Jurnal fisika radiasi 26,Maret 2012,hal 1-8 SPEKTROSKOPI RADIASI-α Qisthy Wulandari (080913004) ,Ni’matut Tamimah (080913006),Awal Setyo Pranoto (080913007),Rizky Nomita Amalia (080810483) Laboratorium Fisika Radiasi, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi UNIVERSITAS AIRLANGGA,Surabaya ABSTRAK Uranium-radium dari Radium 226 merupakan suatu bahan radioaktif yang mempunyai inti tidak stabil. Dapat mencapai keestabilan yakni dengan proses peluruhan, dimana sebagian energi dipancarkan berupa radiasi. Untuk mengukur besarnya energi-α hasil peluruhan inti tidak stabil tersebut digunakan suatu detektor semikonduktor. Dengan mengukur cacahan menggunakan SCA (Single Chanal Analyzer) dan program Counter. Dengan melakukan Eksperimen Spektroskopi radiasi α sekaligus mampu mendemonstrasikan distribusi energi radiasi α dari sumber radioaktif dengan bantuan osiloskop,juga untuk menentukan resolusi enenrgi ,menganalisis 5 proses peluruhan α dari spektrometer dengan mengamati puncak dari pulsa enargi α yang dihasilkan,serta menentukan Energi radiasi masing-masing puncak pada u 226 Ra dan mengidentifikasi masing-masing puncak pada radiasi 226 Ra. Eksperimen ini dilakukan dengan mencatat 3 cacahan partikel α dari masing-masing sumber radiasi Am-241 dan 226 Ra dengan selang waktu 2000ms. Pengamatan dilakukan dengan menggunakan detektor semikonduktor, yang mencatat intensitas pulsa dan menemukan pulsa tegangan yang sebanding dengan energi radiasi α. Hasil analisis data dari eksperimen yang kami lakukan yaitu hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa Energi untuk sumber radiasi Am-241 adalah sebesar 0,043077 MeV. Sedangkan pada Energi untuk sumber radiasi 226 Ra masing- masing adalah sebesar E 1 ( 226 Ra) = 4,4154 MeV, E 2 ( 222 Rn) = 4,7385 MeV, E 3 ( 218 Po) = 4,954 MeV, E 4 ( 214 Po) = 14,2154 MeV, E 5 ( 210 Po) = 4,63078 MeV. Dengan resolusi energi sebesar 0,6154 MeV.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Laboratorium Fisika Radiasi, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi
UNIVERSITAS AIRLANGGA,Surabaya
ABSTRAK
Uranium-radium dari Radium 226 merupakan suatu bahan radioaktif yang mempunyai inti tidak stabil. Dapat mencapai keestabilan yakni dengan proses peluruhan, dimana sebagian energi dipancarkan berupa radiasi. Untuk mengukur besarnya energi-α hasil peluruhan inti tidak stabil tersebut digunakan suatu detektor semikonduktor. Dengan mengukur cacahan menggunakan SCA (Single Chanal Analyzer) dan program Counter. Dengan melakukan Eksperimen Spektroskopi radiasi α sekaligus mampu mendemonstrasikan distribusi energi radiasi α dari sumber radioaktif dengan bantuan osiloskop,juga untuk menentukan resolusi enenrgi ,menganalisis 5 proses peluruhan α dari spektrometer dengan mengamati puncak dari pulsa enargi α yang dihasilkan,serta menentukan Energi radiasi masing-masing puncak pada u226Ra dan mengidentifikasi masing-masing puncak pada radiasi 226Ra. Eksperimen ini dilakukan dengan mencatat 3 cacahan partikel α dari masing-masing sumber radiasi Am-241 dan 226Ra dengan selang waktu 2000ms. Pengamatan dilakukan dengan menggunakan detektor semikonduktor, yang mencatat intensitas pulsa dan menemukan pulsa tegangan yang sebanding dengan energi radiasi α. Hasil analisis data dari eksperimen yang kami lakukan yaitu hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa Energi untuk sumber radiasi Am-241 adalah sebesar 0,043077 MeV. Sedangkan pada Energi untuk sumber radiasi 226Ra masing-masing adalah sebesar E1(226Ra) = 4,4154 MeV, E2(222Rn) = 4,7385 MeV, E3(218Po) = 4,954 MeV, E4(214Po) = 14,2154 MeV, E5(210Po) = 4,63078 MeV. Dengan resolusi energi sebesar 0,6154 MeV.
Kata kunci: Resolusi energi, sumber radioaktif(226Ra dan Am-241),tegangan puncak
PENDAHULUAN
Suatu bahan radioaktif yang tidak stabil, seperti Ra 226 dapat meluruh menjadi
Pb 210 dengan memancarkan 5 partikel-α, sehingga spektrumnya memiliki 5 buah puncak, yang masing-masing puncak
spektrumnya menunjukkan besarnya energi-α. Untuk Am-241 akan diperoleh spektrum monoenergetik radiasi-α, dengan E=5,6 MeV.
Dengan mengetahui besarnya E untuk sumber yang sudah diketahui tersebut, maka kalibrasi dapat dilakukan sehingga bisa digunakan untuk menentukan besarnya energi peluruhan inti yang lain yang belum diketahui.
DASAR TEORI
Detektor semikonduktor berfungsi sebagai fotodioda silikon, berupa lapisan tipis yang akan menyerap semua energi partikel-α, bila partikel tersebut menumbuk lapisan tipis, akan terjadi interaksi yang akan menghasilkan pulsa keluaran yang tingginya sebanding dengan energi radiasi-α tersebut.
Partikel radiasi-α bila mengenai detektor silikon akan menghasilkan pulsa tegangan yang tingginya sebanding dengan energy radiasi-α , sehingga :
E=k xV
Dengan :
E = energi radiasi-α
V = tinggi pulsa tegangan , dan
k = konstanta
Resolusi energi radiasi tergantung dari berbagai variabel, diantaranya adalah jenis bahan yang digunakan sebagai detektor radiasi. Semakin jelas dua buah energi radiasi berdekatan yang dipisahkan, semakin baik untuk kerja spektrometer tersebut.
R ( E0 )=FWHME0
Dengan
FWHM=(Xb-Xa)/(Eo/kanal puncak tertinggi)
Dimana:
R (E0) = resolusi energi sistem
FWHM = lebar tengah tinggi pulsa
E0 = energi puncak
METODE EKSPERIMEN
Eksperimen ini dilakukan untuk menentukan energi puncak spektrum pemancar-α. Terdapat dua tahap dalam percobaan kali ini,yakni dengan mempergunakan sumber Am-241 untuk melakukan kalibrasi. Kemudian, dilakukan pencarian data energi radiasi pada tiap peluruhan dengan sumber 226Ra. Dalam hal ini,dilakukannya kalibrasi terlebih dahulu adalah karena dari kalibrasi akan didapat energi tiap kanal yang kemudian dapat digunakan untuk mencari energi tiap proses peluruhan. Sebelum melakukan kalibrasi atau mencari nilai energi tiap peluruhan terlebih dahulu dilakukan set up alat:
a. Setting Osiloskop- Time base : 1ms/cm- Y deflektion : 1V/cm- Triggering : automatic
Setelah semua peralatan eksperimen siap dijalankan, maka kalibrasi dapat dilakukan. Sumber yang digunakan adalah Am-241. Cacahan dilakukan antara nomer kanal 40-420(hingga jumlah cacahan masing2 pencacah menunjukkan angka (000)) dengan interval antar kanal adalah 10 kanal. Nilai cacahan yang tercatat diambil sebanyak 3 kali cacahan dengan interval waktu cacahan sebesar 2000 msec. Nilai-nilai cacahan yang didapat tersebut digunakan untuk membuat grafik dengan hubungan antara nomer kanal dan nilai cacahan. Setelah didapat grafik, ditentukan puncak spektrum yang paling tinggi. Dengan demikian, karena energi radiasi Am-241 sudah diketahui yakni sebesar 5,6 MeV dan nomer kanal pada puncak spektrum tertinggi juga telah diketahui maka energi tiap proses peluruhan dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
Energi per kanal sumber Am-241= 5,6
Nomer Kanal MeV
Untuk bagian kedua dilakukan juga pencacahan dengan sumber 226Ra, dimana proses peluruhan dari sumber radioaktif inilah yang dianalisis dan dicari energi radiasinya. Langkah-langkahnya sama dengan pencacahan sumber Am-241 yakni dilakukan pencacahan pada nomer kanal antara 0-650 dengan interval kanal sebesar 5 kanal. Khusus untuk eksperimen bagian kedua ini dilakukan pencacahan kembali pada nomer kanal 50-232,5 dengan interval nomer kanal sebesar 2,5 kanal. Hal ini dilakukan karena grafik yang terbentuk tidak begitu akurat sehingga tidak dapat dibedakan tiap puncak spektrumnya dan
pencacahan kembali ini diharapkan dapat memfokuskan statistik grafik sehingga dapat dianalisis tiap puncak spektrumnya. Kemudian, setelah keadaan grafik dapat kembali stabil dan naik kembali, dilakukan pencacahan kembali pada interval 232,5-612,5 dengan interval nomor kanal sebasar 10 kanal. Setelah dilakukan pencacahan dan didapat nilai cacahan pada tiap nomer kanal, kemudian dibuat grafik dengan hubungan antara nomer kanal dan nilai cacahan.
HASIL PENGAMATAN
a. Grafik hasil pengamatan cacahan sumber radiasi Am-241
0 200 400 6000
2000
4000
6000
Series2
kanal
Rata
-rat
a ju
mla
h ca
caha
n
Untuk spektrum tertinggi yaitu pada nomor kanal ke 130 di jumlah rara-rata cacahan 5140,333. Dengan X1=110 dan X2=190.
b. Grafik cacahan sumber radiasi Ra-226
0200
400600
8000
5001000150020002500
Series2
Nomor kanal
Rata
-rat
a ju
mla
h ca
caha
n
ANALISIS PERHITUNGAN
-Dari hasil pengamatan diperoleh:
a. Pada pengamatan Am-241
Penentuan kalibrasi adalah sebagai berikut:
130 kanal=5,6 MeV
1 kanal= 5,6130
MeV =0,043077 MeV
Jadi nilai FWHM(Full Width at Half Maximum) adalah:
FWHM=(190−110 ) 5,6130
MeV =3,446154
Maka Resolusi Energi dari sistem diperoleh:
R ( E0 )=FWHME0
=3,44625,6
=0,6154 MeV
Energi per kanal inilah yang nantinya
akan dapat digunakan untuk menentukan
energi tiap peluruhan pada sumber Ra-226.
b. Pada pengamatan Ra-226
Pada Ra-226 mengalami peluruhan hingga inti menjadi stabil pada 206Pb. Dengan reaksi sederhananya dapat diilustrasikan sebagai berikut:
226Ra 226-4Rn + α 222Rn + α
222Rn 222-4Po + α 218Po + α
218Po 218-4Po + α 214Po + α
214Po 214-4Po + α 210Po + α
210Po 214-4Pb + α 206Pb + α
Dengan diperoleh besarnya Energi pada masing-masing peluruhan adalah: