PENGARUH TEKANAN GAS ISIAN ARGON ALKOHOL TERHADAP KARAKTERISTIK DETEKTOR GEIGER-MÜLLER TIPE SIDE WINDOW CARI RISTIANI M

Transkripsi

1 PENGARUH TEKANAN GAS ISIAN ARGON ALKOHOL TERHADAP KARAKTERISTIK DETEKTOR GEIGER-MÜLLER TIPE SIDE WINDOW CARI RISTIANI M Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta Abstrak Telah dibuat detektor Geiger-Müller tipe side window dengan gas isian Argon-Alkohol. Tabung detektor terbuat dari pipa gelas dengan diameter 16 mm dan panjang daerah aktif 80 mm. Anoda terbuat dari kawat tungsten dengan ukuran diameter 0,03 cm. Katoda terbuat dari bahan Cu yang diuapkan dan menempel pada bagian dalam tabung gelas. Gas isian terdiri dari Argon dan Alkohol dengan perbandingan 90% : 10%. Parameter tekanan gas isian divariasi dengan tujuan dapat diketahui pengaruh tekanan gas isian terhadap karakteristik detektor. Dari pengukuran diperoleh plateau, slope sebesar (75 volt, 41 % / 100 volt), (200 volt, 4,6 % / 100 volt), (50 volt, 36 % / 100 volt) masing-masing untuk tekanan 8 cmhg, 10 cmhg dan 12 cmhg. Tekanan optimum yang memenuhi karakteristik detektor adalah pada tekanan 10 cmhg. Hasil penelitian menunjukkan panjang plateau dan slope berfluktuasi, dalam arti panjang plateau dan slope tidak tergantung oleh tekanan gas isian. Kata kunci : Geiger-Müller, plateau, slope, tekanan kecelakaan yang mungkin terjadipun akan I. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi saat ini begitu pesat, dimana salah satunya adalah teknologi nuklir yang penerapannya mulai terasa dibutuhkan sangat mendesak pada beberapa bidang antara lain : industri logam (deteksi sambungan las dan kebocoran pipa), perusahaan rokok, survey radiasi pada suatu daerah/lokasi dan sebagainya. Semakin tinggi suatu teknologi, maka resiko 1 semakin besar. Karena itu penerapan teknologi nuklir yang baik sangat memperhatikan seberapa jauh kemanfaatan, keselamatan dan resiko kecelakaan bagi kepentingan umum yang mungkin terjadi, karena pemakaian teknologi tersebut. Bahaya radiasi merupakan dampak lain dari penerapan teknologi nuklir, dimana resiko tersebut tidak dapat dihilangkan. Dengan adanya kenyataan itu, maka usaha yang dapat dilakukan adalah menekan dan

2 mengurangi resiko tersebut sekecil mungkin. Radiasi nuklir tidak dapat dideteksi dengan panca indra, maka perlu dibuat alat bantu yang mampu mendeteksi radiasi nuklir seawal mungkin. Alat bantu tersebut berbentuk detektor radiasi nuklir. Semua jenis detektor nuklir berdasarkan interaksi radiasi dengan materi. Detektor nuklir mempunyai jenis serta bentuk yang cukup banyak. Salah satu dari sekian banyak jenis detektor nuklir adalah detektor Geiger- Müller. Detektor Geiger-Müller termasuk golongan detektor radiasi nuklir dengan gas isian sebagai medium aktifnya. Prinsip kerja detektor jenis gas isian adalah berdasarkan interaksi radiasi dengan materi. Bahan materi yang mampu berinteraksi dengan radiasi adalah gas isian yang dalam hal ini gas-gas mulia dan gas-gas poliatom (Irianto, 2008). Pada penelitian-penelitian terdahulu telah dibuat detektor Geiger-Müller dengan gas isian argon dan uap alkohol dengan hasil kurang baik. Hal ini disebabkan oleh banyak parameter yang berpengaruh dalam pembuatan detektor Geiger-Müller antara lain : kebersihan tabung, tingkat kevakuman tabung. Untuk peningkatan karakteristik perlu dilakukan penelitian ulang. Pembuatan tabung detektor Geiger-Müller dengan gas isian argon dan alkohol dan pengujiannya dilakukan optimasi terhadap tekanan gas isian. Dengan penelitian ini akan diperoleh tekanan gas isian yang optimum terhadap karakteristik detektor Geiger-Müller. 2. sistem vakum pelapis tabung dan pengisian gas 3. alat pelacak kebocoran vakum 4. multimeter 5. pesawat ultrasonik b. Bahan 1. tabung gelas 2. tembaga murni sebagai bahan pelapis katode 3. kawat ferniko sebagai terminal katode 4. kawat tungsten sebagai anode Dalam penelitian ini dititik beratkan pada pengaruh tekanan gas isian Argon Alkohol terhadap karakteristik detektor GM tipe Side Window. Sehingga dalam penelitian yang perlu dilakukan adalah : Pembuatan detektor GM tipe Side Window dengan katoda yang dilapisi Cu dengan ukuran panjang daerah aktif 8 cm dan diameter 16 mm serta optimasi pengisian gas untuk variasi tekanan 8 cmhg, 10 cmhg dan 12 cmhg dengan perbandingan 90% gas argon dan 10% Dalam uap alkohol penelitian (Singru, ini 1972). data yang diamati adalah perubahan tegangan ambang, tegangan kerja (plateau), dan slope. Detektor Geiger-Müller dikatakan baik apabila mempunyai daerah plateau yang panjang dan slope yang kecil yaitu menurut Ortec besarnya plateau antara volt dan slope kurang dari 8 % per 100 volt. Data yang diperoleh ini untuk mengetahui pengaruh antara variasi tekanan terhadap karakteristik detektor Geiger-Müller. Prosedure penelitian secara matematis sebagai berikut : II. METODOLOGI PENELITIAN a. Alat : 1. sistem uji detektor 2

3 Mulai Persiapan Bahan Pembuatan Tabung Detektor Persiapan Pelapisan Geiger-Müller dengan cara memvariasi tegangan terhadap perubahan cacah per menit, sehingga diperoleh panjang plateau, slope, dan tegangan ambang. Untuk analisa datanya diamati pengaruh tekanan terhadap perubahan tegangan ambang, panjang plateau dan slope. Besarnya slope dinyatakan dalam % per 100 volt (Arya, 2007) yang dinyatakan dengan persamaan : N 2 N1 Slope = 100% ( ) (100) V V1 2 Proses Pelapisan Bahan Katoda Proses Pemasangan Bahan Anoda Analisa Kegagalan Proses Pemvakuman Tabung Detektor Proses Pengisian Gas Tidak Uji Detektor Baik Karakterisasi Detektor Analisis data III. PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA Data-data yang dikumpulkan dalam penelitian ini adalah data uji fungsi detektor 3 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam proses pengujian detektor ini diperoleh bentuk plateau yang tidak sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Hal ini disebabkan karena tingkat kebersihan dalam tabung, bentuk geometri tabung (anode tidak simetris) dan ada kebocoran di dalam tabung yaitu kebocoran sistem vakum disebabkan karena banyaknya sambungan dari sistem vakum ke tabung detektor yang kurang rapat sehingga molekul gas yang ada diluar masuk. Juga disebabkan karena pengelasan yang kurang sempurna sehingga terjadi keretakan pada tabung detektor maupun sistem vakum sehingga gas argon dan uap alkohol tidak bercampur secara homogen maka dilakukan pembuatan tabung, pelapisan, pemvakuman, dan pengisian Dalam gas berulang-ulang. penelitian ini untuk menentukan tekanan dalam pengisian gas mengalami kesulitan karena pada manometer air raksa sangat cepat mengalir naik turun walaupun kran tersebut sedikit dibuka. Sehingga untuk menetukan besarnya tekanan harus pelan-pelan dalam membuka kran.

4 Cacah per menit (cpm) Hasil karakterisasi detektor : Tanpasumber Cs 137 Dengan sumber Cs Tegangan(volt) Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan dengan cacah pada tekanan 8 cmhg Berdasarkan Gambar 4.1 pengukuran dengan sumber diperoleh panjang plateau 75 volt dan besarnya kemiringan plateau 41 %. Dari data tersebut terlihat bahwa tegangan detektor dapat dioperasikan antara volt. Cacah per menit (cpm) Tanpa sumber Cs 137 Dengan sumber Cs Tegangan (volt) Gambar 4.2 Grafik hubungan tegangan dengan cacah pada tekanan 10 cmhg Berdasarkan Gambar 4.2 terlihat bahwa panjang plateau yaitu 200 volt. Pada tekanan ini detektor dapat dioperasikan pada tegangan kerja antara volt dengan kemiringan plateau 4,8 %. Cacah per menit (cpm) menunjukkan belum bisa membedakan adanya radiasi Cesium. Hal ini disebabkan karena kebolehjadian ion elektron sampai pada anode sedikit sehingga perbedaan cacah yang dihasilkan dengan sumber dan tanpa sumber kelihatan sama. Juga disebabkan karena gerakan elektron dan ion masih lambat sehingga sebelum elektron dan ion mencapai ke elektrode yang sesuai ada kemungkinan antara elektron dan ion bertemu dan bergabung kembali Tegangan (volt) Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan dengan cacah pada tekanan 12 cmhg Berdasarkan Gambar 4.3 terlihat bahwa panjang plateau sangat pendek yaitu 50 volt dan kemiringan plateau diperoleh sebesar 36 %. Berdasarkan grafik tersebut bahwa pengaruh tekanan 8 cmhg, 10 cmhg dan 12 cmhg terhadap karakteristik detektor yaitu panjang plateau dan slope saling berfluktuasi dalam artian panjang plateau dan slope tidak tergantung pada besarnya tekanan gas isian dalam tabung. Tanpa sumber Cs 137 Dengan sumber Cs 137 Pada tegangan volt 4

5 Tegangan ambang (volt) threshold Tekanan (cm Hg) Gambar 4.4 Grafik hubungan tekanan dengan tegangan ambang Berdasarkan Gambar 4.4 bahwa semakin besar tekanan gas isian detektor Geiger-Müller semakin besar tegangan kedua elektrodenya yaitu tegangan ambang. Hal ini karena tekanan gas yang besar maka gerak elektron ion untuk mencapai ke elektrode akan semakin lambat, sehingga untuk menambah tenaga yang diperlukan elektron maupun ion agar geraknya lebih cepat mencapai anode dan katode maka tegangan antara anoda dan katode dinaikkan. Tenaga elektron ion tersebut berasal dari adanya medan listrik antara Apabila tekanan dinaikkan lebih tinggi kedua elektrode. lagi lebih besar dari 12 cmhg maka tegangan ambang detektor tersebut akan semakin tinggi. Hal ini mengakibatkan kemampuan kerja detektor menjadi berkurang yaitu seluruh gas yang ada dalam tabung akan terionisasi dan ion tersebut tertarik menuju elektrode dan detektor kehilangan gas sehingga detektor menjadi rusak. V. KESIMPULAN berfluktuasi dalam arti pengaruh panjang plateau dan slope tidak tergantung pada besarnya tekanan gas isian dalam tabung. Tekanan 8 cmhg : plateau 75 volt dan slope 41 % / 100 volt Tekanan 10 cmhg : plateau 200 volt dan slope 4,8 % / 100 volt Tekanan 12 cmhg : plateau 50 volt dan slope 36 % / 100 volt 2. Tekanan optimum yang memenuhi karakteristik detektor adalah pada tekanan 10 cmhg. 3. Adanya hubungan linieritas antara tegangan ambang dengan tekanan yaitu semakin besar tekanan gas isian detektor maka tegangan ambang yang terjadi akan semakin tinggi. VI. SARAN Untuk penelitian lebih lanjut maka untuk memperoleh hasil karakteristik detektor yang maksimal perlu dijaga kebersihan dalam pembuatan tabung sehingga vakum yang diperoleh mencapai kevakuman tingkat tinggi. VII. DAFTAR PUSTAKA Arya, Wisnu Wardhana Teknologi Nuklir, Proteksi Radiasi dan Aplikasinya. Penerbit Andi Yogyakarta. Irianto, dkk Peningkatan spesifikasi Kinerja Detektor Geiger-Müller. Usulan Program Kerja Kegiatan Batan tahun Singru, RM Introduction to Experimental Nuclear pyisics.wiley Eastern Private Limited. New Delhi. 1. Pengaruh tekanan gas isian terhadap panjang plateau dan kemiringan plateau 5

6 1