I dan II RADIOFARMASI

RADIO FARMASI
1
Daftar pustaka Radio Farmasi
 Marcia Hartman, M.S. 2005, University of California.
Davis Medical Center The Role of the Medical
Physicist in Preparing for Radiation Disasters
 Williams and Wilkins. 1994, The Essential Physics of
2
Medical Imaging, Baltimore
 IAEA 2007,training material on radiation protec tion
in diagnostic and interventional radiology, X ray
production
 Nahla S. Barakat 2008,Design and safety handling,College of
Pharmacy, King Saud University
 Abdul Jalil Amri Arma 2004, Zat Radio Aktif Dan
Penggunaan Radio Isotop Bagi Kesehatan
 Hobart H, Lyne L,M.Jr.John A.D, Frank. A.S.Jr. 1988
Instrmental Method of Analysis, Radiochemical Methods,
(398-4210, Ward Wood Publishing co. USA.
Materi Kuliah Radio Farmasi
hari ini (Ke I dan ke II)
A PENDAHULUAN:
B. PELURUHAN SINAR RADI AKTIF
C. CIRI SINAR RADIOAKTIF GAMMA
D. KECEPATAN PELURUHAN RA
E. SINAR X
F. SATUAN AKTIVITAS RADIOAKTIF
G. PENGAKTIVAN SUMBER RADIO AKTIF
3
A. PENDAHULUAN
 Radiofarmasi adalah senyawa radio aktif yang
digunakan untuk diagose, pengobatan, terhadap
penyakit manusia dan untuk kepentingan analisis
 Untuk mengenal radiofarmasi harus diketahui
tentang radio aktif dan radio isotop, sehingga
didefinisikan bahwa radio isotop adalah
senyawa atau unsur yang dapat memancar
kan partikel atau radiasi elektromagnetik
dari inti melalui peluruhan radioaktif.
 Dikenal juga dengan radionuclide, karena
memang spesifik memancarkan proton atau
elektron dari dalam inti suatu elemen atau unsur.
4
INTI
Bagian Atom :
Elektron
Proton
Netron
Jumlah proton (Z) sama dengan jumlah elektron
Jumlah netron (N)
Jumlah Nukleon A = Z + N, sehingga dapat ditulis
atau
5
ATOM
6
 Simbol
 Simbol
 Biasanya ditulis N diiringi simbol kimia dan N, A adalah
jumlah massa, dari nukleus, Z adalah jumlah proton
dalam nukleus, sedangkan simbol kimia (nama unsur) N
adalah jumlah netron dalam nukleus.
 Contoh 126 C6, artinya atom C jumlah massa =12 (BA), dan
proton 6, dan neutron 6, tetapi isotop radio aktif C-14,
dapat ditulis 146C8, atau juga ditulis 14C.
 Nuklei dengan jumlah proton sama tetapi jumlah
netron bervariasi disebut isotops, contoh isotop
adalah C-11, C-12, C-13, dan C-14. Dengan proton
masing 6, 6, ;7 dan 8,
7
Istilah Dalam Atom
 Isoton
Adalah unsur(nuklei) yang mempunyai neutron sama, tetapi
protonya bervariasi. Contoh helium 32He1, dan isotop
hidrogen 21 H1, (deuterium).
 Isobars
 Adalah nuklei yang berisi proton mapun netron dengan
jumlah yang sama. Misalnya 3He dan 3H. (tritium).
juga antara 14C dan 14N.
 Beberapa unsur atau nuklei mempunyai berbagai isotop
seperti yang terjadi pada atom karbon, terlihat dalam tabel
berikut.

8
Isotop dari atom karbon

Jml proton
6
6
6
6
6
6
6
6
6
9
Jml.neutron
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Total (A+Z) Katagori
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Sangat tak stabil
Tak stabil
Tak stabil
Stabil
Stabil
Tak stabil
Tak stabil
Tak stabil
Sangat tak stabil
Kadar isotops, berbeda tergantung pada elemennya:
Contoh atom karbon isotop 12C dan 14C, masing-masing
dengan kadar 98,9 %, dan 1.11%., 2H, dan 1H, (99,9% dan
0,1%),14N, dan 15N ( 99,64 % dan 0,36%)
Oksigen 16O, dan 17O,dan 18O, 99,8, 0,04,dan 0,02%)
 Isotop 14C, dapat diproduksi dengan jumlah sangat kecil
menggunakan bombardemen, demkian pula 3H. Unsur yang
penting dalam kepentingan biologis adalah 40K, dan ternyata
ditemukan 0,01%, isotop K ditemukan dalam sistem
kehidupan.
Radio isotop untuk kepentingan penelitian biologis,
pengobatan maupun diagnose dapat dibuat sintetik.
10
 Tabel persentase senyawa isotop dan
massa relatif terhadap 12 C
Unsur
1H
12C
14N
16O
19F
28Si
31P
32S
35Cl
79Br
127I
11
Persen
99.985
98,9
99.64
99.8
100
92.2
100
95.0
75.8
50.5
100
Massa
1.0007825
12.0000
14.00374
15.998405
18.999180
27.979769
30.972063
31.972074
34.968855
78.916344
126.904352
Isotop
2H
13C
15N
17O
18O
29Si
30Si
33S
34S
37Cl
81Br
Persen Massa
0.015
2.014102
1.1
13.03354
0.36
15.000108
0.04
16.999160
0.02
17.999160
4.7
28.973761
3.1
29.73761
0.76
32.967145
4.2
33.967865
24.2
36.965896
49/5
80.916344
B. PELURUHAN RADIO AKTIF
 Peluruhan RA, dan dengan segala tipenya sangat berguna
untuk kepentingan analisis maupun diagnostik dan penelitian
yang menggunanakan larutan yang encer. Peluruhan dibedakan
menjadi:
 a. Peluruhan alfa.
Peluruhan tipe ini terjadi pada usnsur yang berat seperti
uranium dan thorium. Partikel alfa, merupa kan tiruan
helium karena mempunyai dua neutron dan dua
elektron, yang daya tembusnya kecil.
 Radiasi alfa dapat dibedakan dengan radiasi beta,
dengan cara filtrasi yang mengabsorbsi sianar alfa
tetapi membiarkan sinar beta untuk diukur.
12
 Pelepasan alfa = pelepasan helium
 23490Th + 42He,
Thorium yang dihasilkan massa turun 4, dan dengan
nomer atom turun 2 unit. Sinar mudah diukur
karena massa dan muatan besar.
 Sifat yang lain sinar alfa ini sulit menetrasi kedalam
material karena masa dan muatannya. Sehingga
pancarannya tak terus menerus,atau dapat dihalangi
Identifikasi sinar alfa dapat dengan mengukur lamanya atau
panjanggya penetrasi kedalam sebuah meterial terutama dalam
udara.
Sinar alfa tak efektif untuk menghasilkan radio
isotop yang lain, karena daya penetrasi rendah.
238 U
92
13
Peluruhan sinar beta
 b. Peluruhan beta
 Partikel beta mempunyai energi elektronik yang tinggi
(positron), bila radiasi bermuatan negatif dinamakan negatron,
merupakan hasil peluruhan dari neutron yang menghasilkan
proton, negatron dan antineutron.
 Persamaan: N P + -  e. (peluruhan negatron)
Negatron seperti halnya orbital elektron, berada setelah
melepaskan tenaga kinetiknya yang kemudian akan
bersinggungan dengan ion positif sebagai orbital elektron.
Emisi negatron terlihat sebagai berikut:
32P  - + 32S
(peluruhan negatron)
Radio aktif stabil.
14
 Peluruhan beta dapat terjadi pada
+ 13C
RA
stabil
 Positron telah dilepaskan dan telah melepaskan energi
kinetiknya kemudian berinteraksi dengan elektron yang
menghasilkan satu jenis sinar beta dengan tenaga 0,51
MeV.
 Negatron adalah penting dalam perhitungan
scintilation (kedipan atau tetesan ) cairan.
 Dalam sistem biologis, radionukleitide yang penting
adalah 3H, dan 14C, keduanya dapat melepaskan sinar
beta.

15
13N+
 Negatron dan neutron,yang melepaskan sinar beta
mempunyai energi yang dapat dihitung dan dikarakterisasikan
sebagai radio nukleid.
 Spektrum dari energi sinar beta dapat diukur dalam
ploting antara besarnya tenaga yang dipancarkan
dengan jumlah elektron.

16
 Keterangan
 Spektrum peluruhan14C terlihat pada gambar diatas, bahwa
Emaks (jumlah terbesar) untuk peleruhan beta dari 3H berbeda
dengan Emaks untuk 14C. Sehingga dapat digunakan untuk
karakterisasi.
 Emaks untuk 3H= 0,019 MeV, untuk 14 C =0,048, MeV
sedangkan untuk 38Cl =0,481 MeV.
 Braking radiation, adalah fenomena peluruhan sinar beta,
bila negatron melewati ion positif terjadilah interaksi
elektrostatik dan tenaga kinetik negatron hilang yang
dipancarkan sebagai sinar
17
 Pancaran sinar beta menghasilkan partikel dengan yang
terus menerus, diudara tak tertahan dengan energi
terlihat dari nol sampai puncak maksimumnya sehingga
dapat digunakan untuk identifikasi unsur.(slide 13)
 Massa beta hanya sebesar 1/7000, dari partikel alfa, sehingga
lebih mudah membus udara, karena itu tak mudah untuk
dianalisis jalannya sinar.
 Sinar beta diudara sulit diukur karena cepatnya dan mungkin
terjadi penyebaran perambatan. Sehingga dapat
diketahui dengan material penyerabnya seperti
aluminium, untuk menhentikan pancaran sinar
beta yang dinyatakan mg/cm2.
18
 c. Peluruhan gamma
 Peluruhan sinar gamma ditandai dengan pelepasan proton
dengan tenaga tinggi atau dengan panjang
gelombang yang pendek.
 Sinar gamma dalam kondisi tepat dapat diukur dengan cara
perhitungan scintillations,
 Sinar gamma ini dapat diinterferensi oleh sinar alfa maupun
sinar beta, tetapi dapat diatasi dengan filtrasi menggunakan
lempeng tipis dari aluminium.
 Sinnar gamma dapat digunakan untuk analysis berba gai
senyawa kimia terutama logam.
 Gelombang sinar gamma hampir mendekati sinar X, dan sinar
gamma lebih kecil lamdanya.
19
Pembeda sinar radio aktif
 Gambar pancaran RA 
Plat bermutan



Plat bermutan
Saluran panjang
Logam Pb
20
Dibuat dalam sistem tertutup dan hampa
C. CIRI SINAR RADIOAKTIF GAMMA
 Sinar gamma mempunyai daya penetrasi yang tinggi, berbeda
dengan sinar alfa dan beta bila menumbuk materi akan
kehilangan tenaganya, dan kembali ke tingkat dasar.
Sedang sinar gamma dapat menembus mater/logam
dan dapat melepas kan sinar gamma dari logam
bersangkutan
 Artinya sinar gamma dapat dihasilkan oleh peluruhan alfa
dan beta yang kembali ke tingkat dasar (relaksasi
nukleus), sehingga berbeda dengan sinar X, yang
merupakan hasil relaksasi dari elektronik
 Seperti halnya sinar gamma masing-masing unsur
sangat khusus sehingga dapat digunakan untuk
identifikasi.
21
 Sinnar gamma yang berinteraksi dengan material, dapat
kehilangan energinya dengan tiga cara:
 a). Tenaga sinar gamma akan hilang terabsorbsi oleh elektrom
atom yang terkena sinar gamma, misalnya pada K terutama
untuk sinar gamma berenergi rendah, sehingga
menimbulkan fotoelektrik
 b). Semua tenaga sinar gamma dikonsumsi oleh elektron yang
terradiasi tetapi tidak ikut memnambah energi elektron
sehingga dinamakan Compton effect
 c). Bila sinar gamma foton, mempunyai energi yang
cukup tinggi (minimal 1,02 MeV), akan
memungkinkan terjadi sepasang elektron dan
positron dalam lingkungan sekitarnya.
22
Stabilitas RA
1. Kapan suatu isotop stabil, dan mengapa ada yang tidak stabil?
Radioakti isotope    Akirnya dapat jadi Isotop yang stabil
“RULES”
A. Semua inti yang > 84 protons tidak stabil,(nukleus terlalu
besar, terlalu banyak proton)
B. Sangat Stabil: Atom dengan jumlah elektron 2, 8, 20, 50, 82
or 126
C. Isotop den gan Proton=Neutron lebih stabil
Belt of stability
80 unstable
# of
neutrons
unstable
23
0
# of protons
D. KECEPATAN PELURUHAN RA
 Kecepatan peluruhan nukleus adalah tetap dan kataristik
untuk setiap nukleus.
 Proses kimia kecepatan peluruhan tak tergantung pada
suhu, aturan aksi masssa, dan parameter lain yang
umumnya berpengaruh pada perubahan kimia dan
fisika senyawa kimia
 Peluruhan RA mengikuti order pertama, sepeerti kecepatan
RA tergantung dari kadar nukleus RA yang dirumuskan:
dN
— = N
(2)
dt
24
Proses Peluruhan

32P
128I
= 14.3 hari
`
-1,71 MeV
(25 menit)
-2,12
-
MeV
32 S
24
128Xe
Na(15,0) Hr.
-2,75
56
MeV
-1,39
MeV
1,37 MeV
24 Mg
25
Mn(2,58Hr)
-2,85 MeV
50%
-
1,811 MeV
29%
56
Fe
2,110 MeV
15%
Tabel t1/2 elemen yang penting dalam Biologis
 Tabel
Nukleid
131I
135I
32P
59F
35S
22Na
t1/2
8,05 Hari
60 hari
14,28 hari
45,6 hari
87,9 hari
2,62 tahun
Nukleid
60Co
3H
90Sr
11C
14C
36Cl
63Ni
t1/2
5,26 th
12,6 th
27,7 th
20,3 th
5730 th
3,08 x 105 th
92 TH.
 T1/2 untuk yang pendek dapat digunakan pengukuran
peluruhan mengukur satu pereiode.
26
 Untuk senyawa yang t1/2 sangat panjang menggunakan
persamaan 3.
 Satuan lain yang lebih kecil dari Curie adalah:
 Milli Curie ( mCi) =3,70 x 107, dps =2,220x109 dpm
 Mikro Curie(Ci) = 3,7 0x104 dps =2,220x106 dpm
 Nano Curie(nCi) = 3,7 0x101 dps =2,220x103 dpm
 Piro Curie(pCi) = 3,7 0x10-2 dps =2,220x100 dpm
 Piko Curie (pCi) sering dituliskan Ci, (mikro mikro Curi).
 Satuan ini untuk menyatakan radioaktivitas yang sangat kecil
misalnya air murni
27
E. SINAR X
 Sinar X didefinisikan sebagai sinar elektro magnetik
dengan gelombang pendek, yang dihasilkan decelation
dengan elektron bertenaga tinggi, atau dengan
terjadinya transisi elektronik bagian dalam ke orbital
yang lebih luar, dan kembalinya ke orbital yang lebih
dalam akan memancarkan sinar X
 Panjang gelombang sinr X antara 10-5 sampai 100 A0 atau
antara 0,1A0 sampai 25 A0
 Sumber Sinar X diproduksi secara terus menerus
atau teputus-putus.
 Spektra yang berkelanjutan dari sumber dengan
pemanasan katode yang melepaskan dan menembaki elektrode, yang besarnya sampai 100kV,
28
Terjadinya sinar X
Tenaga
29
Spektrogram sinar X
 Karena tabrakan tersebut tenaga dari berkas dapat terkonversi
menjadi sinar X ang menjadi sinar yang tak putus (spektrum
tak terputus)
30
 Rumus dari energi foton hasil pelepasan dari elektron ke
kenitik nol, pada tumbukkan tunggal dirumuskan:
hc
h0= — = Ve
(1)
o
Ve adalah tenga yang terjadi dipancarkan dan muatan elektron.
Atau energi dari semua elektron dalam berkas elektron.
h =tetapan Plank, c= kecepatan cahaya,
0 adalah frekuensi maksimum dari radiasi yang ditimbulkan
pada tenaga sebesar V. Sedangkan o adalah panjang
gelombang yang rendah pada radiasi dalam keadaan
terkecil. (limit). Rumusan korelasi ini dinamakan
Hukum Duane-Haunt.
h0 0
o = hc c
Kalau semua tetapan dimasukan maka o = 12398 Ao
31
Karasteritik dari sinar X
 Pada slide 23, terlihat hasil bombardemen molibdenun,
menghasilkan emisi garis pada 0,63 Ao dan 0,71A0. Juga
terjadi pada panjang gelobang 4 sampai 6 A0.
 Molibdenun adalah salah satu contoh unsur dengan no. Atom
lebih besar dari 23, mempunyai dua seri sepektra.
 Pada lambda pendek dinamakan seri K dan yang lain
dinamakan seri L. Elemen yang mempunyai nomer atom
lebih kecil dari 23 hanya akan menghasilkan emisi K,
sedangkan yang lebih besar akan meng hasil kan seri K dan L.
 Berbeda dengan wolframat atau tungstat (42), tak
menghasilkan spektra dari 0,1-1,0 Ao, walaupun diberi tenaga
50 kV Tetapi akan muncul pada K (0,18-0,21) bila 70 kV. (
slide 23)
32
Tabel panjang gelombang sinar X beberapa elemen
Unsur
No. Atom Seri K
Seri L
 Unsur No. Atom
Ao
 Ao
 Ao
 Ao
Na
11
11.909
11,617
K
19
3,742
3,454
Cr
24
2,290
2,085
21.714
21.323
Rb
37
0,926
0,829
7,318
7,073
Cs
55
0,401
0.355
2,892
2,683
W
74
0,209
0,184
1,476
1,282
U
92
0,126
0,111
0,911
6.720
33
F.
SATUAN AKTIVITAS RADIOAKTIF
 Curie (Ci) adalah satuan standard dari radoaktivitas, yang
diadefisikan:
Ialah jumlah elemen atau unsur radioaktif dapat
menghasilkan 1 g radium 226 tiap sekon (detik).
Pada th 1950, difinisi satu Curie adalah 3,700 x 1010 selama
satu sekon (dps), atau 2,220 x 1012, (dpm), yang diadopsi
dari Internasinal Union of Pure and Applied
Chemistry (IUPAC), dan Internasional Union of Pure
and Applied Physics (IUPAP).
Satuan tersebut merupakan satuan mutlak dari proses
disntregasi elemen (atau peluruhan RA).
34
 Untuk senyawa yang t1/2 sangat panjang menggunakan
persamaan 3.
 Satuan lain yang lebih kecil dari Curie adalah:
 Milli Curie ( mCi) =3,70 x 107, dps =2,220x109 dpm
 Mikro Curie(Ci) = 3,7 0x104 dps =2,220x106 dpm
 Nano Curie(nCi) = 3,7 0x101 dps =2,220x103 dpm
 Piro Curie(pCi) = 3,7 0x10-2 dps =2,220x100 dpm
 Piko Curie (pCi) sering dituliskan Ci, (mikro mikro Curi).
 Satuan ini untuk menyatakan radioaktivitas yang sangat kecil
misalnya air murni
35
Interaksi antara neutron dan elemen/unsur
 Sumber neutron untuk aktivasi RA dapat diperoleh dari
beberapa cara:
 1). Menggunakan peluruhan RA yang mempunyai t1/2 yang
hanya mengeluarkan proton dan elektron. Dapat dilakukan
dengan baik dalam reakstor bila mempunyai tenaga sebesar
1 keV. (untuk yang lamban), sedangkan yang cepat
digunakan tenaga lebih besar hampir 0,5 MeV.
 2). Dengan penggunaan pemansan, neutron yang
dikeluarkan sebesar 0,025 eV.Yang banyak digunakan,
Terutama untuk kepentingan analisis, dengan arus sebesar
1011 sampai 1014 n/cm2secon. Dapat menganalisis
unsur dengan kadar 10-3 – 10 g
36
Irradiasi unsur
 Cara: memberikan irradiasi kedalam reaktor yang menggunakan
larutan encer misalnya air, atau dutereum oksida. Sehingga
terjadinya interaksi ada dua hal.
 1. Penangkapan neutron:
+ 10n  2411Na +  dapat juga ditulis

( n, ) 2411Na , produk penangkapan ini tak stabil
berubah jadi:
 2. Pelepasan Radiasi
 2411Na  2412Mg + 
37
23 Na
11
23 Na
11
CARA AKTIVASI RA (MENGHASILKAN RA)
 Bila unsur atau elemen diekspose (irradiasi) pada sebuah
aliran neutron maka kecepatan terjadinya unsur radioaktif
dirumuskan:
dN*
——= N
( 7)
dt
 dN*/dt adalah kecepatan pembetukan RA suatu elemen,
dalam nukleus tiap sekon, N adalah target dari suatu atom, 
= fluks atau berkas aliran neutron purata tiap cm2/sekon.
Dan  kemampuan penang kapan dari target atom
cm2/atom.
38
 Radio aktif yang terbentuk dapat mengalami peluruhan yang
dirumuskan:
 -dN*
——= N*
(8)
dt
 Persamaan tersebut berlaku dalam keadaan pancaran neutron
yang seragam sehingga kalau digabungkan dengan partikel
yang aktif terjadi persamaan:
dN*
—— = N
(9)
dt
net
Bila persamaan dalam diintregrasikan dari 0 dari t:
N* =—— [ I-exp - t)]
(10)
39
Faktor kejenuhan
 Rumus baru: dengan cara masukan t1/2 = 0,693/ maka`
 N* = 1-ex p - 
(11) (slide 24)
 Maka akir dari radiasi dari N* sesuai dengan
N* = 
Kalau harga 1-exp - 
=S
maka dapat dituliskan
N* = N S
S dinyatakan sebagai saturation factor (faktor
kejenuhan).
Maka keadaan aktivitas isotop yang dihasilkan dari radiasi dapat
digambarkan sebagai berikut:
40
Efek dari aliran netron pada aktivitas sampel

41
Aliran netron tinggi
Unsur yang dapat diaktifkan
 Unsur kimia yang dapat diaktifkan menjadi radio aktif untuk
dianalisis maupun untuk penggunan lain terdapat 69 Unsur.
Antara lain:
 Logam alkali seperti Na, K, Rb, dan Cs.
yang bervalensi 2. Mg, Ca, Sr, dan Ba.
 Logam transisi seperti: Sc, Ti, V, Mn, Co, Ni, Cr, Zn,
Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os,
Ir, Pt, Au.Pb, Bi. Sb,
Logam valensi III, Al, Ga, In,
 Non metal : Si, Ge, Sn, P, As,, P, S, dan halogen sepeti F,
Cl, Br, dan I masih banyak lagi (Skoog 1988)..
42
 Unsur Lain seperti (Oksigen, Nitrogen, Carbon,Yetrium)
dapat digunakan generator aktivasi netron cepat..
 Aktivasi metal ini dapat dilakukan dalam Alloys, archelogical
(dalam tanah), semikonduktor dan sampel biologis, juga pada
batuan, dan air.
 Hasil aktivasi tersebut dapat juga digunakan analisis
kimia forensik. Seperti keracunan As, Hg, Pb.
 Cara ini tanpa melakukan distruksi senyawa, seperti halnya
Atomic absorption Spectroskopy. Hal tersebut sangat
bermanfaat.
 Juga untuk uji kelumit logam dalam polusi.
43
G. PENGAKTIVAN SUMBER RADIO AKTIF
 Analisis Pengaktifan Neutron Cepat (APNC)
 a.) Teori Dasar
 Teknik pengaktifan neutron cepat ditemukan pada tahun
1936 oleh George Hevesy, seorang ahli kebangsaan Hongaria
ketika beliau mencoba menentukan impuritas disporsium dalam
sampel ytrium dengan jalan menembaki sampel tersebut
dengan neutron (Susetyo, 1988).
 Analisis pengaktifan neutron cepat merupakan analisis unsur
berdasarkan reaksi inti antara neutron dengan unsur tertentu
yang stabil yang dapat menghasilkan unsur radioaktif yang
memancarkan radiasi, dan umumnya radiasi gamma.
44
Energi gamma yang dipancarkan oleh radioisotop (inti tidak
stabil) boleh jadi berasal dari jenis reaksi berikut : (n, p) adalah
reaksi neutron menghasilkan proton.
Jenis (n, 2n) adalah reaksi neutron menghasilkan dua
neutron; (n, γ) adalah reaksi neutron menghasilkan
gamma.
Akibat iradiasi neutron pada cuplikan, maka akan terjadi reaksi
nuklir pada cuplikan sehingga sebagian unsur dalam cuplikan
menjadi berubah radioaktif, yang reaksi pengak tifannya
adalah :
125Pb + 1n → 126Pb
126Pb → 126Pb + 
Metode Analisis Pengaktifan Neutron Cepat (APNC) adalah
salah satu metode analisis yang mempunyai kepekaan
(sensitivitas) tinggi dan relatif sangat baik.
45
Metode APNC
 Metode APNC mampu menganalisis banyak unsur kelumit




46
dalam suatu cuplikan dalam satu kali pengukuran sampai
pada orde ppm (1 x 10-6).
Untuk unsur-unsur tertentu pada orde ppb (1 x 10-9) dan
mampu menganalisis unsur kelumit (trace element) suatu
cuplikan secara multi unsur dalam satu kali pengukuran serta
tidak terpengaruh oleh matriks (Susetyo, 1988).
Untuk dapat memahami prinsip kerja dari (APNC),
diperlukan beberapa teori yang mendukung yaitu :
Reaksi inti dan radioaktifitas
Reaksi inti adalah proses interaksi antara inti stabil alamiah
dengan parikel-partikel seperti elektron sehingga dapat
membentuk inti baru.
Reaksi inti
Reaksi inti
Dapat juga terbentuk oleh peluruhan isotop-isotop
tidak stabil. Susunan sebuah inti dapat diubah
dengan cara menembakkan partikel-partikel
berenergi tinggi ke inti sasaran.
Tumbukan yang terjadi antara partikel-partikel berenergi
tinggi dengan inti atom akan mengubah susunan inti tersebut
sehingga terbentuklah inti baru yang berbeda dengan inti
semula (inti sasaran).
 Sedangkan radioaktivitas adalah gejala perubahan keadaan
inti atom secara spontan yang disertai radiasi berupa partikel
atau gelombang elektromagnetik.
Radioaktivitas mengacu pada parikel unsur yang dipancarkan
dari inti sebagai hasil ketidakstabilan nuklir. Inti atom
mengalami perubahan dari satu nuklida menjadi nuklida yang
lain atau dari unsur satu menjadi unsur lain (Susetyo, 1988)
47
Definisi Neutron
Definisi Neutron adalah suatu partikel elementer penyusun inti
atom tanpa muatan listrik.
Maka neutron dilambangkan dengan (0 n1) dan mempunyai
massa diam m n hampir sama dengan massa sebuah proton
yaitu sebesar 1,67492×10-24 gram.
Apabila neutron masuk ke inti dan tinggal didalamnya, maka
akan menimbulkan berbagai reaksi inti, misalnya inti melepas
partikel-γ sehingga akan terjadi reaksi inti (n, γ) artinya
reaksi neutron menghasilkan gamma.
Besar kecilnya energi neutron juga sangat menentu
kan macam interaksi yang terjadi dengan materi.
Ditinjau dari kaitan energi neutron dan
kemungkinan terjadinya interaksi, maka energi
neutron digolongkan menjadi 3 golongan yaitu :
48
Penggolongan Energi neutron
1.Neutron cepat
Neutron cepat merupakan neutron yang dihasilkan dari
pembelahan uranium yang mempunyai energi yang sangat
tinggi pada orde di atas 0,5 MeV. Neutron cepat mempunyai
tampang lintang serapan (cross section) paling kecil artinya hanya
sedikit kemungkinan berinteraksi dengan materi.
 2.Neutron epitermal
Neutron epitermal adalah neutron yang memiliki energi pada
orde antara 0,2 MeV sampai dengan 0,5 MeV.
 3.Neutron termal
Neutron termal adalah neutron yang berada pada orde di
bawah 0,2 MeV. Neutron termal mempunyai tampang lintang
serapan (cross section) terbesar artinya paling banyak
berinteraksi (Susetyo, 1988).
49
Sumber neutron
Berdasarkan energi dan intensitas berkas neutron yang
dihasilkan, terdapat beberapa metode yang digunakan untuk
memproduksi neutron, di antaranya :
Neutron dari reaktor atom
Pada umumnya bahan bakar reaktor atom adalah uranium.
Dalam uranium alam terdapat dua isotop utama yaitu 235U
dan 238U.
 Inti 235U apabila menyerap neutron akan mengalami
pembelahan menjadi dua inti baru sambil melepaskan 2 atau 3
neutron.
Tenaga yang dihasilkan dari pembelahan 235U
berkisar antara 0,1 sampai dengan 20 MeV. Analisis
menggunakan reaktor atom sebagai sumber neutron tidak
dapat dipakai untuk menganalisis unsur-unsur ringan seperti
oksigen dan nitrogen.
50
Neutron dari akselerator
 Akselerator adalah alat pemercepat gerakan partikel yang
dapat menghasilkan partikel dengan energi tinggi.
 Suatu akselerator mempunyai kemampuan untuk mem
percepat partikel-partikel bermuatan dan menumbuk kannya
pada bahan sasaran, dalam tumbukan tersebut terjadi reaksi
inti yang menghasilkan neutron.
 Neutron yang dihasilkan oleh reaksi inti ini adalah neutron
cepat dengan tenaga lebih dari 14 MeV dan neutron
yang dihasilkan oleh akselerator adalah neutron cepat dan
dapat dikatakan bertenaga tunggal (monoenergetik).
 Dengan mempergunakan akselerator sebagai sumber neutron,
unsur-unsur ringan seperti nitrogen dan oksigen
dapat dianalisis.
51
Sumber neutron isotropik
 Reaktor atom dan akselerator adalah sumber neutron yang
mahal sehingga tidak banyak yang memilikinya.
 Lagi pula dua sumber neutron itu sangat besar dan
memerlukan bahan perisai radiasi. Maka untuk menaggulangi
kesulitan tersebut orang mengusahakan pembuatan sumber
neutron yang relative murah dan mudah.
 Sumber neutron isotropik adalah sumber neutron yang
berisi isotop radioaktif dan bahan sasaran, dan. radiasi yang
dipancarkan oleh radioisotop tersebut berinteraksi dengan
bahan sasaran dan menghasilkan neutron (Susetyo,
1988).Inti atom yang tidak stabil (tereksitasi) cenderung akan
menuju ke keadaan stabil.
 Untuk menjadi stabil maka radioisotop tersebut mengalami
disintegrasi atau peluruhan disertai pemancaran energi dalam
bentuk foton-γ dengan energi tertentu.
52
Jumlah pancaran radiasi per satuan waktu yang berasal dari inti
tereksitasi sebanding dengan fluks neutron dan tampang
lintang serapan neutron (Susetyo, 1988).
Dalam suatu proses iradiasi dibutuhkan fasilitas yang
bersesuaian dengan reaksi pengaktifannya, salah satunya adalah
akselerator.
Akselerator generator neutron adalah akselerator unit
produksi neutron melalui proses penggabungan inti ion
deuterium dan tritium yang menghasilkan neutron cepat
dengan energi 14 MeV.
Gambar slide berikut. adalah bagan akselerator gene rator
neutron SAMES Type J-25 150KeV yang ada di PTAPB-BATAN.
Partikel deuterium (2H) ditembakkan kearah sasaran yang
berupa tritium (3H) sehingga terjadi reaksi berikut
4 He + 1 n
 31 H + 4 1H
2
0
53
6

6
3
7
2
5
8
4
1
4
Keternagan
1. Sumber tegangan tinggi
2. Sumber ion
3.Tabung pemercepat
4. Sistem hampa
54
5. Lensa kuadrupol
6. Tegangan tinggi
lensa kuadrupol
7. Rotating probe
8. Target tritium
Prinsip Dasar Analisis Pengaktifan Neutron Cepat
(APNC).
 Secara sistematis prinsip dasar APNC adalah sebagai berikut :
 1.Cuplikan yang dianalisis diiradiasi dengan menggunakan
suatu sumber neutron. Neutron yang digunakan biasanya
terdapat di dalam reaktor nuklir atau dari generator neutron.
(slide 44)
 Keberadaan neutron di dalam reaktor nuklir dinyatakan dengan
fluks neutron (neutron flux) yaitu banyaknya neutron yang
melalui luasan satu cm2 dalam waktu satu detik.
 2.Pemanfaatan neutron sebagai pereaksi di dalam reaksi nuklir
melalui proses induksi neutron terhadap unsur yang ada di
dalam cuplikan, sehingga unsur tersebut tereksitasi (tidak
stabil) menjadi unsur radioaktif yang kemudian berelaksasi
menjadi unsur stabil dengan memancarkan sinar gamma.
55
Spektrometer Gamma.
 3.Setelah paparan radiasi neutron dianggap cukup, cuplikan
dikeluarkan dari sumber neutron.
 4.Cuplikan tersebut sekarang mengandung unsur-unsur yang
memancarkan sinar-sinar radioaktif. Sinar gamma yang
dipancarkan oleh berbagai unsur dalam cuplikan dapat
dianalisis secara spektrometer gamma (Sunardi, 2004).
 c.) Spektrometer Gamma.
 Sinar gamma (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani
gamma (γ) adalah sebuah bentuk energi dari radiasi
elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas
atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti
penghancuran positron-proton
56
Spektrometer radiasi
 Spektrometer radiasi merupakan suatu analisis sumber radiasi
atau radioisotop dengan mengukur distribusi energi radiasi
dari sumber radiasi atau radioisotop tersebut.
 Untuk
melakukan spektrometer radiasi diperlukan
seperangkat peralatan deteksi dan spektrometer radiasi yang
terdiri dari dua bagian.
 Bagian pertama adalah detektor yang digunakan sebagai
pelacak pancaran radiasi, yang akan menghasilkan besaran
yang lebih mudah diukur dan dilihat.
 Bagian kedua adalah seperangkat alat elektronik pembantu
yang berguna untuk memperkuat dan memproses sinyal
untuk pengukuran (Susetyo, 1988).
57
 Bagan Spektrometer radioaktif gamma
Penganalisa Salur Ganda (MCA)
Detektor
HVBS
PA
Penguat (Amp)
HVBS : High Voltage Bias Supply
PA
: Pre Amp (Penguat Awal)
MCA : Multi Channel Analyzer
Tabung (Cryostat)
Unit Pengolahan Data
58
Detektor spektrometer γ
 Detektor spektrometer γ, menggunakan detektor GeLi
(Germanium Lithium) jenis p-i-n yang dilengkapi dengan
system Cryostat (tabung dengan berisi N2 cair).
1. Apabila suatu sinar-γ mengenai detektor GeLi,
maka dalam interaksi terbentuk pasangan elektronlowongan, pada daerah intrinsik dalam detektor.
Oleh karena pengaruh medan listrik (reverse biased) yang
dikenakan, elektron akan bergerak menuju lapisan-n dan
lowongan akan bergerak menuju lapisan-p. (kulit elektron
pada atom)
Pada ujung-ujung elektroda, elektron dan lowongan akan
mengakibatkan perubahan beda potensial yang menimbulkan
signal pulsa. Signal pulsa yang dihasilkan langsung diterima
oleh penguat awal yang peka terhadap muatan
59
 Gambar Detektor
daerahintrinsik
lowongan
sinar-γ
elektron
Lapisan-n
60
Lapisan p
-
2.Penguat Awal (PA), berfungsi untuk melakukan amplifikasi
awal terhadap pulsa keluaran detektor serta melakukan
pembentukan pulsa pendahuluan.
3. Penguat (Amplifier), berfungsi mempertinggi pulsa
sampai mencapai amplitudo yang dapat dianalisis dengan alat
penganalisis tinggi pulsa.
4. Penganalisa Salur Ganda (Multi Chanel Analyzer),
merupakan gabungan dari penganalisa saluran tunggal (single
channel analyzer) sehingga dapat menyajikan dan menampilkan
seluruh spektrum-γ cuplikan secara bersamaan dalam satu
kali pengukuran.
Penganalisa salur ganda adalah alat yang rumit dan terdiri
atas beberapa bagian seperti :
61
a. Sebuah unit ADC (Analog to Digital Converter) atau lebih
b. Sebuah unit memori.
.
c. Sebuah layar Oscilloscope.
Unit-unit tambahan seperti unit pengolahan data, built
in amplifier, monitor, dan lain-lain.
 5. Sumber tegangan listrik (High Voltage), alat-alat
elektronik disebut power supply.
 Setelah cuplikan di iradiasi dengan neutron cepat,
kemudian dilakukan pencacahan dengan alat
spektrometer gamma sehingga dapat diketahui puncakpuncak energi spektrum dari cuplikan.

62
Sinar gamma yang dipancarkan oleh cuplikan
menyingkapkan data hasil pencacahan (Sunardi,
2004).
Parameter hasil analisis
 Sesuai dengan parameter analisis kutitatif maka
parameter analisis dengan RA mempunyai
kesamaan parameter.
 Ketelian misalnya: dapat mengalami penurunan bila:
a. Ketidak samaam neutron flux yang tidak sama
antara sampel dan standar.
 b. kesalahan dalam perhitungan, penyebarannya,
absorbsinya, dan letak geometriknya.
 Kesalahan tersebut dapat terjadi sam[ai 10 %, tetapi
ketangkasan dan ketelitian para analist dapat
dikurangi menjadi 1 sampai 3 %.
63
Parameter lain pada analisis
 Kepekaan: Bila menganalisis dengan cara aktivasi netron ini
untuk elemen (slide 34), dapat mencapai 10-5 mikrogram
(mcg).
 Dari beberpa elemen tersebut kadang-kadang diperlukan
sampai 50 mcg, (Fe) tetapi untuk europium hanya 10-6 mcg.
 Effiesiency dan recovery, pada analisis radio analisis
tergantung pada sensitivitas dari aktivasinya.
 Faktor lain adalah sensitivitas dari detektor, juga aktivitas
peluruhan dari sampel, antara aktivasi dan penentuan kadar.
 Maka durasi peluruhan sangat menentukan kecepatan analisis
dengan cara aktivasi elektron ini.
64