Laporan Praktikum Koefisien Attenuasi

Pengukuran Koefisien Attenuasi (𝜂) Sinar Gamma dari Bahan Absorber Timbal dan Polyethilene pada Sumber Radioaktif Co-60

I. Latar Belakang
    Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sangat pendek (dalam orde amstrom) yang dipancarkan oleh inti atom yang tidak stabil dan bersifat radioaktif. Stelah inti memancarkan partikel 𝛼 , elektron, positron atau setelah peristiwa tangkapan elektron, inti yang masih dalam keadaan tereksitasi tersebut akan turun ke keadaan dasarnya dengan mamancarkan radiasi gamma. Sinar gamma merupakan sinar radioaktif yang tidak bermuatan sehingga tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet maupun medan listrik, dan daya tembusnya yang paling besar diantara radiasi sinar lain (Ararasasmita, 2002). 
    Maka dari itu sangatlah penting untuk mengetahui besarnya koefisien serapan sinar gamma dengan bantian suatu detektor. Sehingga pada percobaan ini dilakukan dengan tujuan menganalisa grafik hubungan antara ln R / Ro (Intensitas radiasi) dengan ketebalan absorber, dan juga menentukan besarnya koefisien attenuasi dari absorber. 

II. Tujuan
2.1. Menganalisa grafik hubungan antara intensitas dan ketebalan 
2.2. Menentukan koefisien attenuasi (𝜂) sinar gamma oleh absorber berbahan timbal dan polyethilene

III. Dasar Teori
    Salah satu pengukuran yang penting dalam spektroskopi inti adalah pengukuran pulsa listrik yang dihasilkan bilamana radiasi diserap oleh suatu detektor. Amplitudo-amplitudo pulsa yang dihasilkan oleh suatu campuran radiasi dari energi-energi yang berbeda dapat dipakai untuk menentukan spektrum energi dari radiasi yang diserap oleh detektor (Susetyo, 1988). 
    Spektroskopi gamma berhubungan erat dengan teori radioaktivitas. Radioaktivitas merupakan gejala perubahan keadaan inti atom secara spontan yang disertai berupa zarah atau radiasi elektromagnetik. Radioaktivitas merupakan gejala yang sangat berperan dalam perkembangan fisika nuklir (Marsongkohadi, 1983). 
    Terdapat 3 interaksi utama sinar gamma dapat kehilangan energi ketika melewati suatu material. yaitu efek fotolistrik, hamburan compton, dan produksi pasangan. Efek fotolistrik terjadi ketika foton mentransfer seluruh energinya pada material penyerap. Hamburan compton terjadi saat foton datang memberikan sebagain energinya pada atom material penyerap, lalu foton baru yang muncul memiliki frekuensi yang lebih rendah. Produksi pasangan terjadi saat foton datang yang berenergi ≥ 1,02 MeV dapat melakukan materialisasi menjadi pasangan elektron-positron ketika melewati dekat inti, kehadiran inti ini diperlukan supaya kekekalan momentum terpenuhi (Trikasjono, 2006). 
    Dalam semua kasus, energi foton ditransfer pada elektron yang diikuti dengan kehilangan energi terutama disebabkan oleh proses eksitasi atau ionisasi atom dalam penyerap. Pada energi foton yang rendah, efek fotolistrik merupakan mekanisme utama dari kehilangan energi. Pentingnya efek fotolistrik akan berkurangn seiring dengan bertambahnya energi, dan diganti oleh hamburan compton. Dalam unsur ringan, hamburan compton berperan utama pada energi beberapa puluh MeV, sedangkan unsur berat peranan utamanya akan terlihat pada energi 1 MeV. Lebih besar nomor atomic penyerapannya, lebih rendah ketika produksi pasangan mengambil alih mekanisme utama dari kehilangan energi oleh sinar gamma. Dalam unsur berat, energi persilangan ini ialah sekitar 4 MeV, tetapi untuk unsur yang lebih ringan energi itu melebihi 10 MeV. Jadi sinar gamma dalam daerah energi itu biasa terjadi dalam peluruhan radioaktif berinteraksi dengan material terutama melalui hamburan compton (Beiser, 1982). 
    Ketika sinar gamma melewati material, maka sebagian sinar gamma tersebut diserap oleh material. Intensitas dari sinar akan berkurang sebesar : 
Io adalah intensitas awal, x adalah jarak lintasan sinar gamma. Dari persamaan tersebut maka dapat dicari hubungan antara tebal penyerap x yang diperlukan untuk mereduksi intensitas berkas sinar gamma menjadi harga tertentu dinyatakan dalam koefisien attenuasi (𝜂). rasio antara intensitas akhir dengan awal yaitu (Krane, 1992) : 

IV. Metodologi Percobaan
4.1. Alat dan Bahan 
  • Seperangkat alat pencacahan dan detektor geiger Muller ,berfungsi untuk mengetahui cacahan sumber radioaktif 
  • Sumber radioaktif Co-60, berfungsi sebagai sumber radiasi sinar gamma
  • Absorber (Timbal dan Polyethilene), berfungsi sebagai medium penyerap radiasi sinar gamma
  • Stopwatch, berfungsi sebagai pengukuran waktu cacah 
4.2. Langkah Kerja

4.3. Gambar alat 


V. Data Percobaan 
5.1. Bahan timbal 
5.2. Bahan polyethilene 


VI. Analisa Data
    Prinsip dari percobaan ini sama dengan prinsip kerja detektor geiger muller yaitu gas didalam isian tabung berinteraksi dengan foton radiasi dan akan menyebabkan terjadinya psangan ion. Dimana ion positif akan menumbuk ion negatif, sehingga menimbulkan gas menjadi konduktif. Kedua ion yang saling berinteraksi tersebut akan menimbulkan lucutan (kilatan) yang terus menerus. Hal ini mengakibatkan detektor Geiger Muller dapat menghitung energi radiasi. Atau dengan kata lain, prinsip percobaan ini adalah ketika sumber radioaktif didekatkan dengan detektor Geiger Muller pada tegangan kerja tertentu, maka foton menangkap intensitas yang dipancarkan oleh sumber radioaktif yaitu Co-60. Dalam hal ini intensitas adalah jumlah yang diperlukan untuk mengetahui aktivitas dan energi radiasi. 
    Dalam percobaan ini digunakan tegangan kerja detektor Geiger Muller sebesar 480 V. Detektor geiger Muller memiliki jenis-jenis tegangan yang berbeda, seperti tegangan ambang ,tegangan operasi, dan tegangan tinggi. Tegangan operasi terdapat batas bawah dan atas berdasarkan daerah plateu (daerah bernilai konstan). Maka dari itu percobaan ini menggunakan tegangan operasi sebesar 480 V supaya menimbulkan atau dapat menghasilkan terjadinya cacahan, apabila digunakan tegangan kerja yang lebih tinggi maka akan menyebabkan detektor rusak akibat terjadinya lucutan semakin cepat. 
    Bahan absorber yang digunakan adalah timbal dan polyethilene. Percobaan pertama menggunakan bahan absorber timbal timbal dengan 5 variasi ketebalan yaitu : (0,95 ; 3,40 ; 6,70 ; 1,65 ; 8,35) x 10^-3 m dengan cacah selama 60 s. Dengan hasil cacahan dapat dilihat pada tabel 5.1. Dari data yang diperoleh dapat dibuat grafik hubungan antara ln R/Ro (Intensitas radiasi) dengan ketebalan absorber timbal. Berikut adalah grafik hubungan antara ln R/Ro (Intensitas radiasi) dengan ketebalan absorber timbal (x) : 
Grafik 6.1. Hubungan antara ln R/Ro dengan ketebalan absorber timbal
    Dari grafik diatas dapat dikatakan bahwa semakin tebal bahan penyerap (timbal) maka intensitas radiasi yang dipancarkan akan semakin kecil (berbanding terbalik). Nilai koefisien attenuasi dari timbal yaitu sebesar -53,03129 / m . Nilai minus diakibatkan adanya penurunan nilai intensitas radiasi. 
    Bahan absorber polyethilene digunakan untuk percobaan kedua. Terdapat 5 variasi ketebalan yaitu : (0,30 ; 0,62 ; 1,25 ; 2,50 ; 3,75) x 10^-4 m, dengan cacahan selama 60 s. Berikut adalah grafik hubungan antara ln R/Ro (Intensitas radiasi) dengan ketebalan absorber timbal (x) :
Hubungan antara ln R/Ro dengan ketebalan absorber Polyethilene
    Dari grafik dapat disimpulkan semakin besar nilai ketebalan bahan absorber (polyethilene), maka akan semakin kecil nilai intensitas cacah radiasinya (berbanding terbalik). Didapatkan nilai koefisien attenuasi dari polyethilene sebesar  -260,5505 / m. 
    Kedua percobaan dengan bahan absorber berbeda didapatkan nilai koefisien attenuasi yang berbeda. hal ini disebabkan oleh pengaruh dari ketebalan absorber yang digunakan. Semakin tebal absorber maka intensitas radiasi semakin kecil dan begitu sebaliknya. bahan absorber timbal memiliki koefisien attenuasi lebih besar daripada polyethilene, hal ini disebabkan karena karakteristik material dari timbal. Atom-atom penyusun bahan timbal memiliki daya serap energi lebih besar daripada polyethilene, maka dari itu bahan timbal lebih banyak meneyerap radiasi daripada polyethilen. 

VII. Kesimpulan
7.1. Dari hasil percobaan didapatkan grafik hubungan antara ln R/Ro (Intensitas radiasi) dengan ketebalan absorber timbal (x). Semakin tebal absorber, maka intensitas radiasi akan semakin kecil.
7.2. Koefisien attenuasi dari absorber sebesar : 
  • Bahan timbal = -53,03129 / m
  • Bahan polyethilene = 260,5505 / m 

VIII. Daftar Pustaka
Ararasasmita, M.S. 2002. Pengembangan Spektrometer Sinar Gamma dengan Sistem Identifikasi Isotop Radioaktif Menggunakan Metode Jaringan Syarat Tiruan. Jakarta : BATAN. 

Beiser, A. 1982. Konsep Fisika Modern Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga. 

Krane, K. 1992. Fisika Modern. Jakarta : Erlangga. 



Marsongkohadi.1983. Penghantar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir. Jakarta. 

Trikasjono, T. 2006. Pengantar Instrumentasi Nuklir. Jogjakarta. 

Susety. 1988. Spektrometri Gamma. Yogyakarta : UGM.

Posting Komentar

0 Komentar