Prosiding Pertemuan dan Presentasi lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarta, 12 Desember 2007 SSN : 1978-9971 KONTROL KNERJA SPEKTROMETER GAMMA MENGGUNAKAN METODE QUALTY CONTROL CHART Noviarty, Dian Anggraini dan Rosika Kriswarini Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN " ABSTRAK KONTROL KNERJA SPEKTROMETER GAMMA MENGGUNAKAN METODE QUALTY CONTROL CHART. Kontrol kinerja spektrometer gamma menggunakan metode QC Chart dilakukan dengan tujuan untuk memonitor keabsahan suatu hasil pengujian. QC Chart, diperoleh dari hasil kalibrasi energi menggunakan bahan standar Co-60, pada dua puncak energi radiasi yaitu energi 1173,24 key dan energi ] 332,50 key. Untuk melihat kestabilan pengukuran kalibrasi energi dilakukan dengan 3 kali pengulangan pengukuran dan dalam kurun waktu 3 bulan. Hasil pengukuran pada masing-masing puncak energi berupa nilai cacahan radiasi (intensitas radiasi) dan resolusi dituangkan dalam bentuk QC Chart. Dari QC Chart tersebut dapat disimpulkan bahwa kinerja spektrometer gamma masih cukup baik dilihat dari nilai QC Chart yang berada pada daerah batas yang dibolehkan yaitu di wilayah SD atau - SD. Sedangkan resolusi yang diberikan dapat diterima karena berada pada daerah yang dibolehkan yaitu antaral,83-1,95. Kata kunci ; Spektrometer Gamma, Quality Control Chart ABSTRACT PERFORMANCE CONTROL OF GAMMA SPECTROMETER BY QC CHART METHOD. Performance control of gamma spectrometer by QC Chart method for test validation. Energy calibration is done by using standard material Co-60 at 1173.24 key and 1332.50 key energy peaks. The calibration observation was done three replications in three months. The measurements were recorded in radiation counting and resolution. The measurement values are then represented in QC Chart. The summary performance of gamma spectrometer was validated from the chart reading, i.e. the range of acceptance must be between and - deviation standard. t was shown that the resolution measurement was acceptable that the value was about].83-1.95. Key words; Gamma Spectrometer, Quality Control Chart. PENDAHULUAN Badan Tenaga Nuklir Nasional (BA TAN) adalah salah satu lembaga pemerintah non departemen yang mempunyal tugas melaksanakan penelitian di bidang pengembangan dan pemanfaatan tenaga nuklir sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku. Bidang Pengembangan Radiometalurgi (BPR) adalah salah satu bidang di Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BA TAN merupakan fasilitas uji pasca iradiasi yang bertugas antara lain meneliti dan mengembangkan teknologi bahan bakar nuklir. Untuk menunjang penelitian tersebut diperlukan suatu alat yang dapat menganalisis radionuklida yang dihasilkan dari bahan bakar nuklir pasca Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional 60
Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarta, 12 Desember 2007 SSN : 1978-9971 radiasi. Salah satu alat yang dapa! digunakan untuk menganalisis radionuklida tersebut adalah alat Spektrometer Gamma EG & G ORTEC yang terdapat di laboratorium fisika kimia Pengembangan Teknologi Bahan Bakar Nukl ir. Spektrometer Gamma merupakan alat analisis yang digunakan untuk identifik~i radionuklida dengan cara mengamati spektrum karakteristik yang ditimbulkan oleh interaksi radiasi dengan materi detektor. Pada Spektrometer Gamma ini detektor yang digunakan adalah detektor HPGe. Oetektor HPGe nl dapat berfungsi dengan baik sebagaimana yang diharapkan jika detektor senantiasa didinginkan sampa! temperatur -196 C, Pendinginan detektor ini sangat mempengaruhi umur detektor yang akan berdampak pada kinerja alat, sehingga detektor harus selalu berada dalam keadaan dingin. Proses pendinginan detektor dilakukan dalam dewar yang diisi dengan nitrogen cair setiap satu kali dalam satu minggu. Untuk melihat kinerja detektor berfungsi dengan baik sesuai dengan spesifikasi alat spektrometer gamma dimonitor melalui kegiatan kalibrasi alat. Kalibrasi alat dilakukan pada energi gamma dengan menggunakan sumber standar Co-60, pada dua puncak energi yaitu energi 1173,24 key dan energi 1332,50 key[1.2]. Selanjutnya diamati besarnya intensitas radiasi (cacahan radiasi) dan resolusi yang dihasilkan sesuai dengan puncak energi yang telah ditentukan. Besarnya cacahan radiasi dan resolusi yang dihasilkan diamati dalam kurun waktu tertentu dan dituangkan dalam bentuk QC Charts. QC Charts adalah merupakan suatu kontrol kerja yang digunakan dalarn pengendalian mutu untuk memonitor keabsahan pengujian dan kalibrasi yang dilakukan pada sam pel yang sarna dalam kurun waktu tertentu. Pada pembuatan QC Charts ini ada 4 garis penting yang dapat ditentukan yaitu melalui garis pusat sebagai nilai benar yang diperoleh dari pengukuran yang dilakukan berulang-ulang dalam kurun waktu tertentu, garis batas yang dibolehkan dibatasi pada nilai 1SO, garis batas peringatan (warning limit) pada nilai 2S0, garis batas tindak lanjut (action limit) pada nilai 3S0(3). TAT A KERJA Bahan: Sumber Standar Co-60 digunakan sebagai bahan untuk kalibrasi energi pada pembuatan QC Charts. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 61
Prosiding Pertemuan dan Presentasi J/miah FungsiofWl Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarta, 12 Desember 2007 SSN : 1978-9971 Perala tan: Spektrometer Gamma EG&G ORTEC digunakan sebagai alat ukur energl gamma. Prosedur Percobaan 1. Penyiapan kondisi operasi Sebelum melakukan pengoperaslan peralatan dilakukan pengkondisian ruangan dan peralatan sebagai berikut [4]. a. Kondisi ruangan : Suhu 2] C, Humiditas 63 %. b. Dewar detektor telah terisi nitrogen cair paling lambat 7 jam sebelum operasi[4]. 2. Pengoperasian Pengoperasian alat Spektrometer Gamma dilakukan dengan tahapan kerja sebagai berikut[4]: a. Tegangan tinggi dinaikkan secara perlahan hingga mencapai 2.8 ky dengan cara memutar tombol HV yang terletak pada panel MCA (Multi Channel Analyzer) secara perlahan. b. Lakukan kalibrasi peralatan menggunakan sumber standar Co 60, dengan lama cacahan 1000 detik. c. Masukan nilai energi dari Co-60 yaitu energi 1173,24 key dan Energi 1332,50 key. d. Amati besamya intensitas cacahan, FWTM dan FWHM yang dihasilkan pada channel energi 1173,24 key dan channel energi 1332,50 key. e. Kalibrasi dilakukan dengan 3 kali pengulangan dalam kurun waktu 3 bulan. e. Rekam data yang diberikan dalam peta QC Charts. 3. Pembuatan QC Charts Pembuatan QC charts dilakukan dengan tahapan kerja sebagai berikut[3] a. Buat QC Charts dari data nilai rata-rata pengujian menggunakan metoda gamma spektrometri sebagai ordinat, dan waktu sebagai absis. b. Masukkan nilai rerata dari serangkaian pengujian (10 kali pengukuran) dan gunakan sebagai tengah dari bagan QC Charts, kemudian buat garis batas + lsd, - SD ; +2SD, -2SD dan +3SD, 3SD c. Analisis kinerja alat dengan mengamati sebaran data pad a QC Charts Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 62
Prosiding Perlemllan OOnPresenlasi J/miah Flngsional Pengembangan Teknologi Nuklir / Jakarla, /2 Desember 2007 SSN : 1978-9971. HASL DAN PEMBAHASAN QC Charts adalah merupakan suatu kontrol kerja yang digunakan dalam pengendalian mutu untuk memonitor keabsahan pengujian dan kalibrasi yang dilakukan pada sam pel yang sarna dalam kurun waktu tertentu. Dari pengamatan kalibrasi energi gamma menggunakan sumber standar Co-60, yang dilakukan pad a dua puncak energi yaitu pada energi 1173,24 key dan 1332,50 key. diperoleh besarnya intensitas cacahan energi ratarata dan 10 kali pengukuran sebesar 42484 untuk energi 1173,24 key dan 447895. untuk energi 1332,50 key seperti yang ditunjukkan dalam Tabel. : 42484 Tabel. Data Pengukuran intensitas energi Co-60 22 14 28 18 25 23 24 26Juli 45 Juni Tanggal 2007 41865 43928 41456 43905 47013 49836 49268 47005 46311 46810 49543 49392 49868 1173,24 1332,50 43602 41616 41023 rerata 43671 39036 44143 44501: 47895 kev kev ntensitas Energi Selanjutnya dilakukan pembuatan garis batas yang dibolehkan, garis batas peringatan dan garis tindakan. Kemudian besar intensitas cacahan yang diperoleh dari pengukuran Co-60 pada tanggal 14 Juni 2007 sampai dengan 13 Agustus 2007 dipetakan dalam QC chart, seperti yang ditunjukankan pada Gambar 1 dan Gambar 2. Pusal Teknologi Keselamalan dan Metrologi Radias; - Badan Tenaga Nuklir Nasional 63
Prosiding Perlemuan dan Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir Jakarta, /2 Desember 2007 155N : 1978-9971 QC Charts Spektrometer Gamma Menggunakan 60(Energi 1173.24 kev) :::::f=~=-=~=~=~~=~=~=~~=~=~=-=~=~~] Co 49000~~~~=-":-_~===_-:-_-=--:-:~~~~===~=.. X+3SD :; 47000t------------------------------X+2 SD ~ 45000~ ~--=--=---------------- 1X+1SD UJ 43000 J J9 X rerata '! 41000 J _.s.5 14-Jun 24-Jun 4-Jul 14-Jul 24-Jul 3-Aug 13-Aug Tanggal Gambar 1. QC Charts Spektrometer Gamma Energi 1173,24 key Pada Gambar- QC Charts cacahan intensitas energi 1173,24 key terlihat bahwa titik-titik pengukuran masih berada pada daerah yang dibolehkan dan pada daerah garis batas yang dibolehkan yaitu pada daerah 1SD atau -1 SD, demikian juga dengan intensitas cacahan pada energi 1332,50 ke V yang ditunjukkan pada Gambar 2. Nilai cacahan intensitas energi berada di daerah batas yang dibolehkan menunjukan bahwa fungsi detektor cukup optimal, dan bila nilai cacahan berada dalam daerah batas peringatan menunjukkan bahwa kerja detektor tidak optimal sehingga pengisian gas nitrogen perlu dilakukan, sedangkan jika berada di daerah batas tindakan men unj ukkan bahwa fungsi detektor terganggu sehingga perlu tindakan perbaikan, namun tindakan perbaikan dilakukan bila 10 titik berada berada di daerah rerata yang sama[3)- Pusal Teknologi Keselamalan dan Melrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 64
Prosiding Pertemuan dan Presenlasi lmiah Fungsional Pengembangan Telmologi Nuklir / Jakarta, /2 Desember 2007 SSN: 1978-9971 r QC Charts Spektrometer Gamma Menggunakan Co-60(Energi 1332.50 kev) 55000 L.._.._.. _.._.._.._.._.._.._.._.._.._.._.._.._.._.._.._.~ ' X+3SD j 53000 c X+2SD i-------------------------------1 X+1SD, 49000 51000" r---- ----.----------1h 1 X rerata ', ~-------------------------;;\----- X-1SD 45000.1 j! y ~!k: i47000 _ i m_~ 1 )(..2SD X-3SD ::::: -L~~. ~_-.=~=.~~.=~ =~~.~_~.=~=.~;.~~.=~~~~.=~=l 14-Jun 24-Jun 4-Jul 14-.Jul 24-Jul 3-Aug 13-Aug. Tanggal Gambar 2. QC Charts Spektrometer Gamma Energi 1332,50 key Selanjutnya dilakukan pengamatan spektrometer resolusi gamma. dari alat Resolusi ditentukan dari perbandingan antara FWTM (Full Width at Tenth Maximum) dan FWHM (Full Width at Half Maximum) yang biasa disebut dengan Gauss ratio. Nilai Gauss ratio yang baik adalah berkisar antara 1,83 sampal dengan 2,001,2] Hasil pengamatan resolusi ditunjukkan dalam Tabel 2 dan Gambar 3. Tabel 2. Data Pegukuran FWTM dan FWHM Standar Co-60 Tanggal FWTM Gauss 5.420 5.380 5.470 5.500 5.370 5.490 5.510 2.880 2.870 2.860 2.910 5.390 5.260 5.280 5.300 5.430 5.330 5.360 5.460 1.914 1.910 1.953 1.879 1.913 1.921 1.912 1.904 1.936 1.853 1.889 1.895 1.923 1.885 2.790 1.871 2.840 1.927 1.947 2.820 1.893 2.760 1.894 2.850 2.770 2.800 FWHM Ratio Energi 1173,24 kev EnerQi 1332,50 kev Pada Tabel 2 terjihat bahwa resolusi alat yang dihasilkan dinyatakan dalam Gauss ratio yaitu sekitar 1,83 sampai dengan 1,95. Nilai Gauss ratio yang dibolehkan yaitu an tara 1,83 sampai dengan 2,00, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar-3 Gauss Ratio Co-60 bahwa nilai Gauss ratio yang diberikan masih berada pada daerah pengukuran yang dibolehkan. Sehingga keabsahan pengukuran dapat diterima. Nilai resolusi 101 akan berpengaruh kepada hasil Pusal Telmologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 65
Prosiding Pertemuan dan Presentasi lmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir 1 Jakarta, 12 Desember 2007 SSN : 1978-9971 pengukuran. Jika nilai resolusi tidak terpenuhi maka akan terjadi kesalahan pengukuran, karena resolusi merupakan kemampuan suatu sistem untuk membedakan dua puncak energi yang berdekatan. Hasil resolusi yang tidak baik memberikan indikasi bahwa adanya noise yang berasal dan detektor dan mengganggu pengukuran 1,2]. r---------------- Nilai Gaus Ratio Co-60 -+- E=1173.24ke~ 1.98 1 ~ :X:194~ 3:' U. - ~ 1.9 1 3:! u. 1.86 ~ i! ~ '"1332.50 "l 1.82 L! --------.---- 22-Jul 27-Jul Taoggal 1-Aug 6-Aug Gambar 3. Gauss Ratio pengukuran Co-60 V. KESMPULAN Pada pelaksanaan kontrol kinerja spektrometer gamma menggunakan QC Charts dapat disimpulkan bahwa pengukuran yang dilakukan dapat diterima dilihat dan nilai QC Charts yang berada pada daerah batas yang dibolehkan yaitu pad a daerah SD atau - SD. Sedangkan resolusi yang diberikan juga dapat diterima karena berada pada daerah yang dibolehkan yaitu 1,83-1,95. SARAN Untuk memonitor keabsahan pengukuran pengujian maka sebaiknya kontrol kerja dengann menggunakan QC Charts dilakukan secara terus menerus secara periodik. DAFT AR PUST AKA 1. HENDRY ANTO H.T., "Spektrometri Gamma ", Pelatihan Penyelia Laboratorium Analisis Aktivasi Neutron, Pusdiklat SA TAN, 2003 Pusat Teknologi Keselamatan don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 66
Prosiding Pertemuan dnn Presentasi llmiah Fungsional Pengembangan Telmologi Nuklir J Jakarta. 12 Desember 2007 SSN : 1978-9971 2. WBOWO, L.N, "Analisis Perpforma Spektrometer Gamma EG&G ORTEC". Urania Buletin Triwulan Daur Bahan Bakar Nuklir SSN 0852 4777 Vol.12 No.! Januari 2006 3. PUDJASTUT, U., "Pengendalian Mutu untuk laboratorium sesuai SO/EC 17025-2005" Jakarta 2005 4. ANONlM, "Operator's Spectrometer Gamma EG ORTEC ", Tennesse, USA. Manua! & G 2. Penanya: Nazaroh (PTKMR -BAT AN) Pertanyaan :. Apakah untuk menentukan QC Charts harus menggunakan Co 60, apakah tidak bisa digunakan Co-57 atau sumber standar yang lain yang energinya rendah? 2. Apakah kerugiannya bila menggunakan sumber standar selain dari Charts? Co-60 untuk QC Tanya Jawab : 1. Penanya: Pratiti MF. (prr -BA TAN) Pertanyaan : 1. Kenapa kontro! kinerja menggunakan bahan standar Co 60 yang hanya mempunyai 2 puncak energi, sementara ada bahan standar lain misa! Ba-133 yang mempunyai 4 puncak energi? 2. Apakah pernah dicoba dengan menggunakan standar terse but dan bagaimana hasi! terhadap control chartnya? Jawaban : Noviarty (PTBN - BAT AN). Untuk me!akukan kalibrasi energi cukup dilakukan pada 2 titik energi, karena ini hanya untuk mengka!ibrasi alat dan melihat unjuk kerja alat tersebut pada daerah energi tersebut. Bisa digunakan standar lain seperti Eu 152 atau standar lainnya. 2. Selama ini belum. Jawaban : Noviarty (ptbn - BAT AN) ]. Tidak, bisa juga menggunakan standar lain. 2. Tidak ada kerugiannya, bisa saja dilakukan. 3. Penanya: Yayan Tahyan (PRR -BATAN) Pertanyaan : 1. Kenapa sumber stanadar hanya dipakai Co-60 energi ]] 73 dan 1332 key, sedangkan dalam pengukuran MCA sebenarnya akan dijumpai energi yang rendah? Apakah dilakukan juga pengukuran QC Charts uotuk energi rendah seperti Co-57 atau Ba-133? 2. Berapa lama data QC Charts tersebut berlaku? Jawaban : Noviarty (PTBN - BAT AN). Kita dapat menggunakan sumber standar lain tergantung dari sampel yang akan diukur, tetapi di pusat kami sering digunakan untuk mengukur uranium yang mempunyai energi cukup dikalibrasi dengan standar Co-60. Pusat Teknologi Keselamatan dnn Metr%gi Radiasi - Badnn Tenaga Nuklir Nasiona/ 67
Prosiding Per/emuan dan Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir J Jakar/a, 12 Desember 2007 SSN : 1978-9971 2. QC Cahrts dapat diberlakukan sampai adanya tindakan action limit, jadi setelah dilakukan tindakan perbaikan maka QC Cahrts diperbaiki. 4. Peoaoya: Wahyudi ( PTKMR-BA TAN) Pertaoyaan :. Selama pengukuran ada peluruhan, bagaimana dengan pengaruhnya terhadap QC Charts? 2. FWHM adalah lebar setengah dari tinggi puncak, sedangkan FWTM adalah lebar sepersepuluh tinggi puncak, sehingga data FWHM < FWTM, Bagaimana dengan data di Tabel QC Charts? Jawaban : Noviarty (PTBN - BAT AN). Pembuatan QC Charts menggunakan sumber standar yang waktu peluruhannya panjang. Jika untuk melakukan pengukuran suatu sampel, kita membuat sumber standar baru untuk pembuatan kurva kalibrasi standar. 2. Perhitungan Gauss Ratio dilakukan dengan menggunakan perbandingan FWHM dan FWTM, sehingga FWHM dibagi FWTM berkisar 1,83 sampai 2,00. Nilai Gauss Ratio menggambarkan nilai resolusi yang dipengaruhi oleh kinerja detektor. Pusa/ Teknologi Keselama/an dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional 68