KONSTRUKSI ALAT PENGUJIDETEKTOR GEIGER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · Detektor Geiger Muller (GM) adalah salah sa tu detektor nuklir yang
Post on 06-May-2018
230 Views
Preview:
Transcript
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalwn Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas
Bandung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN
KONSTRUKSI ALAT PENGUJIDETEKTOR GEIGER MULLER (GM)DENGAN MENGGUNAKAN IBM PC-XTKOMPATIBEL
Setyadi WS, Rill Isaris, Agus Santosopusat Penelitian Nuklir Yogyakarta - Badan Tenaga Atom Nasional
ABSTRAKKONSTRUKSI ALAT PENGUJI DETEKTOR GEIGER-MULLER (GM) DENGAN
MENGGUNAKAN IBM PC-XT KOMPATIBEL.Detektor GM adalah detektor yang banyakdipakai dalam beberapa bidang ,karena keunggulannya yang dimiliki antara lain: bentukfisik, harga yang relatif murah, kegunaan, cara pengoperasian dan lain-lain. Salah satukarakteristik yang penting dari detektor ini adalah plateau, yang menunjukkan kualitasdetektor tersebut.Hasil pemakaian detektor GM menunjukkan terjadinya perubahan plateau. Untuk mengetahui berbagai hal yang menyebabkan perubahan tersebut, dibuat satualat pengujian detektor GM dengan menggunakan IBM PC-XT, yang dilengkapi denganpenyedia daya terkendali, GM inverter dan rangkaian antar muka. Alat ini secara otomatismencatatjumlah cacah dan menaikkan tegangan tinggi bila tidak terjadi pencacahan. Untukmelaksanakan pengujian ini digunakan perangkat lunak 'IUrbo Pascal Ver 5.0. Hasil pengujian alat, spesifikasi serta sistem rangkaian elektronika dijelaskan secara lengkap.
ABSTRACTCONSTRUCTION OF GM DETECTORS TESTER USING COMPATIBLE IBM PC-XT.
Geiger Muller Detector is one of the widely used detector, it was due to its relatively superiorcharacteristics such as physical shape, low prize, widely use, operational method etc. The mostimportant thing of the GMcharacteristic is the plateau, that shows its quality. The change ofthe plateau indicates the GM detector quality. In order to know the influence parameters, aGM Detector tester device with controlled by IBM PC-XT has been constructed. The systemwas completed by a programmble High Voltage Supply, GMinverter and interface. The testerwill automatically counts for each stage of High Voltage Supply set up and increase the HighVoltage Supply if there is no counting.1b carry out the test, a software of'IUrbo Pascal Vers5.0 was applied. The result of the test, technical specification and the electronic system werecompletely informed.
PENDAHULUANDetektor Geiger Muller (GM)adalah salah
satu detektor nuklir yang banyak dipakai untukberbagai macam keperluan antara lain dalambidang pendidikan, proteksi radiasi dan lainlain.Detektor ini banyak dipakai karena beberapa pertimbangan antara lain:- detektor ini relatif mudah dibuat- mudah pengoperasiannya- tidak membutuhkan banyak perala tan
Detektor ini telah dapat dikonstruksi dalam berbagai bentuk dan ukuran antara lain;Side Window, End Window yang peka untukmendeteksi zarah beta, Pancake dan lain-lain.Selain bentuk fIsik hal lain adalah konstruksinya yang sederhana, sehingga jenis detektorini banyak dibuat oleh beberapa produsen, sehingga ada beragam kualitas detektor tersediadi pasaran1,2J•
Bentuk plaieau suatu tabung GM merupakan salah satu karakteristik tabung GM.
Tabung GMyang baik bentukplaieau-nya mendatal' tidak terlalu curam.Daerah tegangan kerja GM yang menghasilkan keadaan ini dikenalsebagai daerahplaieau GM. Lebar teganganplaieau GM yang baik sekitar 200 Volt denganslopeyang kecil. Besarnya slope dinyatakan dalam % per volt1,2,3J.
Beberapa detektor GM mengalami perubahan plateau setelah digunakan beberapawaktu. Perubahan yang dialami digolongkanmenjadi dua hal yaitu :- pergeseran Plateau GM- p enyempitan Plateau GM
Hal-hal yang mempunyai pengaruh dominan terhadap perubahan ini diperkirakan adalah jenis radiasi yang datang sehingga berpengaruh terhadap gas isian dan konstruksi yangkurang baik yang mengakiba tkan terjadinya kebocoran.
443
Proceedings Seminar Realttor Nuklir dalam Penelitian Sainsdart Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas
Untuk mengetahui hal-hal tersebut di atasdan menentukan produsen mana yang menghasilkan detektor GM dengan kualitas yangbaik, dibuatlah alat ini untuk menguji detektorGM dengan beberapa kondisi, antara lain jenisradiasi yang masuk, aktivitas dan lain-lain. Alatini dioperasikan terus-menerus sampai diketahui adanya perubahan plateau, umur detektordan parameter-parameter lain.
Komponen utama alat ini adalah sistimpencacah nuklir yang terdiri dari GM inverter,pembentuk pulsa, catu daya tegangan tinggiterkendali (programmable High Voltage PowerSupply), yaitu catu daya DIN 450 buatan BATAN yang dikendalikan oleh komputer melaluirangkaian antar muka.Digunakan komputerIBM PC-XTdengan konfigurasi minimum, terdiri dari mother board, power supply, key board,monitor monokrom dengan controller dan hardisk dilengkapi controller.Komputer ini bekerjauntuk mengendalikan seluruh jalannya operasidan mencatat segala kejadian yang ada.
Catu daya tegangan tinggi terkendali inidiset dengan tegangan keluaran maksimum1000 Volt. Digunakan DAC 0800-8 bit, yangmempunyai kombinasi digital maksimum FFdalam heksa desimal atau 255 dalam desimal,yang berarti setiap kenaikan 1kombinasi digitaladalah 1000Volt/255 yaitu = 3,92 Volt.Besaranini merupakan ukuran ketelitian yang bisa dicapai oleh penyedia daya terkendali yang jugamerupakan ukuran ketelitian alat ini4]
BAHAN DAN TATAKERJA
Diagram blok sistemCara kerja alat ini dijelaskan dengan blok
diagram perangkat keras seperti pada Gambar1.Detektor GM yang akan diuji, dioperasikanpada daerah threshold voltage atau teganganambang yaitu tegangan dimana detektor GMmulai menghasilkanjumlah pulsa yang hampirsarna apabila tegangan bias antara anoda dankatoda dinaikkan. Sumber yang mempunyai aktivitas tinggi diletakkan di dekat detektor dandetektor ini mulai mencacah sampai detektor initidak menghasilkan pulsa. Apabila detektor inisudah tidak menghasilkan pulsa maka tegangan ambang dinaikkan sampai detektortersebut menghasilkan pulsa kembali. Seluruhkejadian yang berlangsung pada saat pencacahan ini direkam oleh komputer,yaitu jumlahcacah yang telah terjadi, waktu saa t pencacahanberhenti,besarnya tegangan ambang yang barudan lain-Iain.Jenis sumber ini akan diganti-
Bandung, 8 -10 Oktober lS91PPTN - BATAN
ganti tergantung pada tersedianya sumberradioaktif.
Untuk menaikkan besarnya tegangan ambang detektor GM,diperlukan Digital ToAnalogConverter (DAC) 0809, melalui perangkatmasukanfkeluaran 8255.
Untuk mencek apakah besaran tegangHntinggi yang dihasilkan oleh penyedia daya tegangan tinggi telah sesuai dengan yang diinginkan, dipergunakan Digital ToAnalog Convert.~r(ADC)0809. Kedua besaran tersebut dibandingkan di dalam komputer. Hal ini dilakukan untukmemberi jaminan bahwa tegangan tinggi yangdihasilkan sesuai dengan yang dikehendaki, sehubungan dengan pekanya detektor tersebutterhadap tegangan bias yang terlalu ting~~,yang akan menyebabkan detektor tersebutrusak. Untuk menghitung jumlah pulsa yangdihasilkan oleh detektor GM ini digunakan pencacah 8235 buatan Intel Corp. Sedangkan p~rangkat lunak akan menjalankan dan mengaturseluruhjalannya operasi ini sampai waktu yangdiinginkan oleh pemakai.
DAC
•••• A ~
8255I
HV
port B
DIN
Komputer
I·ADC450
PC-XT
-0809
I
II8255
~
Inverter
Gambar 1. Diagram blok alat pengujikarakter GM
Perangkat KerasRangkaian perangkat keras dari alat ini
seperti terlihat pada lampiran, menggunaka:!lkomponen utama 8255 sebagai antar muk':1.komputer dilengkapi dengan DAC 0800-8 bityang dilewatkan D type latch yang bergunauntuk menahan perintah dari 8255. ADC 0809digunakan untuk mengubah besaran analog tegangan tinggi yang telah diturunkan tegangan.nya dan keluarannya sebagai masukan 8255.ADC ini menggunakan clock dari komputersetelah melewati pembagi frekuensi IC 74LS9~~sehingga diperoleh clock sebesar 795 kHz.
444
Det GM
Proceedings Seminar ReM tor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwwgi Menuju Era Tinggal Landas
Rangkaian antarmuka ini dirancang menE~mpatilokasi memori tertentu dengan menggunakan IC 74LS138-3 To 8 8 Converter dangerbang NAND74LS20.Alamat tersebut adalahsebagai berikut:
r- I nlel a lIe •• 1
i 8253 & 8255
-----1- .-.,i Pasang Kalander I
-·----·.CI 9I Set Tegangan TlngglI Mln ?! Make?J __• __ •• •.• " --.J
Tidak
Ls:~~~i~"-]['-=;'iH••;' l
( __S~I~~_)Gambar 2. Diagram alir alat penguji detektor
Sebelum perangkat lunak ini digunakanu.ntuk mengendalikan jalannya operasi, pemakai diminta untuk menentukan lamanya waktupencacahan dahulu, agar data yang ditampilkan dapat dinyatakan dalam satuan CPM(Count Per Menit) atau CPS (Count Per Second).~:etelah itu baru dilakukan inisialisasi dan operasi lainnya.Diagram alir perangkat lunak seperti pada Gambar 2 .
Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN
HASILDAN PEMBAHASAN
Pengujian masukan DAC 0800 dan keluaran ADC0809
DAC 0800 digunakan untuk mengeset besarnya tegangan tinggi yang dikehendaki sedangkan ADC 0809 menerima maeukan daritegangan tinggi yang diset oleh DAC0800 setelah diturunkan tegangannya. Hubungan antarabesaran masukan DAC 0800 dengan keluaranADC 0809 terlihat pada Tabell.
Tabell. Pengujian masukan DAC0800 dengankeluaran ADC 0809
Masukan DAC 0800Keluaran ADC 0809
(Desimal)
(Desimal)
0
0
20
20
40
41
60
61
80
81
102100 120120
140
141
160
161
180
181
200
201
220
221
240
241
255
255
Pengujian sistemPengujian sistim dilakukan dengan mem
berikan masukan pada DAC0800 (desimal) dandiukur tegangan keluaran yang dihasilkan(Volt) dengan menggunakan Digital VoltmeterTRIO DL-703.Tegangan tinggiyangdigunakanadalah DIN 450 buatan BATAN.Hasil pengujian seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Pengujian Sistem
Teg. yang diinginkan Teg. Keluaran(Desimal)
(Volt)
020
0,90
40
80,30
60
159,90
80
239,00
100
318,00
120
397,00
140
475,00
160
556,00
180
635,00
200
712,00
220
791,00
240
868,00
255i
945,00
1002,00
445
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir cialam Penelitian Sainsdan Teknologi MenuJu Era Tinggal Landas
Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN
Linieritas sistem
Dari Tabel 2 di atas dengan menggunakanpersamaan Regresi Linier
if-
Dengan menggunakan paket program Lotus, didapatkan persamaan
Y= aX+ b
Y = 3,93 X + 2,97
(1)
(2)
Spesiflkasi alat
GM Inverter: Transistor 1 tingkat1 transistor sebagaipenyesuai impedansi
Pembentuk pulsa: Menggunakan TTL
Penyedia daya tegangan tinggi : DIN 450 buatan BATANyang telah dimodifikasi
Grafik persamaan (2) terlihat seperti padaGambaI' 3. Tegangan tinggi keluaran : 0-1000 Volt
DAC: DAC 0800 8 bitI.'
• II •• II • tI. 1M ••• III II. lit JJI 141 11•• u.••••.••• ,.,UL hAc)
1.1
,/- -- ./-----l/""
.-
././/
/
ADC: ADC 0809 8 bit
Kenaikan tegangan keluaran :3,93 Volt/kenaikan digit DAC
Pengendali tegangan tinggi :
Sinyal masukan/keluaran analog:maksimum = 5 Voltminimum = 0 Volt
GambaI' 3. Grafik hubungan antara mas ukan-keluaran DAC dengan tegangan tinggi
KESIMPUIAN
Dari konstruksi alat ini didapatkan bahwahubungan masukan -keluaran antara teganganyang dikehendaki dan tegangan keluaran memenuhi persamaan linier yang mempunyai korelasi 0,9998 yang sesuai dengan perencanaandan mempunyai ketelitian 3,93 Volt/digit.
Disimpulkan alat ini baik untuk dipergunakan sebagai alat penguji karakteristik detektor GM.
DAFfAR PUSTAKA
Sinyal masukan/keluaran digital:maksimum = 255minimum = 0
Perangkat lunak : Turbo Pascal vel' 5.0
UCAPANTERIMAKASIH
Pada kesempatan ini penulis mengucapk"lnterimakasih kepada: Maria Vega dan BambangWaluyo, mahasiswa jurusan Teknik Fisika,Fakultas Teknologi Industri, ITS yang telahmembantu pembuatan alat ini.
1. Glenn, F. Knoll, Radiation detection and measurement, John Wiley & Son, Inc, New York(1979).
2. Nicholson, P.W., Nuclear electronic, John Wiley & Son Ltd (1974)
3. Anonym, Nuclear Electronic Laboratory Manual, IAEA-TECDOC-3009, International AtomicEnergy Agency, Viena (1984).
4. Settyadi Ws dkk, Pengendali terprogram penyedia daya tegangan tinggi untuk detektor nukIiI',Proceeding Pertemuan Ilmiah VI HFIY (1990).
5. Anonym, Linier Data Book, National Semiconductor corp. (1982).
446
top related