Mempelajari Sifat Statistik Cacah Peluruhan
B. LANDASAN TEORI
Radiasi
Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.
 | ||
| Gambar1. Radiasi alpha, beta, dan Gamma |
Radiasi Ionisasi
Beberapa jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi partikel. Secara umum, hal ini melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari cangkang atom elektron, yang akan memberikan muatan (positif). Hal ini sering mengganggu dalam sistem biologi, dan dapat menyebabkan mutasi dan kanker.
Jenis radiasi umumnya terjadi di limbah radioaktif peluruhan radioaktif dan sampah.
Tiga jenis utama radiasi ditemukan oleh Ernest Rutherford, Alfa, Beta, dan sinar gamma. radiasi tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherford menggunakan sumber radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkan memukul tiga daerah yang berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satu dari mereka bersikap netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini, Rutherford menyimpulkan radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Beliau memberi nama yang diambil dari tiga huruf pertama dari abjad Yunani yaitu alfa, beta, dan gamma.
peluruhan alfa
1. Radiasi alpha (α)
Peluruhan Alpha adalah jenis peluruhan radioaktif di mana inti atom memancarkan partikel alpha, dan dengan demikian mengubah (atau 'meluruh') menjadi atom dengan nomor massa 4 kurang dan nomor atom 2 kurang.
Namun, karena massa partikel yang tinggi sehingga memiliki sedikit energi dan jarak yang rendah, partikel alfa dapat dihentikan dengan selembar kertas (atau kulit).
2. Radiasi beta (β)
peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif di mana partikel beta (elektron atau positron) dipancarkan. Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri dari sebuah elektron yang penuh energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektron seringkali dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi ini terjadi ketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta dan sebuah antineutrino.
Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻, peluruhan β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebih besar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam nukleus ketika nilai energi yang mengikat dari nukleus induk lebih kecil dari nukleus. Perbedaan antara energi ini masuk ke dalam reaksi konversi proton menjadi neutron, positron dan antineutrino, dan ke energi kinetik dari partikel-partikel
3. Radiasi gamma (γ)
Radiasi gamma atau sinar gamma adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Radiasi gamma terdiri dari foton dengan frekuensi lebih besar dari 1019 Hz. Radiasi gamma bukan elektron atau neutron sehingga tidak dapat dihentikan hanya dengan kertas atau udara, penyerapan sinar gamma lebih efektif pada materi dengan nomor atom dan kepadatan yang tinggi. Bila sinar gamma bergerak melewati sebuah materi maka penyerapan radiasi gamma proporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi tersebut.
Jenis radiasi umumnya terjadi di limbah radioaktif peluruhan radioaktif dan sampah.
Tiga jenis utama radiasi ditemukan oleh Ernest Rutherford, Alfa, Beta, dan sinar gamma. radiasi tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherford menggunakan sumber radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkan memukul tiga daerah yang berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satu dari mereka bersikap netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini, Rutherford menyimpulkan radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Beliau memberi nama yang diambil dari tiga huruf pertama dari abjad Yunani yaitu alfa, beta, dan gamma.
peluruhan alfa
1. Radiasi alpha (α)
Peluruhan Alpha adalah jenis peluruhan radioaktif di mana inti atom memancarkan partikel alpha, dan dengan demikian mengubah (atau 'meluruh') menjadi atom dengan nomor massa 4 kurang dan nomor atom 2 kurang.
Namun, karena massa partikel yang tinggi sehingga memiliki sedikit energi dan jarak yang rendah, partikel alfa dapat dihentikan dengan selembar kertas (atau kulit).
2. Radiasi beta (β)
peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif di mana partikel beta (elektron atau positron) dipancarkan. Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri dari sebuah elektron yang penuh energi. radiasi ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektron seringkali dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi ini terjadi ketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta dan sebuah antineutrino.
Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻, peluruhan β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebih besar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam nukleus ketika nilai energi yang mengikat dari nukleus induk lebih kecil dari nukleus. Perbedaan antara energi ini masuk ke dalam reaksi konversi proton menjadi neutron, positron dan antineutrino, dan ke energi kinetik dari partikel-partikel
3. Radiasi gamma (γ)
Radiasi gamma atau sinar gamma adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Radiasi gamma terdiri dari foton dengan frekuensi lebih besar dari 1019 Hz. Radiasi gamma bukan elektron atau neutron sehingga tidak dapat dihentikan hanya dengan kertas atau udara, penyerapan sinar gamma lebih efektif pada materi dengan nomor atom dan kepadatan yang tinggi. Bila sinar gamma bergerak melewati sebuah materi maka penyerapan radiasi gamma proporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi tersebut.
Detektor Geiger-Muller
Pencacah Geiger, atau disebut juga Pencacah Geiger-Müller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta. Sensornya adalah sebuah tabung Geiger-Müller, sebuah tabung yang diisi oleh gas yang akan bersifat konduktor ketika partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak bisa digunakan untuk mendeteksi neutron.
Bagan Detektor Geiger Muller
 |
| Gambar 2. Bagan detektor Geiger-Muller |
- Katoda yaitu dinding tabung logam yang merupakan elektroda negatif. Jika tabung terbuat dari gelas maka dinding tabung harus dilapisi logam tipis.
- Anoda yaitu kawat tipis atau wolfram yang terbentang di tengah - tengah tabung. Anoda sebagai elektroda positif.
- Isi tabung yaitu gas bertekanan rendah, biasanya gas beratom tunggal dicampur gas poliatom (gas yang banyak digunakan Ar dan He).
Prinsip Kerja Detektor Geiger Muller
Detektor Geiger Muller meupakan salah satu detektor yang berisi gas. Selain Geiger muller masih ada detektor lain yang merupakan detektor isiann gas yaitu detektor ionisasi dann detektor proporsional. Ketiga macam detektor tersebut secara garis besar prinsip kerjanya sama, yaitu sama-sama menggunakan medium gas. Perbedaannya hanya terletak pada tegangan yang diberikan pada masing-masing detektor tersebut.
Apabila ke dalam labung masuk zarah radiasi maka radiasi akan mengionisasi gas isian. Banyaknya pasangan eleklron-ion yang lerjadi pada deleklor Geiger-Muller tidak sebanding dengan tenaga zarah radiasi yang datang. Hasil ionisasi ini disebul elektron primer. Karena antara anode dan katode diberikan beda tegangan maka akan timbul medan listrik di antara kedua eleklrode tersebut. Ion positif akan bergerak kearah dinding tabung (katoda) dengan kecepatan yang relative lebih lambat bila dibandingkan dengan elektron-elektron yang bergerak kea rah anoda (+) dengan cepat. Kecepatan geraknya tergantung pada besarnya tegangan V. sedangkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk membentukelektron dan ion tergantung pada macam gas yang digunakan. Dengan tenaga yang relatif tinggi maka elektron akan mampu mengionisasi atom-atom sekitarnya. sehingga menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder. Pasangan elektron-ion sekunder inipun masih dapat menimbulkan pasangan elektron-ion tersier dan seterusnya. sehingga akan terjadi lucutan yang terus-menerus (avalence).
Kalau tegangan V dinaikkan lebih tinggi lagi maka peristiwa pelucutan elektron sekunder atau avalanche makin besar dan elektron sekunder yang terbentuk makin banyak. Akibatnya, anoda diselubungi serta dilindungi oleh muatan negative elektron, sehingga peristiwa ionisasi akan terhenti. Karena gerak ion positif ke dinding tabung (katoda) lambat, maka ion-ion ini dapat membentuk semacam lapisan pelindung positif pada permukaan dinding tabung. Keadaan yang demikian tersebut dinamakan efek muatan ruang atau space charge effect.
Tegangan yang menimbulkan efek muatan ruang adalah tegangan maksimum yang membatasi berkumpulnya elektron-elektron pada anoda. Dalam keadaan seperti ini detektor tidak peka lagi terhadap datangnya zarah radiasi. Oleh karena itu efek muata ruang harus dihindari dengan menambah tegangan V. penambahan tegangan V dimaksudkan supaya terjadi pelepasan muatan pada anoda sehingga detektor dapat bekerja normal kembali. Pelepasan muatan dapat terjadi karena elektron mendapat tambahan tenaga kinetic akibat penambahan tegangan V.
Apabila tegangan dinaikkan terus menerus, pelucutan alektron yang terjadi semakin banyak. Pada suatu tegangan tertentu peristiwa avalanche elektron sekunder tidak bergantung lagi oleh jenis radiasi maupun energi (tenaga) radiasi yang datang. Maka dari itu pulsa yang dihasilkan mempunyai tinggi yang sama. Sehingga detektor Geiger muller tidak bisa digunakan untuk mengitung energi dari zarah radiasi yang datang.
Apabila ke dalam labung masuk zarah radiasi maka radiasi akan mengionisasi gas isian. Banyaknya pasangan eleklron-ion yang lerjadi pada deleklor Geiger-Muller tidak sebanding dengan tenaga zarah radiasi yang datang. Hasil ionisasi ini disebul elektron primer. Karena antara anode dan katode diberikan beda tegangan maka akan timbul medan listrik di antara kedua eleklrode tersebut. Ion positif akan bergerak kearah dinding tabung (katoda) dengan kecepatan yang relative lebih lambat bila dibandingkan dengan elektron-elektron yang bergerak kea rah anoda (+) dengan cepat. Kecepatan geraknya tergantung pada besarnya tegangan V. sedangkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk membentukelektron dan ion tergantung pada macam gas yang digunakan. Dengan tenaga yang relatif tinggi maka elektron akan mampu mengionisasi atom-atom sekitarnya. sehingga menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder. Pasangan elektron-ion sekunder inipun masih dapat menimbulkan pasangan elektron-ion tersier dan seterusnya. sehingga akan terjadi lucutan yang terus-menerus (avalence).
Kalau tegangan V dinaikkan lebih tinggi lagi maka peristiwa pelucutan elektron sekunder atau avalanche makin besar dan elektron sekunder yang terbentuk makin banyak. Akibatnya, anoda diselubungi serta dilindungi oleh muatan negative elektron, sehingga peristiwa ionisasi akan terhenti. Karena gerak ion positif ke dinding tabung (katoda) lambat, maka ion-ion ini dapat membentuk semacam lapisan pelindung positif pada permukaan dinding tabung. Keadaan yang demikian tersebut dinamakan efek muatan ruang atau space charge effect.
Tegangan yang menimbulkan efek muatan ruang adalah tegangan maksimum yang membatasi berkumpulnya elektron-elektron pada anoda. Dalam keadaan seperti ini detektor tidak peka lagi terhadap datangnya zarah radiasi. Oleh karena itu efek muata ruang harus dihindari dengan menambah tegangan V. penambahan tegangan V dimaksudkan supaya terjadi pelepasan muatan pada anoda sehingga detektor dapat bekerja normal kembali. Pelepasan muatan dapat terjadi karena elektron mendapat tambahan tenaga kinetic akibat penambahan tegangan V.
Apabila tegangan dinaikkan terus menerus, pelucutan alektron yang terjadi semakin banyak. Pada suatu tegangan tertentu peristiwa avalanche elektron sekunder tidak bergantung lagi oleh jenis radiasi maupun energi (tenaga) radiasi yang datang. Maka dari itu pulsa yang dihasilkan mempunyai tinggi yang sama. Sehingga detektor Geiger muller tidak bisa digunakan untuk mengitung energi dari zarah radiasi yang datang.
- HV Power Supply
- Tabung Geiger-Muller
- Rak Plaksiglass
- Stopwatch
- Scaler dan Mecanical Register
- Bahan Radioaktif (Ra)
- Mengkalibrasi alat (untuk menentukan Kurva Planteau dan menentukan tegangan Operasional (Vop)).
- Mengatur tombol counts dan tegangan divariasi dari 300 volt dengan kenaikan 25 volt tiap sesi.
- Mencatat cacah per menit (ccm) untuk masing-masing sesi.
- Menggambar grafik Planteau dan menentukan lebar Planteaunya.
- Tentukan Vop dengan rumus Vop = Vt + 2 (V2 - V1)
3
- Menyetel Tegangan pada tegangan Vop
- Menempelkan tabung geiger-muller pada rak plaksiglass.
- Menyetel pencacah
- Mengukur cacah per menit (cukup lakukan selama 10 detik) setelah itu pencacah direset.
- Ulangi langkah 4 dan 5 sampai 100x.
- Mencatat hasil pengukuran dalam tabel pengamatan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar