Gas dialirkan secara terns menerns selama Pencacah a-f3 tipe MPC 9400 merupapencacahan

Transkripsi

1 PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-I0 TERHADAP KINERJA PENCACAH a- TIPE MPC-9400 Makhsun dan Wijono Puslitbang Keselamatan Radiasi clan Biomedika Nuk1ir -BAT AN ABSTRAK PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-IO TERHADAP KINERJA PENCACAH a-/3 TIPE MPC Telah dilakukan pengujian beberapa parameter yang menunjukan kinerja alat dengan melakukan perubahan laju aliran gas dari 40 ccjmenit sampai 160 ccjmenit dengan kenaikan tiap ccjmenit pada pencacah a-/3 tipe MPC Hasil uji kesetabilan alat pada tingkat kepercayaan 95 % maupun 99 %, harga X2 masih berada dalam batasan. Hasil pengujian efisiensi pencacahan untuk berbagai laju aliran gas tidak mengalami perubahan yang berarti yaitu % clan 28 % untuk alfa, clan antara 46 % samapi 48 % untuk beta. Hasil pengujian LLD untuk berbagai laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq sampai 0,03 Bq untuk alfa, clan antara 0,11 Bq sampai 0,12 Bq untuk beta. Hasil pengujian semua parameter itu tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap laju aliran gas, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi kinerja alat. ABSTRACI' EXAMINATION OF GAS P-I0 FLOW RATE ON PERFORMANCE OF a-j3 COUNTER TYPE MPC The examination of some parameter which show the performance of instrument by changing of gas flow rate from 40 cc/minute until 160 cc/minute by increase every cc/minute in a-j3 counter type MPC-9400 have been carried out. Result of instrument stability test at 95 % and 99 % trust level, price of X2 still in definition. Result of count efficiency test for various gas flow rate there are not meaningless change that is % and 28 % for alpha, and between 46 % until 48 % for beta. Result of LLD test for various gas flow rate is between 0,01 Bq until 0,03 Bq for alpha, and between 0,11 Bq until 0,12 Bq for beta. The result of all parameter test did not show the existence of significant change at every gas flow rate, so that can be concluded that gas flow rate changing did not influence of instrument performance. I. PENDAHULUAN (campuran 90 % argon clan % metan). Gas dialirkan secara terns menerns selama Pencacah a-f3 tipe MPC 9400 merupapencacahan ke dalam ruang detektor, pencacah yang dapat dioperasikan dengan aliran 120 cc/ menit apabila detekuntuk mencacah alia, beta serta mencacah tot menggunakan window dan 60 cc/ alpha clan beta sekaligus dalam waktu menit apabila tidak digunakan window [1]. yang bersamaan. Alat ini mempunyai Tetapi karena alat ini di labqratoriurn cacahan latar belakang yang cukup rendah P3KRBiN digunakan untuk rnengukur mempunyai efisiensi yang cukup sampel lingkungan yang umumnya memo tinggi [1]. punyai aktifitas sangat rendah, karni Pencacah ini merupakan jenis pencacah t yang menggunakan gas melihat ada kemungkinanuntuk menu run- P-

2 Prosiding Presentasi Ilmiah Keselarnatan Radiasi dan Lingkungan X lfotej KaJtika Chandra, :14 Vesember 004 II. TEaRI Detektor Pencacah sistem a-r3 tipe MPC 940 menggunakan detektor proporsional gas alir dengan geometri [, dinding detektor berbentuk setengah bola yang terbuat dari logam yang berfungsi sebagai katoda dan didalamnya terdapat sebuah kawat yang sangat halus yang berfungsi sebagai anoda, (Gambar 3). Gas P-l0 dialirkan secara terus menerus ke dalam detektor selama pen- cacahan, sebagai media yang akan terionisasi apabila ada pancaran radiasi pengion dan sumber alpha maupun beta. Aliran gas diafur dengan menggunakan flowmeter regulator yang sudah tersedia pada alat ill. kan laju aliran gas, dengan maksud untuk menghemat gas. Oleh karena itu pada percobaan ini akan dilakukan dengan cara memberikan laju aliran gas yang berbedabeda untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kinerja alat. Parameter-parameter yang akan diuji adalah kesetabilan alat, efisiensi pencacahan, dan LLD (Low Limit Detection). Diharapkan diperoleh gas alir yang sekecil mungkin tetapi tidak berpengaruh terhadap kinerja alat, yaitu untuk menghemat gas P-l0. Pecobaan dilakukan terhadap sumber standar Am-241 sebagai sumber alpha, clan sumber standar Sr-90 sebagai sumber beta. Gambar 3. Gambar detektoryang digunakan pacta MPC 9400 [1]. Elektroda positif (anoda) dihubunggas clan menghasilkan ion-ion positif roemasuki detektor akan roengionisasi kan dengan kutub positif listrik, clan elektro-da negatif (katoda) dihubungkan clan ion-ion negatif (elektron). Jumlah dengan kutub negatif. Radiasi yang pasangan ion yang dihasilkan sebanding

3 : (1) Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X /iole! Kaltika Chandra,.14 Vesember O04 deng;m energi radiasi dan daya ionisasi gas. Ion-ion yang dihasilkan didalam detektor tersebut akan memberikan kontri- busi terbentuknya pulsa listrik ataupun arus listrik. Hal tersebut di atas dapat terjadi bila terdapat cukup medan listrik elektroda yang berlawanan, yaitu ion positif katoda dan elektron.menuju menuju anoda. Selama perjalanannya menuju anoda, elektron ini mendapat tambahan energi kinetik sehingga mampu menghasilkan proses ionisasi diantara dua elektroda [2]. tambahan clan membentuk elektron raja penelitian llri akan dilakukan sekunder. Proses penggandaan atau percobaan perubahan laju aliran gas mulai dari 40 cc/ menit sampai dengan 160 cc/ menit, dengan peningkatan setiap cc/ menit. pelipat gandaan elektron karena ionisasi di dalam gas di bawah pengaruh medan listrik disebut multipikasi gas. Jumlah muatan listrik total yang dihasilkan dalam proses tersebut adalah : Pencacah Proporsional Prinsip dasar pencacah proporsional Q=MNeM(F/W)e (2) adalah apabila suatu radiasi a atau f3 karena itu diperlukan peralatan penun- mengenai detektor yang berisi gas P-I0, maka molekul-molekul gas tersebut akan terionisasi sehingga menghasilkan ion-ion negatif (elektron) maupun ion-ion positif. Jurnlah pasangan ion positif clan elektron yang terbentuk dapat dituliskan sebagai berikut: No=E/w E = energi radiasi yang datqng (ev) w = energi yang diperlukan untuk membentuk pasangan ion (ev) [3] M = multiplikasi gas total e = muatan elektron (1,6 x 1D-19C) [3] Proses ini terus berlaniu selama elektron bebas belum terkumpl semua pada elektroda. Proses tersebut akan menghasilkan keluaran dalam bentuk pulsa listrik yang sangat lemah oleh jang berupa penguat awal (pre-amplifier) dan penguat akhir (amplifier). PuIsapaisa Iistrik yang terbentuk kemudian dihitung oleh pencacah (counter) yang kemudian ditampilkan rnelalui layar peraga, komputer Di bawah pengaruh medan listrikyang atau printer, yang diterapkan di dalam detektor maka semuanya itu diatur oleh pengontrol ion positif clan elektron akan bergerak dengan energi kinetik tertentu ke arah (controller) yang ada di dalam sistem MPC 9400 [1].

4 2. Prosiding Presentasi lltniah Keselatnatan Radiasi dan Lingkungan X lfotej Kartika Chandra,.14 Vesember O04 III. TATA KERJA lii.l. Bahan dan Peralatan 1 Sumber standar Am-241 persamaan : Sumber standar Sr Gas P-I0 4. Pencacah a-j3 tipe MPC-9400 A = Ao e-o,693 T{f]fl. A = aktivitas sekarang (3) Cara Kerja kan dengan berbagai variasi laju gas alir mulai dari 40 cc/ menit, sebagai setting terkecil dari pabriknya untuk alat MPC mall mencacah, sampai dengan 160 ccj menit, dengan penambahan tiap ccj menit. Sumber standar yang digunakan adalah Am ,825 Bq 2n pada tanggal deposisi, d Sr-90 7,24 Bq pada tanggal15 september 1994 dalam bentuk endapan. Mula-mula aliran gas diatur meng- gunakan regulator, sehingga flow meter menunjuk Selanjutnya Facia angka 40 ccjmenit. sumber standar Am-241 cacahan yang ke-i N cacahan ratadimasukan ke dalam temp at sampel, pencacahan dilakukan selama menit sebanyak 5 kali. Percobaan di atas diulangi untuk laju alir 50 cc/ menit dan seterusnya hingga laju alir 160 cc/ rnenit. Dengan cara yang sarna percobaan di atas dilakukan untuk sumber standar Sr-90. T = waktu dari radionuklida di buat Pencacahan sumber standar dilakusampai sekarang Ao = aktifitas mula-mula T 1/2 = waktu paruh radionuklida [4] IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Uji Kesetabilan Alat Uji kuadrat Chi (Chi-square test) rnerupakan suatu cara yang dapat 25 september 1990 dalam bentuk elektrodipakai untuk menguji kestabilan alat cacab. Uji kuadrat Chi (X2) dihitung Nj (4) besarnya rata [5] Dengan menggunakan persamaan 4, maka dapat dihitu..t\g harga X2 untuk masing-masing lain aliran gas seperti yang terlihat dalam Tabel1 clan Tabel2. Plislitbang Keselamatan RadiiiSi danbiomedikll Nliklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 352

5 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X IIOteJ Kartika Chandra,.14 Vesember.20D4 Tabel1. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukan X2 Berdasarkan Tabell clan Tabel 2, jika dilihat dati tabel batasan Chi-square (X2) untuk 5 kali pencacahan pada tingkat kepercayaan 95 % maupun 99 %, maka harga X2 untuk berbagai laju aliran gas masih berada dalam batasan, sehingga dapat disimpulkan ba..wa perbedaan laju aliran gas tidak berpengaruh terhadap kesetabilan alat.

6 Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X IfoteJ Kartika Chandra..14 Vesember :J,O04 Tabe13. Batas Chi-square X2 untuk berbagai ulanganpencacahan [5] IV.2. Menentukan Efisiensi Pencacahan Untuk menghitung efisiensi pencacahan dapat digunakan persamaan : Cb = laju cacah background (cps) Cs = laju cacah standar (cps) A = aktivitas standar (Bq)[4] Ec= Cs -Cb A xloo% (5) E = efisiensi pencacahan Dengan menggunakan persamaan 5, dapat dihitung efisiensi pencacahan unhlk tiap-tiap laju aliran gas seperti yarlg tersusun dalam Tabel4 clan Tabel5. Tabe14. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukanefisiensi alpha R!, Aktifi!!!5trl /004 90/24 335/ ,007 90, 335, ,008 90,21 335, ,008 90, ,004 90,83 335,78 335, ,004 90,83 335, ,004 91,22 1 0,006 91, 120 0,009 91, ,006 91,69 335,78 335,78 335,78 335, , ,005 92,15 92,14 335,78 335, ,003 92,62 335,78 28

7 alpha "aju Keterangan /mn centimeter cubicjmenit cps cacalljdetik Bq Becqv.erel Dari Tabel 4 clan Tabel 5, terlihat 2,71+3,29 I [l+ tb bahw perubahan laju aliran gas bisa t V.t UD (6) dikatakan tidak f, mempengaruhi efisiensi pencacahan, baik efisiensi pencacahan maupun efisiensi pencacahan beta IV.3. Menentukan Low Limit Detection (Lill) LLD dalarn sawall dpm tb Cb alam memberikan ambaran ten- E efisiensi (%) tang masalah yang timbul dalam penguku- Berdasarkan efisiensi yang diperoran aktifitas sangat rendah be saran LOIV mil alit Jetection (LLD) dapat menunjukkan msj iari ) untuk selang 30- adalah [1] waktu cacah sampel (menit) waktu cacah latar (menit) cacah Latar (cpm) leh clan laju cacah latar belakang, clan dengan menggunakan persamaan (6) maka alat cacah yang digunakan. Defidiperoleh harga LLD sebagai berikut litban-g Keselamatan Radiasi dan-biomedika Nllklir-Blll1an Tenaga Nuklir Nasion, - 355

8 LLD, Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan LingkunganX Hotel Kartika Chandra..14 Vesember 20lJ4 Tabel6. Hasil perhitu'lgan LLD pencacahan alpha untuk masing-masing laju aliran gas ,24 0,42 0,48 0,48 0,24 0,24 0,36 0,54 0,36 0,30 0, c , 0,03 0,03 0,03 0,03 0,01 Tabel7. Hasil perhitungan LLD pencacahan beta untuk masing-masing laju aliran gas ,6 24,6 26,4,0 28,8 25,8 28, ,11 0,11 0,11.Q!}1- Qd! 0,11 Qt.!! 011, 0,12 0,12 Qt.!! 011, 0,12 Dari Tabel 6 dan Tabel 7, terlihat bahwa perubahan laju aliran gas tidak cc/ menit, tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap parameter mempengaruhi baik LLD untuk yang di uji.. Oleh karena itu dati alpha maupunlld untuk beta. hasil pengujian ini di sarankan untuk Berdasarkan pengujian parameter uji menggunakan laju aliran gas 40 ccl memt, kesetabilan alat, efisiensi pencacahan, clan dengan tujuan untuk menghemat gas LLD, dengan mengubah-ubah.laju a.liran Plo. gas dari 40 cc/ menit sampai dengan 160 Puslitvang Keselamattltl Radiasi da1fbiomedika Nuklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional 356

9 13. Tenaga antara 0,11 V. SIMPULANDANSARAN DAFTARPUSTAKA V.1. Kesimpulan 2. Hasil kesetabilan alat pengujian dengan menggunakan uji Chi-Square menunjukan bahwa sistem pencacah MPC-9400 masih mempunyai hasil cacahan yang setabil pada berbagai laju aliran gas pada tingkat kepercayaan 95 % maupun 99 %. Hasil pengujian efisiensi pencacahan untuk berbagai laju aliran gas tidak mengalami perubahan yang berarti yaitu % clan 28 % untuk alfa, clan 46 % sampai 48 % untuk beta. Hasil pengujian LLD untuk berbagai laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq sampai 0,03 Bq untuk alia, clan antara Bq sampai 0,12 Bq untuk beta 1 ANONIM, MPC-9400 Instruction Manual. Protean Instrument Corporation 2. HINO, JUSHIOo, Radiation Detectors and Spectroscopy. Quantum T echnology Division, Ibaraki, Japan, January 16,1985. EICHHOLZ, GEOFFREY G., and POSTON, JOHN W., Principle of Nuclear Radiation Detection. Am Arbor Science, PUSPODIKORO, S. Radiasi Nuklir Pusat Penelitian Atom, Yogyakarta, Indonesia , SUMARGONO, H., Pendahuluan Teori Kemungkinan clan Statistika, ITB/1984. Dari seluruh pengujian dengan perubahall laju aliran gas dari 40 ccj menit sampai dengan 160 ccjmenit, tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap parameter yang di uji, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi kinerja alat. V.2. SARAN-SARAN Setelah dilakukan pengujlan parameter-parameter yang dapat menunkinelja alat, disarankan untuk jukkan menggunakan laju aliran gas 40 ccjmenit yaitu untuk menghemat gas. - 5'T