Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut Laboratorium Radiasi. PERCOBAAN R2 EKSPERIMEN RADIASI β DAN γ Dosen Pembina : Drs. R. Arif Wibowo, M.

Transkripsi

1 Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut Laboratorium Radiasi PERCOBAAN R2 EKSPERIMEN RADIASI β DAN γ Dosen Pembina : Drs. R. Arif Wibowo, M.Si Septia Kholimatussa diah* (891325), Mirza Andiana D.P.* (891343), Lailatul Badriyah* (891356) *Program Studi S-1 Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Abstrak Terdapat tiga jenis peluruhan radioaktif, yakni peluruhan partikel alfa, beta, dan gamma. Telah dilakukan Eksperimen Radiasi β dan γ yang bertujuan untuk mempelajari spektrum energi radiasi dan menentukan energi puncak radiasi β dan γ. Eksperimen dilakukan menggunakan inti Na-22 sebagai sumber radiasi partikel beta positif atau positron dan inti Sr-9 sebagai sumber radiasi partikel beta atau elektron. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh bahwa pada proses peluruhan Na-22 menjadi Ne-22 didapat energi partikel beta positif sebesar dengan resolusi 8,2143%. Sedangkan pada proses peluruhan Sr-9 menjadi Y-9 dihasilkan partikel beta dengan energi sebesar dengan resolusi 375%. Pada percobaan kali ini, tidak dilakukan pengambilan data untuk sumber radiasi gamma. Kata kunci : beta, beta positif, elektron, energi, gamma, partikel, peluruhan, positron, resolusi, spektrum 1. METODE PENELITIAN Pada eksperimen kali ini, praktikan mencoba mempelajari spektrum radiasi β dan γ dengan menggunakan MCA (Multi Channel Analyzer) yang memiliki prinsip kerja hampir sama dengan SCA (Single Channel Analyzer) yakni dengan mencacah pulsa-pulsa yang tinggi amplitudonya tidak melebihi dari ambang atas dan ambang bawah dari alat pencacah tersebut. Hanya saja MCA terdiri dari beberapa komponen yang lebih rumit dibandingkan dengan SCA. Selain itu, MCA juga dapat membuat spektrum radiasi-β dan radiasi-γ secara sekaligus karena memiliki pencacah lebih dari 1 saluran. 1

2 Dalam eksperimen yang telah dilakukan, praktikan menyiapkan dan mensetting alat-alat yang akan digunakan dalam eksperimen ini. Setelah selesai kami menyiapkan bahan atau unsur radioaktif yang akan dicacah yakni Co-6,Sr-9 dan Na-22. Dalam pencacahan unsur radioaktif ini harus dilakukan secara berurutan agar tidak terjadi kesalahan pengambilan data. Unsur yang pertama adalah Co-6 yang kemudian diletakkan pada detektor sintilator (Leybold 559 9). Setelah selesai, komponen komputer dihidupkan dan program MCA yang ada pada komputer diaktifkan. Untuk memperolah spektrum radiasi bahan, power supply dinyalakan dan ditentukan tegangannya sehingga program MCA dapat membaca spektrum radiasi yang dikeluarkan oleh bahan. Dalam hal ini tegangan yang digunakan adalah 825 Volt. Setelah tegangan ditentukan, program MCA dijalankan dan didapatkan spektrum radiasi dari Co-6 yang kemudian setiap nilai cacahan disimpan datanya untuk dibuat grafik. Dari data grafik yang didapatkan, nantinya akan dibandingkan dengan spektrum radiasi bahan yang lain. Setelah pengambilan data dari Co-6 selesai, berikutnya adalah Na-22 dengan langkah-langkah yang sama seperti yang dilakukan pada Co-6. Begitupun dengan Sr DATA DAN ANALISIS (terlampir) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Resolusi merupakan salah satu parameter penting pada pencacahan radiasi menggunakan detektor. Resolusi atau daya pisah energi radiasi menunjukkan kemampuan detektor untuk membedakan spektrum dengan energi yang berbedabeda. Sehingga semakin besar resolusinya, semakin baik kinerja detektor tersebut dalam membedakan spektrum. Pada eksperimen kali ini, sumber radiasi Co-6 digunakan sebagai kalibrator untuk menentukan spektrum terbaik yang ditandai dengan tingginya resolusi (mendekati 1%). Berdasarkan analisis data, didapat : Sumber HV (Volt) Resolusi ,3% 7 27,6% 75 2,% Co-6 8 1,96% ,6% ,4% Maka yang dipakai sebagai spektrum kalibrator adalah sumber Co-6 dengan HV 85 Volt. Persamaan regresi linear yang diperoleh adalah ; dengan y adalah energi, dan x 2

3 adalah nomor kanal. Persamaan inilah yang selanjutnya akan digunakan sebagai patokan untuk mencari energi awal (E ) peluruhan inti yang lain. sekurang-kurangnya, elektron sangat mungkin terjadi. maka penciptaan a. Peluruhan beta (β) Sinar beta (β) merupakan radiasi partikel yang bermuatan negatif. Sinar partikel beta merupakan elektron yang berasal dari inti atom. Energi sinar ini sangat bervariasi, selain itu memiliki daya tembus yang lebih besar dibandingkan dengan sinar partikel alfa, tetapi daya peng-ion-nya lebih lemah. Sinar beta sangat energik dan dapat menembus sampai 3 cm dalam udara. Dalam peluruhan beta, sebuah proton berubah menjadi inti atau sebaliknya. Jadi Z dan N masing-masinng berubah satu satuan, tetapi A tidak berubah. Pada peluruhan beta, yang paling utama adalah sebuah netron meluruh menjadi sebuah proton dan sebuah elektron. Ketika proses peluruhan ini pertama kali dipelajari, partikel yang dipancarkan disebut partikel beta, kemudian baru diketahui bahwa partikel itu adalah elektron. Elektron yang dipancarkan pada peluruhan beta bukanlah elektron kulit atom dan juga bukan elektron yang semula berada dalam inti. Tetapi elektron ini diciptakan oleh intidari energi yang ada. Jika ada beda energi diam Grafik distribusi energi partikel beta (absis : energi kinetik, ordinat : jumlah elektron) Sr-9, HV 825 Volt Grafik distribusi energi partikel beta Sr-9 (absis : energi kinetik, ordinat : jumlah elektron) Unsur 11 Na 22 merupakan salah satu unsur radioaktif yang memancarkan radiasi beta pada proses peluruhannya menjadi inti 1 Ne 22. Pada proses peluruhan beta ini, dihasilkan suatu partikel beta positif ( +1 β ) atau disebut sebagai positron (e + ). Reaksi peluruhan yang terjadi adalah : 11Na 22 1Ne β + υ e e + adalah elektron positif atau positron yang merupakan antipartikel dari elektron. Positron memiliki massa sama dengan elektron, tetapi memiliki muatan elektrik 3

4 yang berlawanan. Apabila positron bertemu dengan elektron, keduanya akan bergabung dan musnah. Proses ini dinamakan anhilasi. Energi keduanya berubah menjadi gelombang elektromagnetik. Grafik distribusi energi positron (absis : energi kinetik, ordinat : jumlah positron) Na-22, HV 825 Volt Grafik distribusi energi positron Na-22 (absis : nomor kanal, ordinat : jumlah cacahan) Berdasarkan literatur, energi kinetik positron hasil peluruhan Na-22 diperoleh dari : Sedangkan berdasarkan analisis data pengamatan diperoleh bahwa nilai energi puncak positron dari peluruhan Na- 22 sebesar sehingga persentase kesalahan hitung adalah sebesar 17,16%. Resolusi atau daya pisah energi radiasi untuk unsur Na-22 diperoleh sebesar 8,2143%. Selain 11 Na 22, unsur lainnya yang juga menghasilkan partikel beta dalam proses peluruhan adalah 38Sr 9. Reaksi peluruhannya adalah sebagai berikut : 38Sr 9 39Y β +υ e Berdasarkan literatur, energi kinetik positron hasil peluruhan Na-22 diperoleh dari : Sedangkan berdasarkan analisis data pengamatan diperoleh bahwa nilai energi puncak elektron dari peluruhan Sr- 9 sebesar sehingga persentase kesalahan hitung adalah sebesar 87,29%. Resolusi atau daya pisah energi radiasi untuk unsur Sr-9 diperoleh sebesar 375%. Satu hal yang menarik, karena partikel beta bermuatan listrik dan bergerak dengan kecepatan tinggi, apabila 4

5 melintas dekat inti atom, maka gaya elektrostatik inti menyebabkan partikel beta membelok dengan tajam. Peristiwa ini partikel beta kehilangan energinya dengan memancarkan gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai sinar-x Bremsstrahlung. b. Peluruhan gamma (γ) Sinar gamma (ɤ) adalah bentuk radiasi elektromagnetik yang berenergi tinggi, tidak memiliki muatan dan tidak memiliki massa. Sinar gamma diproduksi oleh radioaktif atat proses nuklit seperi penghancuran positron-elektron. Sinar yang membentuk spektrum elektromagnetik ini adalah energi tertinggi dibandingkan dengan sinar alfa dan beta. Sinar gamma mempunyai daya tembus, tetapi kurang bisa mengionisasi. Peluruhan gamma terjadi bila suatu inti atom metastabil bertransformasi menjadi inti atom stabil dengan memancarkan partikel gamma. Partikel gamma tidak bermassa dan tidak bermuatan, atau disebut foton, yaitu paket energi elektromagnetik diskrit. Salah satu contoh unsur yang akan menghasilkan partikel gamma ketika meluruh adalah Cs-137, namun praktikan tidak mengambil data untuk peluruhan gamma. 4. KESIMPULAN Na 22 merupakan inti yang memancarkan partikel beta positif atau positron dalam proses peluruhan menjadi inti 1Ne 22. Berdasarkan analisis data, energi puncak positron yang dihasilkan adalah dengan persentase kesalahan 17,16%. Daya pisah energi radiasi Na-22 sebesar 8,2143% Sr 9 merupakan inti yang memancarkan partikel beta atau elektron dalam proses peluruhan menjadi inti 39Y 9. Berdasarkan analisis data, diperoleh energi puncak radiasi elektron sebesar dengan persentase kesalahan sebesar 87,29% dan resolusi Sr-9 sebesar 375%. 5. DAFTAR PUSTAKA Beiser, Arthur Konsep Fisika Modern. Jakarta : Penerbit Erlangga. files/29/11/7-peluruhangamma.pdf Tanggal akses : 13 Mei 212. Krane, Kenneth. 28. Fisika Modern. Jakarta : Penerbit Erlangga. Pramuditya, Syeilendra. 25. Analisis Neutronik, Termal Hidrolik, dan Termodinamik pada Perancangan 5

6 Pressurized Water Reactor. press.com. Tanggal akses : 13 Mei 212. Sulaiman, dkk. 27. Pemisahan dan Karakterisasi Spesi Senyawa Kompleks Ytrium-9 dan Stronsium-9 dengan Elektroforesis Kertas. JFN, Vol. 1 No. 2 November TENTANG PENULIS Penulis : Septia Kholimatussa diah NIM Anggota 1 : Mirza Andiana Devita P. NIM Anggota 2 : Lailatul Badriyah NIM

7 LAMPIRAN I Data Hasil Pengamatan a. Penentuan jumlah cacahan latar (background) Background, HV 65 Volt Background, HV 7 Volt

8 Background, HV 75 Volt Background, HV 8 Volt Background, HV 825 Volt

9 12 Background, HV 85 Volt b. Penentuan jumlah cacahan Co-6 sebagai kalibrator 14 Co-6, HV 65 Volt

10 Co-6, HV 7 Volt Co-6, HV 75 Volt Co-6, HV 8 Volt

11 6 Co-6, HV 825 Volt Co-6, HV 85 Volt

12 c. Penentuan jumlah cacahan radiasi sumber Na Na-22, HV 825 Volt d. Penentuan jumlah cacahan sumber radiasi Sr-9 3 Sr-9, HV 825 Volt

13 energi LAMPIRAN II Analisis Data a. Penentuan resolusi optimum No. HV (Volt) FWHM x 2 x 1 R ,3% ,6% ,% ,96% ,6% ,4% b. Kalibrasi dengan sumber Co-6 Energi (kev) Nomor kanal 1173, , c. Kurva kalibrasi dengan sumber Co-6 Kurva kalibrasi dengan Co-6, HV 85 Volt y = 1,1297x + 6,924 R² = nomor kanal Persamaan garis linear yang akan digunakan untuk kalibrasi selanjutnya adalah : ; dengan y adalah energi, dan x adalah nomor kanal. 13

14 d. Energi puncak sumber radiasi Na-22 e. Daya pisah energi radiasi (resolusi) Na-22 f. Energi puncak sumber radiasi Sr-9 g. Daya pisah energi radiasi (resolusi) Sr-9 14