KALIBRASI ALA T UKUR KONT AMINASI PERMUKAAN P(y) DENGAN DETEKTOR GEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR

Transkripsi

1 Prosldlno pertemuan dan Presentasl IImlah Funoslonal Toknls Non PonoUti. 18 Desombor 2006 ISSN : KALIBRASI ALA T UKUR KONT AMINASI PERMUKAAN P(y) DENGAN DETEKTOR GEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR C. Tuti Budiantari PTKMR - BAT AN ABSTRAK KALJBRASI ALAT UKUR KONTAMINASI PERMUKAA1'{.P(Y) DENGAN DETEKTOR GEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR. Telah dilakukan kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan l3\y) Aloka model TGS 133 dengan jenis detektor 13M terhadap sumber radiasi standar 4 C, 147 Pm, 36 Cl, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh. Kalibrasi dilakukan dengan meletakkan bagian muka detektor pad a jarak 0,5 em dari sumber radiasi. Sebelum kalibrasi dilakukan pengecekan pendahuluan kondisi alat ukur serta pengukuran cacah latar belakang untuk rentang 300 cpm. Sesudah kalibrasi dilakukan pengukuran cacah latar belakang kembali. Faktor kalibrasi dengan satuan (s-l.cm-2/cpm) yang diperoleh merupakan hasil bagi an tara laju pancaran permukaan (S-I.cm-2 ) dengan laju cacah netto rerata (cpm) sedangkan efisiensi alat dengan satuan % merupakan hasil bagi antara laju cacah netto rerata dalam satuan cps dengan hasil kali antara laju pancaran permukaan dengan satuan (S I.cm-2) dengan luas efektif detektor 19,6 cm2. Faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi ~ermukaan dengan detektor GM yang diperoleh dengan sumber standar 14 C, 147 Pm, 36 Cl. Sr+90y, I06Rb + I06Rh berturut-turut adalah 1,08 x 10-2 ; 5,10 x 10-3; 1,45 x ,46 X ro-3 clan 1,58 x ro-3 dan efisiensi alat ukur tersebut untuk sumber-sumber di atas adalah 7,89 %; ] 6,96 %; 58,55 %, 58,07 % dan 53,89 %. ABSTRACT CALIBRATION OF A P(y) SURFACE CONTAMINA non MEASURING INSTRUMENT WITH GEIGER MULLER DETECTOR TO P STANDARD RADIA TJON SOURCES. Calibration of a TGS 133 P(y) surface contamination measuring instrument with Geiger Muller detector made in Aloka tol4 C, 147 Pm, 36 CI, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh standard radiation sources had been done. Calibration was done by placing the front face of detector at 0.5 cm distance from active surface radiation source. Checking of measuring instrument condition before calibration and background for 300 cpm before and after calibration must be done. Calibration factor (s-l.cm-2/cpm) obtained was a ratio between surface emission rate (sl,cm-2) and net counting rate (cpm). Calibration factor of a TGS 133 surface contamination measuring instrument with Geiger Muller detector tol4 C, 147 Pm, 36 CI, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh standard radiation sources obtained were 1.08 x 10-2 ; 5.10 X 10-3; 1.45 X 10-3; 1.46 X ro-3 and 1.58 x 10-3 and their efficiencies for the above radiation sources were 7.89 %; %; %, % dan %. 218

2 IJrosldJng pertemuan dan Presentasilimiah FunoslonaJ Teknls Non Panelltl, 19 Desember 2006 ISSN : PENDAHULUAN Berbagai maeam a]at ukur radiasi seperti surveimeter, monitor area, dosimeter perorangan, monitor lingkungan dan alat monitor kontaminasi digunakan dalam fasilitasfasi]itas untuk tujuan proteksi radiasi. Untuk penerapannya alat ukur radiasi tidak hanya sesuai untuk tujuan pemantauan tetapi juga terka]ibrasi sesuai dengan besaran yang diukur. Salah satu alat ukur radiasi yang digunakan untuk tujuan proteksi radiasi adalah a]at ukur kontaminasi permukaan. Alat ukur ini digunakan untuk mendeteksi adanya bahan radioakti[ pemanear [oton, alpha dan atau beta pada permukaan pera]atan, atau pada baju dan ku]it pekerja radiasi. Alat ukur ini terdiri dari rangkaian alat deteksi yang umumnya berupa tabung peneaeah proporsional atau Geiger Muller, detektor solid state, sintilasi atau semikonduktor dan rangkaian alat ukur seperti amplifier, discriminator, meter dan lain-lain, [ 1] Agar diperoleh hasil deteksi yang akurat malm alat ukur tersebut perlu dikalibrasi dengan sumber radiasi standar yang tertelusur ke laboratorium dosimetri standar primer. Dalam makalah ini akan dibahas hasil kalibrasi dan efisiensi alat ukur kontaminasi permukaan dengan jenis detektor Geiger Muller terhadap sumber radiasi beta standar 14 C, 147 Pm, 36Cl, 90Sr+90Y,dan I06Rb+I06Rh yang digunakan untuk mendeteksi adanya radiasi beta di Laboratorium Kalibrasi dan Standar Radiasi JNC, Tokai Jepang. '"," TEORI Ada dua jenis alat ukur yang digunakan untuk mendeteksi kontaminasi permukaan [2] yaitu 1. Alat untuk mengukur kontaminasi permukaan (surface contamination meter). Alat ukur ini dihubungkan seeara elektronik dengan satu atau ]ebih detektor yang diraneang untuk mengukur kontaminasi permukaan dalam satuan aktivitas per satuan luas. 2. Alat untuk memantau adanya kontaminasi permukaan (sulface contamination monitor). A]at pemantau cli]engkapi dengan alarm. Jika kontaminasi clari suatu permukaan tertentu melebihi batas yang cliijinkan maka alarm akan berbunyi. Salah satu rangkaian a]at ukur kontaminasi permukaan B(y) dengan detektor GM dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini. 219

3 I'rosldlno pertemuan danpresontasillmiah FungslonalTeknls NonPencUU,18Desember 2006 ISSN: ~-Ictc::r 121ju pc::nc2icllh:. Amplifier Gambar I. Rangkaian alat ukur kontaminasi permukaan P(y) dengan detektor GM Kalibrasi alat ukur kontaminasi dilakukan dengan menempatkan bagian muka detektor pada jarak 5 mm atau 10 mm ke permukaan aktif sumber seperti yang direkomendasikan oleh pabrik. Oleh sebab itu perlu untuk menggunakan pemegang sumber yang dirancang untuk menempatkan detektor. Rangkaian kalibrasi alat ukur kontaminasi dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2. Rangkaian kalibrasi alat ukur kontaminasi 220

4 Pr'osldl~portomuan dan Presuntasilimiah Fungslonal Toknis Non PUllOUt!, 19 Dosombur 2006 ISSH. : Ada 2 Lcvel sumber radiasi acuan yang umumnya digunakan yaitu : Level I : Sumber standar acuan yang harus telah dikalibrasi secara langsung di laboratorium standar nasional dalam bentuk laju pancaran permukaan Level II : Sumber standar acuan yang harus dikalibrasi di laboratorium yang diakui dalam bentuk laju pancaran permukaan dengan alat ukur acuan dimana efisiensinya telah diukur dengan sumber standar acuan level 1. Untuk sumber dengan level I sumber acuan diukur dengan metode absolut atau dengan alat ukur yang telah dikalibrasi dengan sumber standar yang telah diukur secara absolut. Sumber acuan yang biasanya digunakan untuk kalibrasi alat ukur permukaan biasanya berbentuk planar dan diletakkan pada bahan dengan koefisien hamburan rendah misalnya plastik atau aluminium. Sumber racliasi yang biasanya digunakan untuk kalibrasi alat ukur kontaminasi Pl:rmukaan yang mend~teksi radiasi beta dapat dilihat pad a Tabel I. [1,4] Tabel 1. Radionuklida beta untuk kalibrasi c-- Radionuklida Encrgi beta YUSr+Yoy 147Pm LIUBi , , , , ,01 maksimum Waktu (ke para V) (hari) Sumber yang digunakan dalam kalibnisi sebaiknya sumber yang tidak terkolimasi dan mempunyai permukaan aktif yang lebih besar dari permukaan detektor yang akan dikalibrasi. Untuk sumber dengan permukaan aktif yang lebih kecil dari permukaan detektor yang akan dikalibrasi maka kalibrasi hams dilakukan pada beberapa posisi untuk memperoleh hasil kalibrasi dengan ketelitian yang sama.[i] 221

5 ljrosl~ PortBmuan!lan ProsilntasllimIah Funoslonal roknls Non PonoUU,18D8S8mb8r 2008 i=;;;;;;;;;;;ii=== ISSN : Untuk alat ukur yang mempunyai skala linier, kalibrasi dilakukan minimall posisi untuk setiap rentang antara 50 % dan 75 % dad skala maksimum. Sedangkan untuk alat ukur yang mempunyai skala logaritmik maka kalibrasi dilakukan untuk setiap rentang efektif pengukuran. [1] Faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan di bawah ini (1) ;" CF = -- SA " M-Mb (1) dengan : CF adalah faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi SA adalah laju pancaran permukaan per satuan luas berdasarkan sertifikat sumber radionuklida (S I. cm-2) M adalah laju cacah alat ukur kontaminasi permukaan ketika disinari dengan sumber radiasi pada j arak yang di gunakan (s -1) Mb adalah laju cacah latar belakang alat ukur kontaminasi permukaan (S'I) persamaan: Sedangkan efisiensi alat ukur tersebut, Eff, dapat diperoleh dengan menggunakan laju cacah netto (cpm)/60(detik/menit) L" I:,'ff = x 1OOo~ /'( 0 (2) Laju pancaran permukaan (S-I. cm-2) x luas efektif detektor TATA KERJA Pcralatan Spesifikasi alat ukur kontaminasi yang akan dikalibrasi dan sumber radiasi yang digunakan untuk kalibrasi dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel

6 pruslliiijj Pert6muan dan Presentasillml~FunDslunal TBknls Nun PeneUU,18 Desember 2006 ISSN :14W Tabel 2. Spesifikasi alat ukur kontaminasi permukaan dengan detektor dikalibrasi [4 ] OM yang akan Model I Nomor seri ,10 Partikel Aloka, Jenis surveimeter V± OM epm Jepang 50 beta 5004 Vsid,... ~(y) TOS 133 I Ro 4536 : 2,5 Tetapan waktu 1 pulsa dani caeah 30 detik kepm dalam 7 rentang mg/em2 Diameter 50 mm ;Luas efektif: 19,6 em:?

7 Proslding Pertemuan dan Prasentasilimiah FungslonaI Yeknls Non penelitl1b Desember 2006 ISSN - : Tabe 1 3. Spesifikasi sumber I'adiasi level I yang digunakan untuk kalibrasi 8,46 Radianllklida pancaran4,40 I2n YUSr_YUy 147Pm IO()R~lo(jRh x105 mmmm 12 1,21xl03s'\ 2,54 73x 2, per 3,10 ±IO% 5, , , ,19xl03s'\ 1,01 28,5 J6CI S 1 kev tahlln 3,32 kbg tal1lln 156 tahlln key s \ C 100 tahlln key kbg 100, -;-' 170 PTB 10,4 1,87 ±5% % mol 170 mm x 3 ±5 mm xptb 120 % x 120 permllkaan relatif maksimllm (S I, i3 em))!aju pancaran Waktll para sinar I,27x 103S'\ Dimensi Kctidakpastian Laju panearan permukaan Kalibrasi Kondisi alat ukur yang akan dikalibrasi yang meliputi kondisi bagian dalam dan luar alat termasuk mika tipis yang digunakan, eatu daya tcgangan rcndah, eatu daya tegangan tinggi, pengukuran plato, noise yang disebabkan oleh kabel, pengaturan gain amplifier, pcngaturan discriminator, dan pengaturan penunjukkan meter dieek terlebih dahulu. Setelah itll dilakukan pengukuran eaeah latai' belakang pada rentang ukur 300 cpm. Sumber beta 14 CI dilctakkan di tempatnya. Setelah itu detektor diletakkan seeara hatihati di at as permukaan sumbcr dengan jarak 0,5 em. Kemudian rentang ukur diatur sesuai 224

8 Prusldinu pertemuan dan Presentasillmiah FunDslunal Teknls Nun PenellU,19 Desember ISSN : dengan sumber yang digunakan dan ditunggu beberapa lama sampai bacaan laju cacah stabil. Jika bacaan sudah stabil maka bacaan yang diperoleh dicatat. Dengan cara yang sama dilakukan lintuk sumber beta 147 Pm, 90Sr+90y, dan I06Rb+106Rh. Setelah selesai kalibrasi maka dilakukan pengukuran cacah latar belakang pada rentang ukur 300 Cpll1 sesliai dcngan saat pcngccekan cacah latar belakang sebelum kalibrasi dilakukan. Dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) berturut-turllt dapat diperoleh faktor kalibrasi dan faktor efisiensi alat ukur kontall1inasi perll1ukaan ~()') dengan detektor OM. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan ~()') dengan detektor OM dapat dilihat pada Tabel 4 dan grafik efisiensi antara energi dan efisiensi alat dapat dilihat pada Oambar 3. Tabel 4. Hasil perhitungan faktor kalibrasi dan efisiensi alat ukur kontaminasi permukaan ~()') dengan berbagai sumber radiasi standar Laju Radionuklida pancaran r::rata 65 8,46 latar saat ':IUSr+':IUy luorb+iuorh 683,3 7166,7 14/Pm 58,55% 5,5% 65 3,10 5,86 1, , ± J('CI 5% ± 5% 14C 850 alibrasi LaJu cacah netto 1, ,7±2,3% 53,89 618,3±4,2 58,07% 6,0% 10K 1,46 1,58 16,96% 4035± K 5,0IxI0 3± % 785 x1,08 ± % 10 3± 1O 3± 2,4 7,89% 4,0 ± 3K 7,2% x % 5,9 10 2± % (cpm) (S I. --. cm_2) Laju Rentang cacah rerata *) Laju cacah netto = laju cacah rerata - laju cacah latar belakang rerata 225

9 _ _h 1 ProsldinU Pertemuan dan PresentasJ IImlah FunoslonaJ Tuknls Non PoneUU.18 Oosombur 2006 i - -- ISSN : ! CX) cro CXJ JCOJ GOO Energi Sumber Radiasi Beta M aksimum ( KoV) Gambar 3. Hubungan antara energi sumber radiasi beta maksimum (kev)dan efisiensi alat (%). Berdasarkan Gambar 3 dapat dipeioleh besarnya efisiensi alat untuk sumber radiasi beta lainnya yang berada dalam rentang energi 156 key sid 3541 key. Dengan diketahuinya efisiensi alat tersebut dapat dihitung besarnya laju pancaran sumber radiasi beta yang digunakan berdasarkan persamaan (2) serta faktor kalibrasinya untuk sumber beta terse but berdasarkan persamaan (1). Karena bacaan alat ukur yang dikalibrasi berbeda satuan dengan sumber radiasi beta yang digunakan maka tidak ada batasan untuk faktor kalibrasinya. Untuk mengetahui alat terse but dapat atau tidak digllnakan dapat dilihat dari hasil pengecekan pendahuillan alat sebelum dikalibrasi. KESIMPULAN Telah diperoleh besarnya faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi dengan detektor GM terhadap sumber standar 14C, 147Pm, 36 Cl. 90Sr+90y, 106Rb + 106Rh berturut-turut adalah 1,08 x 10-2 ; 5,10 X 10-3; 1,45 X ,46 X 10-3 dan 1,58 x 10-3 dan efisiensi alat ukur terse but untuk sumber-sumber di atas adalah 7,89 %; 16,96 %; 58,55 %, 58,07 % dan 53,89 %. 226

10 ProsldinQ pertemuan dan Presentaslllndah Fungslonal TeknIs Nun Penelltl. 18 Oesember 2006 ISSN : UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. T. Momose, Satoshi Mikami dan Tadayoshi Suzuki yang telah mcmbantu tcrlaksananya kalibrasi ini. DAFT AR PUST AKA 1. International Atomic Energy Agency, Safety Reports Series No. 16, IAEA, Vienna ( 2000). 2. International Elcctrotechnical Commission, Alpha, Beta and Alpha-Beta Contamination Meters and Monitors, IEC Publication 325, Geneva (1981). 3. International Standards Organization, Reference Sources for the Calibration of Surface Contamination Monitors _ Electrons of Energy Less than 0,15 MeV and Photons of Energy Less than 1,5 MeV, ISO Standard , Geneva (1996). 4. Manual a1at ukur kontaminasi permukaan ~(y) TGS