EKSPERIMEN SPEKTROSKOPI RADIASI ALFA

Transkripsi

1 Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut Laboratorium Radiasi PERCOBAAN R4 EKSPERIMEN SPEKTROSKOPI RADIASI ALFA Dosen Pembina : Herlik Wibowo, S.Si, M.Si Septia Kholimatussa diah* ( ), Mirza Andiana D.P.* ( ), Lailatul Badriyah* ( ) *Program Studi S-1 Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Abstrak Telah dilakukan eksperimen spektroskopi radiasi alfa yang bertujuan untuk mengukur spektrum energi radiasi partikel alfa yang dihasilkan dari peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb Peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb-206 menghasilkan lima puncak spektrum energi yang berarti dihasilkan pula lima partikel alfa hasil peluruhan. Berdasarkan analisis data, diperoleh nilai spektrum energi alfa yang berbeda-beda dengan persentase kesalahan bervariasi antara 13 80%. Resolusi merupakan kemampuan sistem spektrometer untuk memisahkan antar energi radiasi dan direpresentasikan sebagai besarnya FWHM (Full Width at Half Maximum). Dari percobaan ini, diperoleh nilai resolusi sebesar 0,6428%. Kata kunci : FWHM, partikel alfa, peluruhan, pencacah integral, resolusi, spektrum energi 1. METODE PENELITIAN Setup peralatan berupa Single Channel Analyzer (SCA) dan personal computer (PC) telah diatur dan dinyalakan oleh dosen pembimbing. Waktu dan jumlah cacahan diatur terlebih dahulu menggunakan PC, dipilih waktu cacahan 10 detik selama tiga kali. Kemudian letakkan sumber radiasi Am-241 tepat di depan detektor. Jumlah cacahan dicatat mulai dari kanal 0 dan seterusnya dengan rentang 10 kanal sampai tidak ada cacahan terdeteksi (jumlah cacahan sama dengan nol). Dari data yang diperoleh dibuat grafiknya. Selanjutnya, sumber radiasi Am- 241 diganti dengan sumber radiasi Ra-226. Jumlah cacahan dicatat mulai dari kanal 0 dan seterusnya dengan rentang 10 kanal hingga jumlah cacahan mengalami kenaikan, kemudian rentang diturunkan 1

2 dengan mencatat jumlah cacahan dengan rentang tiap 2,5 kanal. Begitu jumlah cacahan mengalami kenaikan lagi, rentang dinaikkan dengan mencatat tiap 5 kanal sampai jumlah cacahan sama dengan nol. Dari data yang diperoleh dibuat grafiknya. menumbuk lapisan silikon. Pulsa yang dihasilkan ini akan sebanding dengan energi alfa, sehingga bisa menentukan energi radiasi alfa yang belum diketahui. 2. ANALISIS DATA (terlampir) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Suatu sumber radioaktif yang memiliki nomor atom lebih dari 82 secara spontan akan meluruh menjadi inti turunan dan memancarkan inti Helium ( 4 H 2 ) atau yang disebut dengan partikel α. Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio neutron terhadap proton yang terlalu rendah. Pada percobaan kali ini digunakan detektor semikonduktor. Detektor ini bekerja sebagai fotodioda silikon yang berupa lapisan tipis yang akan menyerap semua energi partikel alfa. Apabila partikel alfa menumbuk lapisan tipis tersebut maka akan terjadi interaksi yang akan menghasilkan pulsa keluaran yang tingginya sebanding dengan energi radiasi alfa tersebut. Lapisan tipis fotodioda silikon akan menyerap seluruh partikel alfa yang akan menghasilkan pulsa yang dibangkitkan dari peristiwa terbentuknya pasangan hole-elektron saat partikel alfa Berdasarkan kekekalan muatan dan nukleon, reaksi peluruhan alfa memenuhi reaksi sebagai berikut. A I Z A-4 T Z-2 + α Sedangkan peluruhan 226 Ra menjadi 206 Pb (isotop stabil) memenuhi reaksi sebagai berikut. 226 Ra 222 Rn 218 Po 214 Po 210 Po 222 Rn + α 218 Po + α 214 Po + α 210 Po + α 206 Pb + α Dari penurunan peluruhan 226 Ra menjadi 206 Pb menghasilkan 5 buah partikel α yang masing-masing partikel α memiliki besar energi partikel yang berbeda. Dari grafik terlihat spektrum energinya memiliki 5 puncak yang menunjukkan besarnya energi yang dihasilkan partikel α tersebut selama meluruh. 2

3 Pada eksperimen ini untuk menentukan energi dari p a r t i k e l α d a r i R a d i g u n a k a n k a l i b r a t o r A m y a n g m e m i l i k i spektrum energeti radiasi α sebesar 5,6 MeV. Besarnya energi partikel puncak pada spektrum energi peluruhan Ra-226 menjadi Po-210 didapatkan dengan menganalisis spektrum energi Am-241. Puncak energi partikel α pada peluruhan Am-241 terjadi pada kanal 140, sehingga dapat diketahui bahwa 1 kanal mewakili besarn ya energi yang dipancarkan partikel α sebesar 0,04 MeV. Kemudian untuk mengetahui besarnya energi tiap partikel alfa hasil peluruhan, yang dilakukan adalah dengan mencari nomor kanalnya lalu dikalikan dengan 0,04 MeV (hasil kalibrasi energi per kanal). Dengan mengabaikan data pada kanal 0 40 yang merupakan noise yang tidak diinginkan, diperoleh data dan grafik seperti pada halaman lapiran. Berdasarkan analisis data, diperoleh hasil perhitungan energi partikel alfa untuk masing-masing peluruhan sebagai berikut. Inti Energi (MeV) Ra-226 2,1 Rn-222 5,3 Po-218 8,3 Po Po-210 4,2 Persentase kesalahan diperoleh melalui perbandingan terhadap teoritis, sehingga diperoleh : Inti Energi (MeV) % Eksperimen Teori kesalahan Ra-226 2,1 4,78 56,07 Rn-222 5,3 5,48 25,18 Po-218 8,3 6,00 13,21 Po ,68 82,29 Po-210 4,2 5,30 20,75 FWHM dan Resolusi FWHM atau Full Width at Half Maximum merupakan lebar peak energi pada setengah energi puncaknya. Resolusi energi radiasi alfa merupakan kemampuan sistem spektrometer energi radiasi untuk memisahkan antar energi radisi. Hal ini sangat penting karena dapat memberikan informasi seberapa valid informasi energi radiasi yang muncul dalam spektrum radiasi yang dihasilkan. Nilai ini direpresentasikan sebagai nilai FWHM, sehingga resolusi diperoleh dari perbandingan lebar kanal FWHM terhadap E 0, yaitu 5,6 MeV. Berdasarkan analisis, resolusi yang kami peroleh dalam percobaan memiliki nilai 0,6428%. Sistem Pencacah Integral 3

4 Pencacahan secara integral merupakan suatu cara untuk mengukur jumlah (kuantitas) radiasi yang memasuki detektor tanpa memperhatikan tingkat energi radiasinya (gross activity). Sistem pencacah akan menampilkan suatu nilai yang sebanding dengan kuantitas radiasi yang memasuki detektor. Pada sistem pencacah integral biasanya digunakan detektor GM dengan konfigurasi sebagaimana gambar berikut. Detektor berfungsi untuk mengubah radiasi yang mengenainya menjadi pulsa listrik. Detektor yang sering digunakan disini adalah detektor GM karena detektor ini mempunyai karakteristik tidak dapat membedakan energi radiasi (sesuai dengan keperluan sistem pencacah integral) tetapi detektor GM dapat menghasilkan pulsa listrik yang relatif sangat besar dibandingkan dengan jenis detektor yang lain sehingga peralatan penunjangnya sangat sederhana. High Voltage (HV) adalah sumber tegangan tinggi yang dibutuhkan oleh semua jenis detektor termasuk detektor GM. Penentuan tegangan kerja detektor GM adalah dengan cara mencari daerah tegangan plateaunya sebagaimana gambar berikut. Inverter digunakan untuk mendistribusikan tegangan tinggi ke detektor dan menerima pulsa listrik dari detektor untuk diteruskan ke rangkaian selanjutnya. Pulsa listrik yang dihasilkan inverter sudah dalam orde Volt sehingga dapat langsung diproses oleh rangkaian counter. Counter adalah peralatan yang digunakan untuk mencacah (menghitung jumlah) pulsa listrik yang memasukinya. Selang waktu pencacahan dapat dilakukan secara manual (start/stop) atau secara otomatis menggunakan timer, yaitu alat yang dapat memberikan sinyal ke counter agar memulai atau menghentikan pencacahan dengan selang waktu tertentu yang dapat diatur sebelumnya. Sistem pencacah integral banyak digunakan dalam pengukuran radiasi beta karena sumber beta memancarkan radiasi dengan energi yang bersifat kontinyu, mulai dari nol hingga nilai energi maksimumnya. 4

5 4. KESIMPULAN 1. Pada proses peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb-206 terdapat lima puncak energi, puncak ini menandakan jumlah partikel alfa yang dihasilkan selama proses terjadinya peluruhan. 2. Berdasarkan analisis, diperoleh spektrum energi partikel alfa tiap puncak dan persentase kesalahannya sebesar : - Ra-226 : 2,1 MeV (56,07%) - Po-210 : 4,2 MeV (20,75%) - Rn-222 : 5,3 MeV (25,18%) - Po-218 : 8,3 MeV (13,21%) - Po-214 : 14 MeV (82,29%) 3. Resolusi energi yang diperoleh adalah 0,6428%. 5. DAFTAR PUSTAKA ukuran_radiasi/pencacah_05.htm 0.htm Krane, Kenneth. Fisika Modern. Jakarta : Penerbit Erlangga. 6. TENTANG PENULIS Penulis : Septia Kholimatussa diah NIM Anggota 1 : Mirza Andiana Devita P. NIM Anggota 2 : Lailatul Badriyah NIM

6 LAMPIRAN Data Hasil Pengamatan a. Peluruhan Am-241 no. kanal n 1 n 2 n 3 n rerata , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3333 6

7 , , , , , , , , , , , , , b. Peluruhan Ra-226 no. kanal n 1 n 2 n 3 n rerata , , , , , ,3333 7

8 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,333 97, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,667 8

9 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

10 , , , , , , , , , , , , , , , , ,

11 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

12 jumlah rerata cacahan , , , , , , Grafik Data Hasil Pengamatan a. Peluruhan Am Peluruhan Am nomor kanal 12

13 jumlah rerata cacahan b. Peluruhan Ra-226 Peluruhan Ra nomor kanal Analisis Data Pengamatan a. Penentuan energi per kanal dan FWHM (Full Width at Half Maximum) maka atau 13

14 b. Penentuan energi spektrum radiasi alfa 14