STANDARDISASI 1251 DAN PENENTUAN WAKTU PARO SERTA RESPON KAMAR PENGION

Transkripsi

1 - Nazaroh ISSN STANDARDISASI 1251 DAN PENENTUAN WAKTU PARO SERTA RESPON KAMAR PENGION, Nazaroh Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATAN ABSTRAK STANDARDISASI 1251DAN PENENTUAN WAKTU PARO SERTA RESPON KAMAR PENGION. Telah dilakukan Standardisasi 115/ dan penentuan wak/u pal'o serta respon kamai' kamai' pengion. Standardisasi 115/dilakukan dengan menggunakan kamai' pengion Capintec CRC-7BT. Hasil pengukuran aktivitas 115/ untuk sampel A (5 cc) adalah (24,319 ± 0,24 %) mci pada tanggal acuan 18 Agustus 2005 sedangkan ak/ivitas untuk sampel B (l cc) adalah (9,193 ± 0,11 %) mci, pada tanggal acuan 4 Agustus 2005, Selanjutnya sumber standar tersebut ditentukan wak/u paronya dan digunakan untuk menentukan respon kamai' pengion Vinten dan Merlin Gerin. Pengukuran wak/u pal'o 115/dilakukan mulai tanggal 4 Agustus sampai dengan 28 Oktober Hasil pengukuran waktu pal'o /25/ menggunakan kamai' pengion Vinten dan Merlin adalah adalah sama, yaitu : (59,76 ± /,7 %) hari. Bila dibandingkan dengan ICRP No 38, hasi/ pengukuran tersebut memiliki perbedaan -0,6 %. Respon kamai' pengion Vinten terhadap /25/ untuk volume Ice adalah (24,315 ± 0,076 %) palmci, dan untuk volume 5 cc adalah (23,347 ± 0,162 %) palmci sedangkan Respon kamai' pengion Merlin Gerin untuk volume I cc adalah, (347,809 ± 0,074 %) palmci,dan untuk volume 5 cc adalah (333,825 ± 0,/56) palmci. Kata kllnci: sfandardisasi, wak/ii pam, respon, dan kamai' penrion ABSTRACT STANDARDIZATION OF 1251AND DETERMINATION OF HALF LIFE AS WELL AS THE RESPON OF IONIZA TlON CHAMBER. Standardization of /25/ and determination of half life as well as the ionization chamber response against 1151have been conducted. Standardization of 115/was done by using calibrated Capintec CRC-7 BT ionization chamber. The result of activity measurement of /25/ for sample A (5 cc) was (24.3/9 ± 0.24 %) mci at the reference time: /8 August 2005 while the activity of sample B was (9.193 ± 0.// %) mci, at the reference time: 4 August The standards were then determined their halflived and used to determine the responses of Vinten and Merlin Gerin The resul/ of both half - life measurements were : ( ± 2.4 %) days. If compared with /CRP No. 38, the measurement result owning difference %. The measurement result of Vinten ionization Chamber Response against /25/ for /cc's volume was: (24.3/5 ± %) palmci, and for 5 cc's volume was: ( ± 0./62 %) palmci,, and the response of Merlin Gerin against /25/ for / cc's volume was ( ± %) palmci, and for 5 cc's volume was: ( ± 0./56 %) palmci. Key-words: standardization, half-life, response, and ionization chamber PENDAHULUAN Yang nuklidalradioaktivitas dimaksud dengan menurut Standardisasi SK DIRJEN Radio SATAN No.84/DJ/VI/1991[1] yaitu : "Tindakan menyiapkan sumber standar dan menetapkan radioaktivitasnya dengan menggunakan peralatan radiasi yang sesuai". Menurut K. Debertin, dalam "Applied Radiation and Isotope," No. 47, halaman 423, 1996,12] "Standardization is the totality of all measures to obtain the final activity concentration valuefor a specific radionuc/ide". Sedangkan yang dimaksud dengan Sumber Standar[l] adalah: "Zat radioaktif, baik yang terbuka maupun terbungkus, yang digunakan untuk kepentingan kalibrasi alat ukur radiasilalat cacah radiasi dan disertai dengan Tanda Standardisasi dan,sertifikat Standardisasi". Waktu paro adalah waktu yang diperlukan oleh suatu unsur radioisotop untuk meluruh menjadi separuhnya. [3] Pada umumnya, pengukuran data nuklir (waktu pare) dilakukan di beberapa laboratorium di suatu negara. Pengukuran tersebut dimaksudkan untuk membuktikan apakah hasil pengukuran sebelumnya (yang dilakukan oleh Pustek'Akselerator dan Proses Bahan BATAN

2 -226 ISSN laboratorium lain) sudah akurat atau belum. Oi ~amping itu juga, untuk melihat apakah hasil pengukuran di laboratorium tersebut dapat disejajarkan atau masih jauh dari hasil pengukuran laboratorium lain. Sedangkan pengukuran respon kamar pengion terhadap 1251,ini penting dilakukan karena kamar pengion merupakan alat ukur relatif sehingga perlu dikalibrasi terlebih dahulu (ditentukan responnya) sebelum digunakan untuk mengukur sampel merupakan radioisotop buatan man usia. Radioisotop tersebut merupakan salah satu dari 17 jenis radioisotop iodine yang ada, yaitu: 12OmI,12 1, ml 1321:1331,, 1341, da~ mi. I25j m~rup~kan 'radi~isoto~ iodine yang memiliki waktu paro terpanjang kedua setelah 1291(T1I2= 1, tahun). Radioisotop 1251 meluruh menjadi 125Te(stabil) dengan menangkap elektron (electron capture) dan memanearkan sinar gamma pada energi 35,5 key (6,67 %). Pada saat radioisotop 1251meluruh dengan electron capture, akan menghasilkan sinar-x pada kulit K dan L dengan energi 27 key dan elektron Auger. Waktu paro fisika dari 1251adalah 60,14 hari,[4] sedangkan waktu paro biologinya adalah 138 hari (untuk keseluruhan tubuh), 14 hari (pada tulang), 7 hari (pada ginjal), 7 hari (pada hati), 7 hari (pada limpa), 138 hari (pada thyroid), dan 7 hari (pada testes).[5) Iodine merupakan unsur yang mudah menguap, bersifat raeun dan memiliki densitas 4,9 glm!. 1251dapat dibuat dari isotop 124Xedi reaktor dengan reaksi (n,y), dengan reaksi sebagai berikut: 124Xe(n,y)125Xe0 EC Menurut teori, I gram 1251murni memiliki aktivitas spesifik 1,7 x 104 CiP' 5] Oalam bidang kedokteran nuklir, 1251dapat dimanfaatkan untuk diagnosis suatu penyakit kelenjar thyroid. Penentuan waktu paro fisika ini sangat penting karena sangat mempengaruhi dalam perhitungan waktu paro efektif dan juga dalam pemberian dosis ke pasien. Pada makalah ini akan disajikan pengukuran waktu paro 1251 dan penentuan respon kamar penglon. V' mten dan M)' er m G' erm terhadap yang digunakan pada pereobaan ini merupakan produksi dari Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka -BATAN. TEORI Tipikal kamar pengion terdiri dari tabung berisi gas dan elektrode, yang didisain untuk mengukur atau mengalibrasi sumber pemanear gamma dengan aktivitas lebih besar dari 100 mikro Curie atau mampu mengukur output arus tinggi dari NaZllro" radionuklida yang memanearkan sinar gamma dengan jangkauan energi dari 20 key sampai 3 MeV. Namun dalam prakteknya kamar pengion masih mampu mengukur aktivitas > I0 mikro Curie, tetapi ketidakpastiannya tentu saja lebih besar. Jenis gas yang digunakan untuk kamar pengion juga bermaeam-maeam, ada yang berisi gas nitrogen ada pula yang berisi gas argon. Untuk peneaeahan sinar gamma yang optimal, kamar pengion seharusnya diletakkan pada ruang bertemperatur 10 _ 30 C dan pad a kelembaban tidak lebih dari 60 %.16-7] Sampel diletakkan pada holder dan dimasukkan ke dalam sumur detektor. Diameter sumur detektor kamar pengion bervariasi, ada yang kecil ( = 2,5 em) dan ada pula yang besar ( = 6,9 em). Dinding kamar pengion biasanya terbuat dari kuningan untuk menyerap partikel beta dari sampel yang diukur dan dilapisi dengan plastik atau plexiglas untuk memudahkan dekontaminasi. Kamar pengion khusus diraneang agar mudah digunakan, dan tidak memerlukan pengaturan tegangan tinggi yang kritis namun eukup akurat, dengan ketidakpastian ± 3 % (kelas II). Tegangan kerja detektor kamar pengion ada yang volt (Vinten) dan ada yang 600 volt (Merlin Gerin) atau 800 volt (Centronie). Radiasi yang memasuki atau melewati kamar pengion akan mengionkan molekul gas menjadi ion positif dan elektron. Oi bawah pengaruh medan listrik, ion positif dan elektron akan tersapu ke arah yang berlawanan, ke elektrode yang sesuai. Pengumpulan partikel yang bermuatan tersebut menghasilkan arus ionisasi yang sesuai dengan intensitas dari radiasi yang diukur. Setiap radionuklida atau radioisotop memanearkan energi dan kuantitas radiasi yang berbeda. Untuk aktivitas yang sarna dari setiap radionuklida, akan menghasilkan tingkat ionisasi yang berbeda di dalam gas peneaeah. Oleh sebab itu setiap radionuklida akan mempunyai gambaran kalibrasi sendiri ( Respon atau Tanggapan sendiri) dengan satuan : arus per aktivitas (pa/mci atau palm Bq). Besaran Respon atau Tanggapan adalah fungsi karakteristik fisika dari detektor kamar pengion tersebut. Materi dinding, tebal dinding, gas pengisi detektor, tekanan gas, volume peneaeahan, semuanya akan mempengaruhi tingkat ionisasi. Sifat fisika dari sumber radiasi, volumenya, sifat wadahnya dan posisi sumber relatif terhadap kamar pengion juga akan mempengaruhi besar Respon atau Tanggapan. Untuk meneapai ketepatan pengukuran yang tinggi, perlu dipertimbangkan berbagai faktor yang mempengaruhi tingkat resultan arus ionisasi. Prosldlng PPI PDIPTN 2006

3 Nazaroh ISSN Bagan peluruhan 1251disajikan pad a Gambar I. 0,0355 kev 0,00 kev 3f2+ 125Te (stabil) 5f2+ 'Yl (6{>7 %) 53II25 (60,14 hari) Gambar 1. Bagan Peluruhan dari ,00 Menurut teori, 1 gram 1251mumi memiliki aktivitas spesifik 1,7 X 104CiY 5] Hal ini dapat dibuktikan dengan rumus berikut: primer). Beberapa metode absolut yang dapat digunakan untuk standardisasi 1251adalah metode koinsidensi 41t (PC, y), 4 1t (x,y) Nal(TI)-Nal(TI), dan metode sum-peak. Standardisasi dengan metode absolut memerlukan peralatan yang komplek dan perangkat pencacah yang dapat dipercaya, serta keahlian dari pelaksana standardisasi dalam menginterpretasikan hasil pengukuran. Pengukuran aktivitas dengan metode absolut relatif lebih mahal dibandingkan dengan pengukuran dengan metode relatif.. Penentuan aktivitas dengan metode relatif membutuhkan sumber standard dan ketepatan pengukurannya sangat bergantung pada ketepatan standard yang digunakan serta kontrol kestabilan alat, namun lebih mudah dan tidak memakan waktu lama. Peralatan yang dapat digunakan untuk pengukuran aktivitas \251secara relatif adalah sistem pencacah spektrometri gamma dan kamar pengion. Untuk menentukan waktu paro biasanya digunakan sistem pencacah kamar pengion. Rumus yang digunakan untuk menentukan waktu paro sangat sederhana yaitu: A., = AN (I) AI = A" e-(o.69h 1)l1i/2 (3) N = (w x N,J I A A, = Aktivitas spesifik A = konstanta peluruhan (S I) TJ12 = waktu paro (s) w = berat (g ) N = jumlah atom per gram N" = bilangan Avogadro (6,02 x 1023) A = nomor masa Aktivitas zat radioaktif tidak konstan terhadap waktu, tetapi meluruh pada suatu laju yang ditentukan oleh radionuklida yang ada. Aktivitas dari suatu kuantitas materi radioaktif adalah jumlah disintegrasi inti yang terjadi dalam kuantitas ini dalam satuan waktu. Satuan khusus dari aktivitas adalah curie, yang didefinisikan oleh ICRU sebagai 3,7 x 1010 disintegrasi per detik (Bq = becquerel). Aktivitas dapat dinyatakan dalam mili curie, mikro curie atau becquerel bergantung kebiasaan. Di dalam penentuan aktivitas atau standardisasi radionuklida, dikenal dua macam metode, yaitu metode relatif dan absolut. Penentuan aktivitas dengan metode absolut dapat dilakukan tanpa menggunakan standard, oleh sebab itu, sumber atau sampel yang telah ditentukan aktivitasnya dengan metode ini, disebut primary standard (standard (2) AI = aktivitas pada saat t A" = aktivitas pada saat to TI/2 perbedaan waktu = waktu paro TAT A KERJA Bahan dan Peralatan antara to dan t - Sampel 1251: Vial A (Volume 1 cc) dan vial B (volume 5 cc). - Dose Calibrator Capintec CRC 7BT. - Kamar Pengion Vinten. - Kamar Pengion Merlin Gerin. Cara Kerja Secara umum, tahapan standardisasi radionuklida disajikan pada Gambar dalam vial A dan B dicacah dengan menggunakan Dose Calibrator Capintec CRC-7BT, Vinten dan Merlin Gerin, dengan pengambilan data sesuai dengan instruksi kerja yang telah ditentukan. Pengambilan data dilakukan pengulangan pada waktu yang berbeda (mulai 4 Agustus sid 28 Oktober 2005) Prosiding PPI - PDIPTN 2006

4 228 ISSN Nazaroh menggunakan 3 kamar pengion tersebut. Hal ini untuk mempelajari dan menentukan waktu paro fisika Pengukuran aktivitas 1251 ditentukan dengan Capintec dan selanjutnya sampel A dan B yang telah diketahui aktivitasnya digunakan untuk menentukan respon kamar pengion Vinten dan Merlin Gerin. Data pengukuran disajikan pad a Tabel 1 sid 6 kemudian diplotkan pada Gambar 3 dan 4. Tahapan Standardisasi Radionuklida Pemilihan Metodel Alat cacah: Berdasarkan karakteristik radionuklida, aktivitas Preparasi (Penyiapan) sampel: Metode Gravimetri Pengukuran (Pencacahan) Aktivitas: Metode Relatifl Absolut Evaluasi Sertifikasi Gambar 2. Tahapan Standardisasi Radionuklida. Tabel1. Pengukuran us( ( sam pel A ) menggunakan Kamar Pengion CAPINTEC. Aktivitas u (%) rata2 = = t (hari) Aktivitas Waktu :10 10:15 10:30 14:35 7:40 7:52 7: :05 8:15 8:00 ± (mci) ] Aktivitas RT: /8/ (mci) Prosidlng PPI - PDIPTN 2006

5 Nazaroh ISSN Aktivitas u rata2 (%) = = Tabel 2. Pengukuran 1251 (sampel B) menggunakan Kamar Pengion CAPINTEC n : : : Waktu t (hari) Aktivitas :55 10:00 11:00 7:47 8:05 15:00 7:,+u 9:40 9:00 7:30 8:35 8:15 8:40 8:10 ± ± ± Akti"itas (mci) ± 0.11 RT:4/8/ I (mCi) Average u (%) = = Tabcl3. Pcngukuran 1251(sampel A) mcnggunakan Kamar Pcngion Vintcn t (hari)arus. Waktu : : : :30 8: :35 8:05 7:40 8:55 9:55 9: :35 8:03 8:20 8: Tanggapan ±0.318± ±0.23 (pa) ±0.15 ±0.20 ± ± ±O ± (pa/mci) Pustek Akselerator dan Proses Bahan BATAN

6 -230 ISSN Nuzum" Average u(%) = = Tabel4. Pengukuran 125) (sampel B) nlenggunakan Kamar Pengion Vinten ± ± Waktu t (hari)arus ± ± :35 14:30 11: : : :10 15: :05 7:50 9:00 8:03 7:30 8:35 7:40 9: Tanggapan ± (pa) ± (pa/mci) Average u(%) = = Tabel5. Pengukuran 125( ( sam pel A) menggunakan Kamar Pengion Merlin Gerin Waktu t (hari) Arus 14:40 10:05 10:40 7:33 8:30 8:05 15:38 13:50 8:10 9:00 8:20 8:15 8:45 8:25 9:40 7:50 Tanggapan (pa) (pa/mci) ± Prosiding PPI - PDIPTN 2006

7 Nazaroh ISSN / Average u(%) = = Tabel 6. Pengukuran 125. (sampel B) menggunakan kamar pengion Merlin Gerin ± t (hari)arus Tanggapan Waktu :25 15:00 10:40 11:00 8:35 13:50 14:40 j5. ~a :13 7:50 7:45 9:00 8:40 8:27 9:37 7:35 8:15 8:10 (palmci) ± ± c!i: <c '" : \IIIahtu RIng uhuran (haro Gambar 3. Kurva peluruhan 125. (diukur dengan KP Vinten). Pustek Akselerator dan Proses Bahan BATAN

8 -232 ISSN NaZI/roil o so so UU"1u pengjk ll'an ~ari) Gambar 4. Kurva peluruhan 125) (diukur dengan KP: Merlin Gerin). HASIL DAN PEMBAHASAN Pada Tabel I dan 2 disajikan hasil pengukuran aktivitas 1251untuk sampel A dan B mengunakan kamar pengion Capintec. Pada Tabel tersebut terlihat hasil pengukuran aktivitas 1251(mCi) pada berbagai tanggal pengukuran. Data pengukuran ini kemudian diekxtrapolasikan ke tanggal acuan (tanggal awal pengukuran), sehingga diperoleh hasil pengukuran rata-rata: (24,3 19 ± 0,24 % ) mci, untuk sampel A (5 cc), dengan tanggal acuan 18 Agustus Sedangkan aktivitas 1251 untuk sampel B (I cc) diperoleh : (9,193 ± 0, II % ) mci, pada tanggal acuan 4 Agustus Pada Tabel 3 dan 4 disajikan hasil pengukuran 1251untuk sam pel A dan B mengunakan kamar pengion Vinten. Pada Tabel tersebut terlihat hasil pengukuran 1251dalam bentuk arus (pa). Data-data ini kemudian diplotkan sehingga membentuk Gambar 1, dengan persamaan garis YeA) = 591,18 e 0,0114.dengan r2 = 0,9979 dan Y(B) = 216,2 e-o OIIS dengan r2 = 0,9992. Artinya bahwa untuk sampel A diperoleh TIf2 (A) = 60,79 hari, dengan koefisien korelasi, r = 0,9989, sedangkan untuk sampel B diperoleh TIf2 (B) = 58,73 hari, dengan r = 0,9996. Hasil pengikuran TIf2 rata-rata adalah (59,76 ± 1,7 %) hari. Bila dibandingkan dengan ICRP No.38 (TIf = 60,14 hari), pengukuran ini memiliki perbedaan -0,63 %. Pada Tabel tersebut terlihat pula tanggapan rata-rata kamar pengion Vinten terhadap 1251untuk sam pel A : (24,353 ± ± 0,192 %) paimci. Artinya bahwa untuk I mci 1251akan menghasilkan arus sebesar 24,353 pa pada kamar pengion Vinten. Sedangkan tanggapan kamar pengion terhadap 1251 untuk sampel B = (23,385 ± 0,072 %) pa/mci. Karena perbedaan volume (sampel A = I cc dan sampe] B' = 5 cc) mengakibatkan tanggapan kamar pengion sedikitberbeda. Hal ini karena adanya absorbsi diri pada sampel B ]ebih besar dari sam pel A. Pada Tabel 5 dan 6 disajikan hasil pengukuran 1251untuk sampel A dan B mengunakan kamar pengion Merlin Gerin. Pada Tabel tersebut terlihat hasil pengukuran 1251dalam bentuk arus (pa). Datadata ini kemudian dip]otkan sehingga membentuk Gambar 2 dengan persamaan garis YeA) = 8404 eo 0,0114.dengan ~ = 0,987 dan Y(B) = 3081,5 e-o,oiis. dengan ~ = 0,9986. Artinya bahwa untuk sam pel A dipero]eh TII2 (A) = 60,79 hari, dengan koefisien korelasi, r = 0,9935, sedangkan untuk sampel B diperoleh TIf2 (B) = 58,73 hari, dengan r = 0,9993. Hasil pengikuran TIf2 rata-rata adalah (59,76 ± 1,7 %) hari. Bila dibandingkan dengan (CRP No.38 (TI/2 1251= 60,]4 hari), pengukuran ini memiliki perbedaan -0,63 %. Pada Tabel tersebut terlihat pula tanggapan kamar pengion Merlin Gerin terhadap 1251untuk sampel A: (346,84] ± 0,460 %) pa/mci. Artinya bahwa untuk I mci 1251akan menghasilkan arus sebesar 346,841 pa pada kamar pengion Merlin Gerin. Sedangkan tanggapan kamar pengion untuk sampel B: (332,858 ± 0,196 %) pa/mci. Karena perbedaan volume (sampel A = I cc dan sampel B = 5 cc); tanggapan kamar pengion sedikit berbeda. Sarna halnya dengan alasan di atas, perbedaan ini disebabkan karena adanya absorbsi diri pada sam pel B lebih besar dari sampel A. Tanggapan kamar pengion Vinten berbeda dengan Merlin Gerin karena adanya perbedaan dalam disain, volume detektor, bahan/materi detektor, bahan elektrode, jenis gas dan tekanan gas dalam detektor serta tegangan operasional.

9 Na'l.aroh ISSN KESIMPULAN I. Hasil pengukuran aktivitas 1251 menggunakan kamar pengion Capintec untuk sam pel A : (24,319 ± 0,24 %) mci, pada tanggal acuan 18 Agustus 2005, sedangkan untuk sampel B: (9,193 ± 0, II % ) mci, pada tanggal acuan 4 Agustus Perbedaan waktu paro 1251 hasil pengukuran kamar pengion Vinten dan Merlin Gerin adalah: (59,76 ± 1,7 %) hari. Bila dibandingkan ICRP CAPINTEC, VINTEN 271/ No.38, yaitu - 0,63 %. 3. Tanggapan kamar pengion Vinten berbeda dengan Merlin Gerin karena adanya perbedaan dalam disain, volume detektor, bahan/materi detektor, bahan elektrode, jenis gas, tekanan gas dalam detektor, serta tegangan operasional detektor. 2. K. DEBERTIN, Dalam "Applied Radiation and Isotope," No. 47, halaman 423, NCRP Report 58, A Handbook of Radioactivity Measurements Procedures, ICRP 38, Radionue/ide Transformations: Energy and Intensity of Emissions, vol , CRC - Handbook of Radioactive Nue/ides, june Radioisotope Manual, Owner's Calibrator 7. Radionuclide TANYAJAWAB UCAP AN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih atas kerjasama P2RR-BA TAN (khususnya DR. Ibon Suparman) yang telah membantu penulis dalam penyediaan 1251 dan P3KRBiN yang telah menyediakan saran a dan prasarananya serta kerjasama rekan-rekan Standardisasi. DAFT AR PUST AKA I. Surat Keputusan Direktur Jendral BAT AN No.84/DJNI/1991 [4], Tentang Kalibrasi Alat Ukur Radiasi dan Keluaran Sumber Radiasi. Standardisasi Radionuklida dan Fasi/itas Kalibrasi. Gatot Suhariyono - Dari hasil penelitian, mana yang lebih mendekati hasil waktu paro 1125 dengan metode Capintec, Vinten atau Merlin Gerin? Kenapa? Nazaroh - Bi/a dibandingkan dengan /CRP 38, hasi/ pengukuran waktu paro menggunakcn kamar pengion Vinten lebih dekat, dengan perbedaan - 0,23%. Hal ini disebabkan karena hasi/ pengukuran Vinten bersifat integral sedangkan kamar pengion Merlin Gerin bersifat diferensial. Namun demikian hasi/ pengukuran waktu paro 1-/25 ketiga kamar pengion tidak berbeda nyata. Hanya disebabkan oleh faktor statistik pengukuran, yang merupakan histerisis alat tersebutlkarakter alat. Yogyakarta, 10 Juri 2006