05/21/22 05/21/22 1
04/10/2304/10/23 11
04/10/2304/10/23 22
Ujian SIB PPRUjian SIB PPR• Jumlah materi ujian: relatif banyak• Karakteristik ujian : 30% pemahaman,
30% hafalan, 30% ketrampilan/pengalaman mengerjakan soal
kunci keberhasilan: 20%
pendalaman, 60% kerja keras, 20% “smart”
04/10/2304/10/23 33
RADIASIRADIASI
Pancaran energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel
hakekatnya tanpa medium
04/10/2304/10/23 44
JENIS RADIASIJENIS RADIASI
Pengion (Alpha, Beta, Neutron, Sinar Gamma, Sinar-X)
Non Pengion (ultra violet, gelombang mikro, gelombang radio dan radar)
elektron
proton
neutron
04/10/2304/10/23 55
Atom dan Inti AtomAtom dan Inti Atom
• Atom: bagian terkecil dari suatu materi yang masih memiliki sifat dasar materi tersebut.
• Sampai saat ini telah diketemukan 107 unsur• Muatan elementer (e) = 1,6x10-19 C • Satuan massa atom (sma) = 1,6 x 10-27 kg
04/10/2304/10/23 66
Model Atom BohrModel Atom Bohr• Setiap elektron berputar mengelilingi inti dalam
orbit/lintasan/kulit tertentu (stasioner).• Suatu elektron tidak akan memancarkan atau
menyerap radiasi/energi apabila ia dalam orbit stasioner.
• Jumlah elektron yang dapat menempati setiap lintasan 2 x n2
• Atom stabil bila setiap lintasan yang lebih dalam berisi penuh dengan elektron sesuai dengan kapasitasnya.
Transisi elektronTransisi elektron
• Transisi elektron: perpindahan elektron dari satu lintasan ke lintasan yang lain.
• Transisi elektron dari lintasan yang lebih luar ke lintasan yang lebih dalam dipancarkan energi sinar-X karakteristik (Esinar-x = Easal – Etujuan)
• Tingkat energi dari setiap atom tidak sama
04/10/2304/10/23 77
04/10/2304/10/23 88
Struktur Atom
Atom terdiri 3 partikel dasar
Proton ------- bermuatan positip, relatif berat
Neutron ------- ukuran dan beratnya hampir sama dengan proton tetapi tidak bermuatan listrik
Elektron ------ sangat ringan, bermuatan negatif
04/10/2304/10/23 99
nucleus
elektronelektron
Proton + Netron ------- Inti atomElektron ------- mengelilingi inti atom
Contoh : Atom Helium
Jumlah proton dan elektron harus sama, kalau tidak menjadi ionJumlah neutron dapat berbeda
04/10/2304/10/23 1010
Jumlah proton menentukan jenis atomatau unsur
• Semua atom yang berisi 2 proton adalah atom Helium
• Semua atom yang berisi 4 proton adalah atom Beryllium
• Semua atom yang berisi 8 proton adalah atom Oxygen
• Semua atom yang berisi 26 proton adalah atom Besi
04/10/2304/10/23 1111
Identifikasi Atom/ Unsur
Suatu unsur diidentifikasi dengan jumlah proton dan kombinasi jumlah Proton + Netron
ZXAX = nama unsur
A = nomor massa (jumlah p + n)
Z = nomor atom (jumlah p)
Contoh : atom Beryllium
4Be9Jumlah proton ------ 4
Jumlah netron ------ 9 - 4 = 5
04/10/2304/10/23 1212
IsotoP --- unsur dengan nomor atom sama dan nomor massa berbeda
Contoh ---- atom Helium --- He-4 & He-5
Z = 2
A = 4He-4
Z = 2
A = 5He-5
04/10/2304/10/23 1313
IsobAr ----- unsur dengan nomor masa sama dan nomor atom berbeda
Contoh : 14Si31 15P31
16S31
IsotoN ----- unsur dengan netron sama dan nomor atom berbeda
Contoh : 12Mg26 13Al27
14Si28
04/10/2304/10/23 1414
IsomEr ----- unsur dengan nomor atom dan nomor massa sama, tetapi tingkat energi berbeda
Contoh : 28Ni60 28Ni60* atau
28Ni60m
04/10/2304/10/23 1515
Isotop --- dapat terjadi secara alamiah atau dibuat pada reaktor nuklir dengan menembakkan netron pada inti sehingga terjadi peningkatan nomor massa
Jika penambahan netron mengganggukesetimbangan inti atom----- isotop menjadi tidak stabil----- disebut radioisop/radionuklida
04/10/2304/10/23 1616
• Inti atom dikatakan stabil, bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah “seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar.
• Secara umum, kestabilan inti-inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya. Sedangkan kestabilan inti-inti berat terjadi bila jumlah neutron ≈ 1,5 x jumlah protonnya.
Kestabilan intiKestabilan inti
04/10/2304/10/23 1717
• Bahan radioaktif: bahan yang terdiri radionuklida dalam jumlah cukup banyak• Peluruhan radioaktif: proses perubahan/transformasi inti atom tidak stabil menjadi stabil•Isotop radioaktif dapat memancarkan salah satu dari berikut ini Alpha Beta Alpha yang disertai Gamma Beta yang disertai sinar Gamma
Peluruhan radioaktifPeluruhan radioaktif
Peluruhan radioaktifPeluruhan radioaktif• Komposisi jumlah proton dan neutron tidak
setimbang alpha (α) atau beta (β)
• Tingkat energi tidak berada pada keadaan dasar gamma (γ)
• Tiga jenis peluruhan radioaktif secara spontan, yaitu: alpha (α), beta (β), dan gamma (γ)
04/10/2304/10/23 1818
04/10/2304/10/23 1919
Partikel Alpha (Partikel Alpha (αα))
• Terjadi pada inti relatif berat (Z > 80)
• ZXA Z-2YA-4 + α
• Inti atom He2+
• Daya ionisasi besar (100 x β ; 10.000 x γ)• Jangkau pendek (3,4 – 8,6 cm di udara)• Jangkau di jaringan tubuh 0.03 mm• Dibelokkan medan listrik & medan magnet• 1/100 – 1/10 kecepatan cahaya
04/10/2304/10/23 2020
Partikel Beta (Partikel Beta (ββ))
• Peluruhan β terjadi pada inti relatif ringan
• ZXA Z+1YA + β- + ν
• ZXA Z-1YA + β+ + anti ν
• Daya ionisasi sedang, mudah dihamburkan• Jarak jangkau sedang (E=3,5 MeV→11 m di
udara, 15 mm di jaringan tubuh)• Dibelokkan medan listrik & medan magnet• 1/100 – 99/100 kecepatan cahaya
04/10/2304/10/23 2121
Sinar Gamma (Sinar Gamma (γγ))
• Biasanya mengikuti pelruhan α dan β• Energi yang besar, λ: 0,005 Å–0,5 Å• Dipancarkan dari nuklida tereksitasi (isomer)• Daya ionisasi sangat kecil• Jarak jangkau sangat besar• Tidak dibelokkan medan listrik & medan magnet• Kecepatan cahaya
04/10/2304/10/23 2222
Produksi sinar x
• Sinar x terjadi sebagai hasil konversi energi akibat tumbukan antara berkas elektron berkecepatan tinggi dengan bahan target.
• Tiga jenis energi dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara elektron dengan target, yaitu : - panas - sinar x kontinyu (bremstrahlung) - sinar x karakteristik
Prinsip Dasar
04/10/2304/10/23 2323
• Bremstrahlung, terjadi ketika elektron menembus dekat inti atom dan mengalami pembelokan serta perlambatan.
Produksi sinar x
N
Aktivitas radiasiAktivitas radiasi
• Aktivitas radiasi: jumlah peluruhan per detik laju peluruhan
• A = ΔN/Δt = λ.N N=N0 e-λt A=A0 e-λt
04/10/2304/10/23 2424
04/10/2304/10/23 2525
Satuan Radioaktivitas
Aktivitas peluruhan bahan radioaktifsatuannya ----- Curie, disingkat Ci
Bahan radioaktif dikatakan aktivitasnya1 Curie bila 37 milyar atom-atomnyameluruh dalam 1 detik
1 Ci = 37 x 109 peluruhan/ detik
------- 1 peluruhan/ detik = 1 Beguerel (Bq)
04/10/2304/10/23 2626
04/10/2304/10/23 2727
Waktu paro (half-life)
--- waktu yang diperlukan untuk meluruh dari 1/2 jumlah atom-atomnya
Contoh
Cs-137 waktu paro 30 tahun, maka jikaada 1 gram bahan radioaktif --- 30 tahunkemudian yang aktif tinggal 1/2 gram
04/10/2304/10/23 2828
T ½ = 0,693 / λn = t / T1/2
A = (1/2)n . A0
Rumus berkaitan half-life
04/10/2304/10/23 2929
Contoh soalContoh soal
1. Sumber Ir-192 mempunyai aktivitas 100 MBq pada tanggal 1 januari 1999. Berapa aktivitasnya pada tanggal 28 mei 1999 ?. waktu paro Ir-192 adalah 74 hari
2. Suatu bahan radioaktif mempunyai aktivitas 100 MBq pada pukul 08.00 WIB. Sedangkan pada pukul 14.00 WIB aktivitasnya tinggal 25 MBq. Berapa waktu paro bahan tersebut?
04/10/2304/10/23 3030
JawabJawab
1. t = 1 Jan 28 Mei = 148 hari. n = 148/74 = 2 A = (1/2)n.A0 = (1/2)2.100 MBq = 25 MBq Jadi aktivitas Ir-192 pada 28 Mei 1999 adalah 25 MBq
2. A0 = 100 MBq, At = 25 MBq, t = 6 jam At /A0 = 25/100 = ¼ = (1/2)2 n = 2 n = t/T1/2 = 2 T1/2 = t/2 = 6/2 = 3 jam
)2/1(A
04/10/2304/10/23 3131
Aktivitas jenis (Asp)Besarnya aktifitas per gram bahan radioaktif (Ci/gram)
Contoh
4 gram Co-60 aktivitasnya 100 Ci, makaaktifitas spesifiknya adalah 25 Ci/gram
Aktifitas spesifik berat ukuran sumber
04/10/2304/10/23 3232
Asp = λ x Nsp
λ = 0,693/T1/2
Nsp = 6,02 x 1023 /A
Nsp : jumlah atom dalam satu gram zrA : nomor massa
04/10/2304/10/23 3333
Contoh soalContoh soal
• Berapa aktivitas jenis Ra-226 yang mempunyai waktu paro 1620 tahun?
04/10/2304/10/23 3434
JawabJawab
• Asp = {(0,693)/(1620x365x24x3600)}x{(6,02x1023)/226}
• Asp = 0,97 Ci/gram
04/10/2304/10/23 3535
Dua bahan radioaktif dibandingkan,tidak selalu yang aktifitasnya tinggimenghasilkan radiasi gamma lebih banyak
Contoh :1 atom Co-60 meluruh, memancarkan 1 partikel beta dan 2 sinar gamma
1 atom Thalium 170 meluruh, 1/ 4 atom ----- partikel beta dan sinar gamma 3/4 atom ----- partikel beta tanpa sinar gamma
04/10/2304/10/23 3636
Interaksi Interaksi αα dengan materi dengan materi
• Terjadi gaya Coulomb dengan elektron orbit mudah diserap materi
• Proses yang dominan adalah ionisasi dan eksitasi. Ada juga reaksi inti.
• Eksitasi de-eksitasi sinar-X karakteristik
• Reaksi inti: 4Be9 + α 6C12 + n ; (sumber n)
04/10/2304/10/23 3737
Interaksi Interaksi ββ dengan materi dengan materi
• Proses yang terjadi: ionisasi, eksitasi, ionisasi, dan bremsrahlung.
• Fraksi energi (f) sinar-X bremsrahlung f = 3,5x10-4 . Z . Emaks ; (MeV)
• Tentukan f oleh radiasi β dari P-32 (Emaks = 1,7 MeV) ketika mengenai timah hitam ( Z=82)
f = 3,5x10-4.82.1,7 = 0,049=4,9%
04/10/2304/10/23 3838
Interaksi Sinar-Interaksi Sinar-γγ dan Sinar-X dan Sinar-X dengan Materidengan Materi
Berkurangnya energi sinar-γ dan sinar-X
• Efek fotolistrik
• Efek compton
• Efek produksi pasangan
04/10/2304/10/23 3939
ProbabilitasProbabilitas Interaksi Sinar-Interaksi Sinar-γγ dan dan Sinar-X dengan MateriSinar-X dengan Materi
.
0,01 0,1 1 10 100
20
40
60
80
100
120
Efek Fotolistrik dominan
Produksi pasangan dominan
Efek Compton dominan
Z
E (MeV)
04/10/2304/10/23 4040
Efek FotolistrikEfek Fotolistrik
• Semua energi foton diserap elektron orbit• Terutama energi foton ± 0,01 MeV - ± 0,5 MeV • Terutama pada Z yang besar• Timbul fotoelektron
Fotoelektron(berenergi)
Inti atom
Gelombang elektromagnet
Lintasan Elektron
elektron
04/10/2304/10/23 4141
Efek ComptonEfek Compton
• Semua tingkatan energi foton dapat terjadi• Terutama Z rendah• Sebagian energi foton diserap elektron terluar• Elektron terlepas dengan energi kinetik dari
foton• Foton terhambur
Inti atom
Gelombang elektromagnet
Fotoelektron(berenergi)
Lintasan elektron
elektron
hv
hv'
04/10/2304/10/23 4242
Efek Produksi PasanganEfek Produksi Pasangan
• Energi foton > 1,02 MeV• Mengenai inti atom, terutama Z besar (atom
berat)• Timbul sepasang elektron-positron
elektron
positronInti atom
Gelombang elektromagnet
Lintasan elektron
elektron
04/10/2304/10/23 4343
E ≥ 1.02 MeV
04/10/2304/10/23 4444
IntensitasIntensitas Sinar-Sinar-γγ dan Sinar-X dan Sinar-X Setelah Melewati MateriSetelah Melewati Materi
• Ix = intensitas keluaran
• I0 = intensitas masukan
• μ = koefisien absorpsi linear (karena fotolistrik, compton, produksi pasangan)
• x = tebal bahan• B = build up factor, tgt jenis bahan, ρ, x, energi
)( 00xx
x eBIeII
04/10/2304/10/23 4545
Koefisien Absorpsi
Tebal yang menyebabkanIntensitas Sinar Gamma / Sinar X berkurang menjadi separonya
x = n X1/2 maka : Ix = I0(2)-n
Tebal per sepuluh
X1/2
04/10/2304/10/23 4646
1.Tumbukan Elastis
2.Tumbukan tak Elastis
3.Penangkapan neutron
04/10/2304/10/23 4747
Interaksi neutron Interaksi neutron dengan Materidengan Materi
• Punya m, tidak bermuatan Tumbukan bersifat mekanik
• Tumbukan elastis: total energi kinetik dan momentum tetap; massa atom dan neutron hampir sama energi n yang terserap banyak air sbg moderasi
04/10/2304/10/23 4848
Interaksi neutron Interaksi neutron dengan Materidengan Materi
• Tumbukan tak elastis: total energi kinetik berubah; massa atom besar atom tereksitasi, n terhambur Z besar tidak efektif penahan n
04/10/2304/10/23 4949
Interaksi neutron Interaksi neutron dengan Materidengan Materi
• Reaksi inti (penangkapan neutron). Neutron termal inti baru; atom tidak stabilt. Disebut proses aktivasi neutron.
• Reaksi fisi
• Penahan neutron yang efektif adalah unsur Hidrogen, tetapi menghasilkan γ walau kecil perlu dipasang Pb.
04/10/2304/10/23 5050
Zat Radioaktif Buatan (Co60, Cs137, I131, Ir192, Cr51, P32, dll)Mesin Sumber Radiasi(Mesin Sinar-X, Akselerator, Reaktor Nuklir, Iradiator)
SUMBER RADIASISUMBER RADIASI
1. SUMBER RADIASI ALAM /LATARSinar Kosmik (Benda Langit)Batuan/terestrial (U238, Ra222, Thoron Ra220)Dalam Tubuh (C14 dan K40)
2. SUMBER RADIASI BUATAN
04/10/2304/10/23 5151
KOMPOSISI RADIASI ALAM DAN KOMPOSISI RADIASI ALAM DAN BUATANBUATAN
ALAM 70%MEDIK 29%
LAIN 1%
04/10/2304/10/23 5252
Radiasi alamRadiasi alam
• Radionuklida cosmogenic: radionuklida yang terjadi karena interaksi inti atom stabil atmosfir dengan radiasi kosmik, misal C-14, Be-7, Na-22, H-3
• Makin tinggi daerah, radiasi kosmik makin tinggi.
• Karena medan magnet bumi di kutub lebih besar radiasi kosmik lebih kecil dari pada di katulistiwa
04/10/2304/10/23 5353
Radiasi alamRadiasi alam
• Radiasi terestrial dipancarkan oleh radionuklida primodial, ada sejak bumi terbentuk disebut NORM (natural Occuring Radioactive materials)
• Radiasi terestrial yang paling banyak diterima manusia: Ra-222 dan Thoron (Ra-220); karena bentuk gas
04/10/2304/10/23 5454
Ujian SIB-PPR 2009Ujian SIB-PPR 2009
1. Apabila suatu atom radioaktif berdisintegrasi dengan memancarkan partikel beta positif, maka:
a. Nomor massa sama dan nomor atom berkurang dengan satu
b. Nomor massa sama dan nomor atom bertambah dengan satu
c. Nomor massa akan bertambah dengan satu dan nomor atom sama
d. Nomor massa akan berkurang dengan satu dan nomor atom sama
2. Dalam proteksi radiasi, faktor kualitas (radiasi) ditentukan oleh:
a. Kualitas radiasi ditinjau dari kemampuannya untuk menghasilkan dosis sebesar 10 mGy di udara
b. Kerapatan ionisasi yang ditimbulkan oleh radiasi pada jaringan tubuh
c. Kerapatan ionisasi yang ditimbulkan oleh radiasi di udara
d. Kerapatan ionisasi yang dapat mengubah jumlah neutron di dalam inti bahan yang dilaluinya
04/10/2304/10/23 5555
Jawaban Jawaban
• ZXA Z-1YA + +1β
04/10/2304/10/23 5656
5. Yang dimaksud dengan ionisasi adalah:a. Ditangkapnya elektron orbital oleh inti atom dan menjadikan inti atom
tidak stabil
b. Ditangkapnya elektron yang berasal dari luar atom oleh inti atom dan menjadikan inti atom bermuatan negatif.
c. Dikeluarkannya elektron yang berasal dari dalam inti atom dan terjadinya proton.
d. Dikeluarkannya elektron dari orbitnya untuk menjadi elektron bebas dan atom sisa menjadi bermuatan positif.
04/10/2304/10/23 5757
6. Yang benar dari pernyataan di bawah ini adalah:a. Radiasi gamma yang dipancarkan oleh zat radioaktif mempunyai
spektrum kontinyu.
b. Jumlah proton di dalam inti akan berubah jika atom suatu unsur berdisintegrasi menjadi unsur lainnya.
c. Radiasi bremstrahlung adalah radiasi sinar-X yang mempunyai spektrum diskrit.
d. Radiasi beta merupakan radiasi pengion yang menghasilkan ionisasi spesifik terbesar.
04/10/2304/10/23 5858
7. Konstanta peluruhan λ suatu sumber radiasi adalah 9,365 x 10-3 hari. Apabila pada hari ini sumber radiasi tersebut mempunyai aktivitas sebesar 106 MBq, maka 148 hari kemudian aktivitas sumber akan menjadi:a. 5 x 105 MBq
b. 5 x 105 MBq
c. 5 x 105 MBq
d. 5 x 105 MBq
04/10/2304/10/23 5959
jawabanjawaban
• Diket : λ = 9,365 x 10-3 hari
A0 = 106 MBq
t = 148 hari
Soal : At =?
Jawab: T1/2 = 0,693/λ =0,693/ 9,365 x 10-3 = 74 hari
n = t / T1/2 = 148 hari / 74 hari = 2
At = (1/2)n A0 = ¼ x 106 MBq = 2,5 x 105 MBq
04/10/2304/10/23 6060
8. Zat radioaktif 26Fe57 dan 27Co57 dinamakan:a. Isotop
b. Isoton
c. Isobar
d. isodose
04/10/2304/10/23 6161
9. PT maju Sejahtera pada tanggal 1 November 1999 membeli zat radioaktif. Aktivitas zat radioaktif pada saat pembelian adalah 128 Ci, dari dokumen diketahui bahwa zat radioaktif tersebut memiliki umur paro 2 tahun, maka aktivitas zat radioaktif tersebut pada tanggal 1 November 2009 adalah:a. 148 GBq
b. 64 GBq
c. 4 GBq
d. 8 GBq
04/10/2304/10/23 6262
Jawaban Jawaban
• A0 = 128 Ci
• T1/2 = 2 tahun
• t = 2009 -1999 = 10 tahun n = 5 At = (1/2)5 x 128 Ci = 4 Ci
• = 4 x 3,7 x 1010 Bq• = 14,8 x 1010 Bq• = 148 GBq
04/10/2304/10/23 6363
10.Sebuah sumber radiasi yang aktivitasnya tinggal 0,78125 % dalam waktu 70 hari mempunyai umur paro:
a. 20 hari
b. 12 hari
c. 6 hari
d. 10 hari
04/10/2304/10/23 6464
Jawaban Jawaban
• t = 70 hari
• At = 0,78125% A0 = 0,0078125 A0
• n = log 0,0078125 / log 0,5 = 7 T1/2 = 70/7 = 10 hari
04/10/2304/10/23 6565