergunakan
untuk
rekomendasi
tegangan
operasional HVPS yang baru. Jika dibandingkan
Nugraha Luhur, dkk
dengan tegangan operasional pada saat detektor
baru yaitu sebesar 3000 Vdc, 2] telah mengalami
penurunan. Pada tegangan kerja diatas detektor
2700 Vdc FWHM cenderung mengalami kenaikan,
pada tegangan kerja 3000 Vdc nilai FWHM sebesar
2.17 keV. Hal ini menunjukkan bahwa pada
tegangan kerja 3000 Vdc spektrum yang diperoleh
64
STTN-BATAN
SEMINAR NASIONAL IX
SDM TEKNOLOGI NUKLIR
YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013
ISSN 1978-0176
tidak pada kondisi yang optimum dan Jika detektor
dipaksakan beroperasi tidak pada kondisi yang
optimum dapat merusak daerah intrinsic yang
berarti detektor dapat mengalami kerusakan.
Penurunan dapat diakibatkan oleh beberapa hal
seperti detektor pernah mengalami kehabisan
pendingin nitrogen cair pada saat hari libur kerja
sehingga pengisian noitrogen terlambat, suplai
tegangan sistem spektrometer mati dan hidup
dengan mendadak akibat kegagalan dari sistem catu
daya listrik tak terputus PRSG. Kejadian tersebut
tidak mengakibatkan detektor rusak seketika tetapi
dapat menurunkan kinerja detektor. Akan tetapi jika
kejadian-kejadian tersebut terjadi berulang maka
dapat berakibat detektor rusak. Untuk menguragi
dan menekan kejadian yang dapat mempengaruhi
unjuk kerja sistem spektrometer gamma, maka telah
dilakukan beberapa langkah yaitu dengan
menambah pengaman pada suplai tegangan sistem
spektrometer, sehingga detektor tidak menghalami
kenaikan HVPS secara mendadak. Di berlakukan
kartu kendali berkenaan dengan periode pengisian
pendingin nitrogen cair. Dibuat petunjuk teknis dan
diberlakukan pengujian HVPS secara berkala setiap
satu tahun sekali. Langkah-langkah tersebut
direkomendasikan untuk meningkatkan kinerja
sistem spektrometer gamma dan memperpanjang
usia detektor khususnya serta memperpanjang
sistem spektrometer gamma saecara keseluruhan.
KESIMPULAN
Dari evaluasi yang dilakukan maka dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
Tegangan kerja Detektor HPGe telah mengalami
penurunan kinerja optimumnya yang pada awalnya
beroperasi pada 3000 Volt dengan FWHM 1,69
keV dan FWTM 3,06 keV menjadi 2680 Vdc
dengan nilai FWHM optimum sebesar 2.02 keV dan
FWTM 3,61 keV.
DAFTAR PUSTAKA
1.
2.
3.
Susetyo, W., (1988), Spektrometri Gamma
dan Penerapannya Dalam Analisis Pengaktifan
Neutron, Yogyakarta, Universitas Gajah Mada
Press.
EG
& GORTEC,”Operator’s
Manual
Spectrometer Gamma EG & G ORTEC ”,
USA.
Chatherine M.Thompson, Table of percentage
points of the x2 distribution, Biometrika, Vol.
32 1941
STTN-BATAN
65
Nugraha Luhur, dkk