Bharoto, Setiawan, Sutiarso

Transkripsi

1 PEMBUATAN PERANGKAT LUNAK TOMOGRAFI NEUTRON UNTUK FASILITAS RADIOGRAFI NEUTRON DI SERPONG Bharoto, Setiawan, Sutiarso ABSTRAK PEMBUATAN PERANGKAT LUNAK TOMOGRAFI NEUTRON UNTUK FASILITAS RADIOGRAFI NEUTRON DI SERPONG. Fasilitas radiografi neutron yang terpasang di balai percobaan reaktor G.A Siwabessy Serpong telah dimodifikasi untuk dapat diambil data secara digital menggunakan kamera kedap cahaya resolusi tinggi. Meja pemutar benda uji juga telah dibuat dan dapat dikendalikan menggunakan komputer berbasis sistem operasi windows. Data digital yang diperoleh melalui perangkat lunak akuisisi data radiografi neutron, selanjutnya diolah dengan perangkat lunak untuk mendapatkan penampang lintang benda uji tersebut. Perangkat lunak ini menggunakan algoritma Ramachandran dengan filter Back Projection, dan dilengkapi pula dengan tambahan opsi reduksi data noise dan background. Agar lebih mudah digunakan oleh pengguna, perangkat lunak dibuat lebih user friendly yaitu memungkinkan pengguna menentukan sumbu putar benda uji untuk mengatasi kesalahan letak sumbu putar benda uji dengan titik pusat kamera, menentukan lebar gambar yang akan direkonstruksi, serta menjalankan beberapa rekontruksi penampang lintang secara otomatis. Hasil rekonstruksi selanjutnya ditampilkan dan dapat disimpan baik dalam format numerik maupun gambar. Hasil rekonstruksi perangkat lunak menunjukkan bahwa perangkat lunak dapat berjalan dengan baik. Kata-kata kunci: Perangkat lunak, tomografi, radiografi, neutron, reaktor ABSTRACT SOFTWARE DEVELOPMENT OF NEUTRON TOMOGRAPHY FOR NEUTRON RADIOGRAPHY FACILITY AT SERPONG. Neutron radiography facility installed at experimental hall of reactor GA Siwabessy Serpong has been modified to be able to take digital data using an ultra night-vision camera. Rotating sample table have also been created and can be controlled using a personal computer running under Windows operating systems. Digital data obtained through the data acquisition software of the neutron radiography, and then processed by the software to get cross section of the sample. The software used Ramachandran algorithms filtered by Back Projection, and data reduction of noise and background as an option. In order to make the software easy to use, the software is made more user friendly such as allowing the user to specify the rotary axis of the sample to resolve the error between the rotary axis of the sample and a center point of the camera, determining the width of the image to be reconstructed, as well as running multiple reconstruction of the sample cross section automatically, etc. The results of reconstruction are displayed and can be stored either in a numerical or picture format. The results of reconstruction indicate that the software can be run well. Keywords: Software, tomography, radiography, neutron, reactor Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir - BATAN Serpong, bharoto@batan.go.id 380

2 Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir, 10 Oktober 2012 ( ) PENDAHULUAN Salah satu fasilitas pendayagunaan berkas neutron di laboratorium hamburan neutron Serpong adalah radiografi neutron. Fasilitas ini telah banyak dimanfaatkan untuk menguji kualitas bahan untuk berbagai aplikasi. Selain menggunakan metoda film, fasilitas ini juga dilengkapi dengan kamera Charge Coupled Device (CCD) untuk pengamatan dengan metode real time. Pada tahun 1997 telah dilakukan penerapan teknik tomografi pada fasilitas radiografi ini [1,2] dengan berbagai peningkatan mutu citra [3,4]. Namun demikian, setelah beberapa tahun kemudian terjadi masalah pada kamera CCD sehingga pengamatan dengan metode real time maupun teknik tomografi tidak dapat dilakukan. Tahun 2007, kegiatan radiografi neutron menggunakan metoda kamera dimulai lagi dengan menggunakan kamera CCD milik PTAPB - BATAN Yogyakarta. Dalam perkembangannya sampai saat ini fasilitas radiografi ini telah menggunakan kamera CCD baru dari Andor Technology yang memiliki resolusi yang lebih tinggi dibanding dengan kamera yang digunakan sebelumnya [5,6]. Seiring dengan penggantian kamera CCD ini, perangkat lunak tomografi neutron juga dibuat menjadi lebih user-friendly. Pada makalah ini akan disajikan perkembangan pembuatan perangkat lunak tomografi neutron yang digunakan sebelum perangkat lunak komersial Octopus 8.5 dan VGStudio 2.1 [7]. FASILITAS RADIOGRAFI NEUTRON Gambar 1. Fasilitas Radiografi Neutron di Serpong 1. Kolimator dalam; 2.Kolimator luar; 3. Main Shutter; 4. Meja putar benda uji; 5. Auxiliary Shutter; 6. Benda uji; 7. Cermin; 8. Kamera CCD Gambar 1 menunjukkan fasilitas radiografi neutron yang berada di balai percobaan reaktor GA Siwabessy. Komponen utama fasilitas ini adalah kolimator dalam dan luar yang berfungsi meluruskan berkas neutron menjadi berkas paralel, penutup utama dan tambahan (main shutter dan auxiliary shutter) yang berfungsi menghentikan berkas neutron yang menuju benda uji, meja putar benda uji yang digunakan untuk memutar benda uji saat pengambilan data untuk tomografi, sintilator yang mengubah berkas neutron menjadi sinar tampak, dan kamera CCD yang 381

3 Pembuatan Perangkat Lunak Tomografi Neutron untuk Fasilitas Radiografi... (Bharoto, Setiawan, Sutiarso) menangkap sinar tampak pada sintilator lalu meneruskannya ke komputer. Konfigurasi kolimator memiliki rasio panjang per diameter (L/D ratio) 83 dengan fluks neutron termal 1 x n/cm 2 /det yang berperan besar dalam menentukan kualitas citra yang dihasilkan peralatan ini [7]. Sedangkan kamera CCD yang digunakan adalah produksi Andor Technology tipe ikon M DD-934N BV dengan jumlah piksel 1024 x 1024 dan ukuran piksel 13 x 13 µm. Spesifikasi fasilitas radiografi neutron ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Spesifikasi Fasilitas Radiografi Neutron di Serpong Sumber neutron : reaktor GAS, berkas S-2 Fluks neutron pada posisi sampel : 106 to 107 n/cm2 detik Dimensi berkas pada posisi sampel : 30 cm diameter L/D ratio kolimator : 83 Cadmium ratio : 6.4 Neutron/Gamma ratio : >105 n/cm2/mr Teknik Radiografi : konverter Gd, konverter film X-ray, sintilator, kamera CCD. Proses pengambilan data tomografi ditunjukkan pada gambar 2 [7]. Berkas neutron yang datang dari tabung berkas neutron S2 mengenai benda uji yang diletakkan pada meja pemutar benda uji. Selanjutnya, berkas neutron yang ditransmisikan oleh benda uji ditangkap oleh sintilator Li 6 -ZnS yang dapat mengubah berkas neutron menjadi sinar tampak. Sinar tampak ini dipantulkan oleh cermin TiO 2 dengan reflektivitas 95% dan terpasang 45% dari sinar datang untuk melindungi kamera CCD terhadap berkas neutron secara langsung. Pantulan sinar tampak dari cermin kemudian ditangkap oleh kamera CCD. Sintilator, cermin dan kamera CCD diletakkan di dalam kotak kedap cahaya agar hanya sinar tampak dari sintilator saja yang ditangkap oleh kamera. Rekaman citra dari kamera kemudian disimpan dalam bentuk format data numerik maupun gambar. Selanjutnya benda uji diputar sesuai dengan step yang diinginkan, kemudian diambil data radiografi secara numerik maupun gambar. Proses tersebut berulang sampai benda uji berputar 180 o. Gambar 2. Gambar Skematik Proses Pengambilan Data Tomografi Neutron 382

4 Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir, 10 Oktober 2012 ( ) TATA KERJA PEMBUATAN PERANGKAT LUNAK Perangkat lunak tomografi neutron dibuat menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic dengan algoritma Ramachandran dan filter Back Projection. Perangkat lunak diawali dengan membaca data background, noise dan radiografi dari benda uji. Data background adalah data radiografi hasil penembakan berkas neutron tanpa benda uji untuk mendapatkan data latar belakang, sedangkan data noise adalah data radiografi tanpa penembakan berkas neutron untuk mendapatkan data gangguan dari perangkat elektronik. Data radiografi benda uji dapat dipilih langsung dalam jumlah yang diperlukan dari data proyeksi dari 0 o sampai dengan 180 o dengan step yang diinginkan. Langkah berikutnya adalah menampilkan satu data radiografi benda uji pada perangkat lunak untuk memastikan data radiografi yang akan direkonstruksi adalah benar. Selanjutnya dilakukan rekonstruksi tomografi setelah pengguna menentukan sumbu putar benda uji, posisi dan lebar rekonstruksi yang diinginkan. Karena berkas neutron yang datang pada benda uji adalah berkas paralel, maka persamaan rekonstruksi tomografi menggunakan transformasi Radon seperti ditunjukkan pada gambar 3 dengan persamaan berikut ini [8]. Di mana, P θ (t) adalah proyeksi benda uji, f(x,y) adalah tomografi benda uji, θ adalah sudut antara benda uji terhadap berkas neutron, dan t adalah posisi berkas neutron pada benda uji. (1) Gambar 3. Ilustrasi Pengambilan Data Tomografi Neutron 383

5 Pembuatan Perangkat Lunak Tomografi Neutron untuk Fasilitas Radiografi... (Bharoto, Setiawan, Sutiarso) Data numerik dari citra proyeksi benda uji untuk setiap sudut θ kemudian dimasukkan sebagai masukan pada persamaan 1 untuk menghasilkan data tomografi dari benda uji tersebut. Hasil dari rekonstruksi kemudian ditampilkan pada perangkat lunak ini dengan pilihan berwarna dan grayscale. Gambar rekonstruksi selanjutnya dapat ditampilkan dalam bentuk grafik intensitas dengan memilih posisi yang diinginkan, dan dapat disimpan dalam bentuk file gambar. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 4 menunjukkan tampilan perangkat lunak tomografi neutron dengan gambar radiografi dari benda uji koil sebuah mobil dan hasil rekonstruksi tomografinya. Dari gambar tersebut dapat terlihat bahwa perangkat lunak ini lebih mudah digunakan oleh pengguna (user friendly) dengan hanya menekan tombol yang diinginkan untuk merekonstruksi proyeksi benda uji, serta memungkinkan pengguna menentukan sumbu putar benda uji untuk mengatasi kesalahan letak sumbu putar benda uji dengan titik pusat kamera. Selain itu, perangkat lunak dilengkapi pula dengan opsi reduksi data noise dan background. Gambar radiografi menunjukkan bahwa komponen benda uji yang terbuat dari bahan-bahan non logam yang terselungkupi bahan logam dapat diamati dengan baik. Pada perangkat lunak ini juga ditambahkan perintah rekonstruksi otomatis dari beberapa posisi yang diinginkan untuk mendapatkan data tomografi dari beberapa posisi yang selanjutnya dapat digunakan untuk menampilkan dalam bentuk 3 dimensi menggunakan perangkat lunak lainnya. Gambar 4. Tampilan Perangkat Lunak Tomografi Neutron 384

6 Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir, 10 Oktober 2012 ( ) Gambar 5 menunjukkan foto dan hasil rekonstruksi tomografi benda uji koil sebuah mobil pada setiap posisi. Dengan perangkat lunak tomografi neutron ini, irisan melintang benda uji di posisi yang diinginkan dapat teramati. Gambar 5. Hasil Tomografi Neutron pada Berbagai Posisi KESIMPULAN Perangkat lunak tomografi neutron telah dibuat dan berhasil menampilkan penampang lintang benda uji dengan baik. Selanjutnya, perangkat lunak ini dapat dikembangkan lebih lanjut untuk merekonstruksi proyeksi benda uji dalam 3 dimensi. DAFTAR PUSTAKA 1. BHAROTO, MARDIYANTO, MOHTAR, Tomografi Neutron Sebagai Alternatif Teknik Uji Tak Merusak, Prosiding Seminar Sains dan Teknologi Nuklir, PPTN- BATAN Bandung, Maret BHAROTO, MOHTAR, EKO YUDHO P, JUNAEDI, Penerapan Teknik Tomografi pada Radiografi Neutron, Prosiding Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar-X, Serpong 13 Mei 1998, hal BHAROTO, MOHTAR, EKO YUDHO P, Peningkatan Mutu Citra Radiografi Neutron dengan Koreksi Latar Belakang, Prosiding Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar-X, Serpong 13 Mei 1998, hal

7 Pembuatan Perangkat Lunak Tomografi Neutron untuk Fasilitas Radiografi... (Bharoto, Setiawan, Sutiarso) 4. MOHTAR, BHAROTO, ANDON INSANI, NADI S, JUNAEDI, Peningkatan Kualitas Citra Televisi Neutron dengan Tapis Mean, Median dan Laplacian, Prosiding Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar X ke 2, Serpong, 25 Agustus 1999, hal SUTIARSO, BHAROTO, SETIAWAN, JULIYANI, Pengembangan Fasilitas Radiografi Neutron, RN1, untuk Tomografi, Prosiding Seminar Nasional Hamburan Neutron dan Sinar-X ke 7, Serpong, 27 Oktober 2009, hal SUTIARSO, BHAROTO, SETIAWAN, JULIYANI, FAHRURROZI, Pengembangan kamera CCD pada fasilitas radiografi neutron, RN1 di Batan Serpong, Prosiding Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir, Yogyakarta, 18 Nopember 2010, hal SUTIARSO, FAHRURROZI. A, BHAROTO, SETIAWAN, JULIYANI, Tomografi Neutron 3D Di Reaktor RSG-GAS Untuk Uji Tak Rusak Komponen Industri, Prosiding Seminar Penelitian dan Pengelolaan Perangkat Nuklir, Yogyakarta, 27 Juli 2011, hal AVINASH C. KAK, MALCOLM SLANEY, Principle of Computerized Tomographic Imaging, The Institute of Electrical and Electronics Engineering Inc., 1999 DISKUSI IRWAN ARY DHARMAWAN Apakah ada proses konversi dalam proses pencitraannya? BHAROTO Citra telah dikonversi dalam bentuk numerik oleh perangkat lunak akuisisi data radiografi neutron. Data tersebut selanjutnya direkonstruksi dengan perangkat lunak tomografi neutron ini menggunakan algoritma Ramachandran dengan filter Back Projection. ZAENAL ABIDIN Apakah sudah ada pengolahan citra, karena hasil radiografi real time itu intensitasnya sangat rendah? 386

8 Lokakarya Komputasi dalam Sains dan Teknologi Nuklir, 10 Oktober 2012 ( ) BHAROTO Data yang akan direkonstruksi mempunyai intensitas cukup tinggi karena akuisisi data radiografi neutron menggunakan ultra-night vision CCD camera beresolusi tinggi dan perangkat lunak ini juga dilengkapi dengan reduksi latar belakang (background) dan noise. DAFTAR RIWAYAT HIDUP 1. Nama : BHAROTO 2. Instansi / Unit Kerja : Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir - BATAN 3. Pekerjaan / Jabatan : Peneliti 4. Riwayat Pendidikan : S1 Electronical & Electronics Engineering Okayama University, Japan S2 Electronical & Electronics Engineering Okayama University, Japan 5. Pengalaman Kerja : - 6. Organisasi Profesional: - 7. Publikasi Ilmiah yang pernah disajikan/diterbitkan : Bharoto and Edy Giri Rachman Putra. A New Control System Software for SANS BATAN Spectrometer in Serpong, Indonesia, AIP Conf. Proc. - Volume 1244, pp , The 2nd International Conference on Advances in Nuclear Science and Engineering (ICANSE2009). Bharoto, Irfan Hafid, dan Alan Maulana, Perangkat Lunak Akuisisi Data Dan Sistem Kontrol Spektrometer Hamburan Neutron Sudut Kecil Resolusi Tinggi Di Batan-Serpong, Prosiding Seminar Nasional Penelitian dan Pengelolaan Perangkat Nuklir, ISSN , pp (2011) Bharoto, Nadi Suparno, and Edy Giri Rachman Putra, A New Development on Measurement and Control Software of SANS BATAN Spectrometer (SMARTer) in Serpong, Indonesia, The 5th Asian Physics Symposium (APS2012). Bharoto, Nadi Suparno, Achmad Ramadhani and Tri Hardi Priyanto, Development of Measurement and Control Software for Four Circle Diffractometer / Texture Diffractometer in Serpong, Indonesia, the 6th International Conference on Physics and Its Applications (ICOPIA 2012). 387