BAB I PENDAHULUAN. Perkembangan ilmu dan teknologi nuklir yang pesat di zaman sekarang ini

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan ilmu dan teknologi nuklir yang pesat di zaman sekarang ini salah satunya berkaitan dengan radiasi nuklir. Radiasi nuklir seperti radiasi gamma, telah banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang kegiatan seperti rumah sakit, laboratorium penelitian, industri bahkan pengawetan makanan. Mengingat hal itu, untuk menjamin keselamatan kerja di kawasan radiasi nuklir seperti radiasi gamma maka dibutuhkan suatu alat seperti sensor radiasi. Secara umum sensor radiasi dibagi menjadi dua yaitu sensor radiasi aktif dan sensor radiasi pasif. Sensor radiasi aktif merupakan sensor yang memberikan data radiasi berupa laju dosis, contohnya surveymeter. Sedangkan sensor radiasi pasif merupakan sensor yang memberikan data akumulasi dosis yang dapat diketahui secara real-time ataupun non real-time, contohnya dosimeter (Dani, 2010). Pada umumnya sensor radiasi yang biasa digunakan (Dani dkk, 2009) adalah jenis film badge dan TLD (termoluminesens dosimeter). Akan tetapi TLD yang sekarang dikenal dinilai kurang praktis dalam pembacaan dosis, karena diperlukan alat baca khusus yaitu TLD Reader yang harganya cukup mahal. Untuk mendapatkan sensor radiasi yang evaluasi dosisnya sederhana salah satu caranya adalah dengan rekayasa bahan tertentu dengan memanfaatkan fakta bahwa material-material jika diberikan radiasi sifat listriknya (I-V) akan berubah. 1

2 2 Material yang mempunyai potensi untuk dijadikan sebagai sensor radiasi salah satunya adalah material oksida, karena diduga sifat listriknya dapat diubah dengan radiasi (Dani Gustaman S,dkk, 2009). Material-material oksida tersebut tentunya harus memiliki beberapa persyaratan diantaranya band gap pada material oksida tersebut kecil/sempit sehingga menjadi divais yang beroperasi pada tegangan yang tidak terlalu besar (sekitar 220 volt DC), pemberian dopan/pengotor dan material oksida yang memiliki cacat kristal vakansi oksigen (M.Akhadi, 2004). Penelitian tentang sensor radiasi gamma pasif dengan evaluasi dosis yang sederhana melalui pengukuran I-V sebelumnya telah dilakukan oleh Khalil Arshak dan Olga K dengan memanfaatkan mineral TeO (tellurium dioxide) yang diproduksi dalam bentuk film tipis. Film tipis TeO tersebut diiradiasi gamma dari sumber Co-60 pada dosis yang berbeda dan dapat memberikan respon radiasi dari dosis 18 Gy sampai 72 Gy. Diketahui mineral TeO memiliki energy gap yang cukup besar yaitu 3,75 ev (Khalil Arshak, et.al, 2002). Penelitian yang serupa juga telah dilakukan oleh Dani dkk dengan memanfaatkan mineral oksida MnFe 2 O 4 yang diketahui memiliki energi gap sebesar 2,5 ev. Pada penelitian tersebut bahan yang digunakan adalah serbuk Mn 2 O 3 dan serbuk Fe 2 O 3 yang diproduksi dalam bentuk film tebal dengan tiga variasi komposisi dan dibakar dalam atmosfer udara pada suhu C selama 1 jam. Dari hasil penelitian tersebut dikatakan bahwa keramik MnFe 2 O 4 dapat diaplikasikan sebagai sensor radiasi gamma pada dosis rendah dibawah 10 Gy (Dani, dkk, 2009;Carter, Z. Szotek, et.al, 2006).

3 3 Pada penelitian ini dicoba untuk memanfaatkan mineral oksida CuFe 2 O 4. Mineral oksida tersebut dibuat dari serbuk CuO dan Fe 2 O 3 yang kandungan mineralnya sangat melimpah di Indonesia dan harganya yang relatif murah (Dani Gustaman, dkk,2009). Disamping CuFe 2 O 4 termasuk material oksida yang diduga memiliki sifat listrik yang berubah dengan radiasi pengion (Eustrella, et.al, 2009), salah satu kelebihan mineral oksida CuFe 2 O 4 yaitu memiliki band gap yang kecil yaitu 2,0 ev (Z. Szotek, et.al, 2006) dibanding dengan mineral TeO dan MnFe 2 O 4. Sifat listrik keramik CuFe 2 O 4 juga dipengaruhi oleh cara pembuatannya seperti penggunaan variasi suhu pembakaran pada C, C dan C untuk aplikasi termistor (Wiendartun, dkk, 2009). Penelitian tentang variasi atmosfer pembakaran untuk sensor radiasi gamma sejauh ini belum ditemukan maka, pada penelitian ini akan dipelajari pengaruh atmosfer pembakaran dan radiasi gamma terhadap karakteristik I-V keramik CuFe 2 O 4. Atmosfer pembakaran divariasikan yaitu dengan menggunakan atmosfer gas N 2 yang mewakili kandungan O 2 mendekati 0 % dan atmosfer udara yang mewakili kandungan O 2 21 % (Wikipedia, 2010). 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas maka, permasalahan pada penelitian ini yaitu: 1. Bagaimanakah pengaruh atmosfer pembakaran yang divariasikan menjadi atmosfer gas N 2 dan atmosfer udara terhadap karakteristik I-V keramik film tebal CuFe 2 O 4?

4 4 2. Bagaimanakah pengaruh radiasi sinar gamma terhadap karakteristik I-V keramik film tebal CuFe 2 O 4 yang dibakar dalam atmosfer gas N 2 dan atmosfer udara? Pada penelitian ini yang menjadi variabel terikat adalah karakteristik I-V CuFe 2 O 4, variabel tetapnya adalah waktu dan temperatur pada proses pembakaran. Sedangkan yang menjadi variabel bebasnya adalah atmosfer pembakaran gas nitrogen (N 2 ) yang mewakili kandungan O 2 mendekati 0 % dan atmosfer udara yang mewakili kandungan O 2 21 % serta dosis iradiasi sinar gamma. 1.3 Ruang Lingkup Penelitian Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan keramik film tebal CuFe 2 O 4 dengan menggunakan metode screen printing diatas substrat alumina. Penggunaan metode screen printing dikarenakan metode tersebut lebih sederhana dibandingkan dengan metode sol gel pada pembuatan pelet, lebih ekonomis dan tidak memerlukan waktu yang lama dalam prosesnya (wikipedia, 2010). Keramik film tebal tersebut kemudian dibakar pada suhu C selama 1 jam. Pemilihan suhu dan waktu pembakaran C selama 1 jam didasarkan studi literatur penelitian CuFe 2 O 4 sebelumnya yang menghasilkan tahanan (R) relatif kecil untuk aplikasi termistor (Wiendartun, dkk, 2009). Pembakaran dilakukan dalam dua variasi atmosfer yaitu atmosfer udara yang mewakili kandungan O 2 sekitar 21 % dan atmosfer gas nitrogen (N 2 ) yang mewakili kandungan O 2 mendekati 0%. Selanjutnya dilakukan pengukuran V & I dari tegangan 10 sampai 200 volt pada

5 5 suhu ruang dan iradiasi sinar gamma dari sumber radioaktif Co-60 dengan aktivitas radioaktif 1,148 Ci pada 4 variasi dosis yaitu 5 mgy, 10 mgy, 14 mgy, 18 mgy. 1.3 Tujuan Penelitian 1. Mengetahui pengaruh atmosfer pembakaran yang divariasikan menjadi atmosfer gas N 2 dan atmosfer udara terhadap karakteristik I-V keramik CuFe 2 O Mengetahui pengaruh radiasi sinar gamma terhadap karakteristik I-V keramik CuFe 2 O 4 yang dibakar dalam atmosfer gas N 2 dan atmosfer udara. 1.5 Manfaat Penelitian Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diharapkan keramik film tebal CuFe 2 O 4 yang telah dibuat memenuhi kriteria sebagai sensor radiasi gamma dan data data penelitian menjadi data base untuk penelitian-penelitian selanjutnya.