Prosldlno pertemuan dan Presentasl IImlah Funoslonal Toknls Non PonoUti. 18 Desombor 2006 ISSN :1410 - 5381
KALIBRASI ALA T UKUR KONT AMINASI PERMUKAAN P(y) DENGANDETEKTOR GEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR
C. Tuti BudiantariPTKMR - BAT AN
ABSTRAK
KALJBRASI ALAT UKUR KONTAMINASI PERMUKAA1'{.P(Y) DENGAN DETEKTORGEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR. Telah dilakukan
kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan l3\y) Aloka model TGS 133 dengan jenis detektor13M terhadap sumber radiasi standar 4 C, 147 Pm, 36 Cl, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh.Kalibrasi dilakukan dengan meletakkan bagian muka detektor pad a jarak 0,5 em dari sumberradiasi. Sebelum kalibrasi dilakukan pengecekan pendahuluan kondisi alat ukur sertapengukuran cacah latar belakang untuk rentang 300 cpm. Sesudah kalibrasi dilakukanpengukuran cacah latar belakang kembali. Faktor kalibrasi dengan satuan (s-l.cm-2/cpm) yangdiperoleh merupakan hasil bagi an tara laju pancaran permukaan (S-I.cm-2 ) dengan laju cacahnetto rerata (cpm) sedangkan efisiensi alat dengan satuan % merupakan hasil bagi antara lajucacah netto rerata dalam satuan cps dengan hasil kali antara laju pancaran permukaan dengansatuan (S·I.cm-2) dengan luas efektif detektor 19,6 cm2. Faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi
~ermukaan dengan detektor GM yang diperoleh dengan sumber standar 14C, 147 Pm, 36 Cl.°Sr+90y, I06Rb + I06Rh berturut-turut adalah 1,08 x 10-2 ; 5,10 x 10-3; 1,45 x 10-3 1,46 X ro-3
clan 1,58 x ro-3 dan efisiensi alat ukur tersebut untuk sumber-sumber di atas adalah 7,89 %;] 6,96 %; 58,55 %, 58,07 % dan 53,89 %.
ABSTRACT
CALIBRATION OF A P(y) SURFACE CONTAMINA nON MEASURING INSTRUMENT
WITH GEIGER MULLER DETECTOR TO P STANDARD RADIA TJON SOURCES.
Calibration of a TGS 133 P(y) surface contamination measuring instrument with GeigerMuller detector made in Aloka tol4 C, 147 Pm, 36 CI, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh standard
radiation sources had been done. Calibration was done by placing the front face of detector at0.5 cm distance from active surface radiation source. Checking of measuring instrumentcondition before calibration and background for 300 cpm before and after calibration must bedone. Calibration factor (s-l.cm-2/cpm) obtained was a ratio between surface emission rate (sl,cm-2) and net counting rate (cpm). Calibration factor of a TGS 133 surface contaminationmeasuring instrument with Geiger Muller detector tol4 C, 147 Pm, 36 CI, 90Sr+90Y,danI06Rb+106Rh standard radiation sources obtained were 1.08 x 10-2 ; 5.10 X 10-3; 1.45 X 10-3;1.46 X ro-3 and 1.58 x 10-3 and their efficiencies for the above radiation sources were 7.89 %;16.96 %; 58.55 %, 58.07 % dan 53.89 %.
218
IJrosldJng pertemuan dan Presentasilimiah FunoslonaJ Teknls Non Panelltl, 19 Desember 2006•
PENDAHULUAN
ISSN :1410 - 6381 -Berbagai maeam a]at ukur radiasi seperti surveimeter, monitor area, dosimeter
perorangan, monitor lingkungan dan alat monitor kontaminasi digunakan dalam fasilitas
fasi]itas untuk tujuan proteksi radiasi. Untuk penerapannya alat ukur radiasi tidak hanya sesuai
untuk tujuan pemantauan tetapi juga terka]ibrasi sesuai dengan besaran yang diukur.
Salah satu alat ukur radiasi yang digunakan untuk tujuan proteksi radiasi adalah a]at'","
ukur kontaminasi permukaan. Alat ukur ini digunakan untuk mendeteksi adanya bahan
radioakti[ pemanear [oton, alpha dan atau beta pada permukaan pera]atan, atau pada baju dan
ku]it pekerja radiasi. Alat ukur ini terdiri dari rangkaian alat deteksi yang umumnya berupa
tabung peneaeah proporsional atau Geiger Muller, detektor solid state, sintilasi atau
semikonduktor dan rangkaian alat ukur seperti amplifier, discriminator, meter dan lain-lain,
[ 1]
Agar diperoleh hasil deteksi yang akurat malm alat ukur tersebut perlu dikalibrasi
dengan sumber radiasi standar yang tertelusur ke laboratorium dosimetri standar primer.
Dalam makalah ini akan dibahas hasil kalibrasi dan efisiensi alat ukur kontaminasi
permukaan dengan jenis detektor Geiger Muller terhadap sumber radiasi beta standar 14 C, 147
Pm, 36Cl, 90Sr+90Y,dan I06Rb+I06Rh yang digunakan untuk mendeteksi adanya radiasi beta di
Laboratorium Kalibrasi dan Standar Radiasi JNC, Tokai Jepang.
TEORI
Ada dua jenis alat ukur yang digunakan untuk mendeteksi kontaminasi permukaan [2]
yaitu
1. Alat untuk mengukur kontaminasi permukaan (surface contamination meter) . Alat ukur
ini dihubungkan seeara elektronik dengan satu atau ]ebih detektor yang diraneang untuk
mengukur kontaminasi permukaan dalam satuan aktivitas per satuan luas.
2. Alat untuk memantau adanya kontaminasi permukaan (sUlface contamination monitor).
A]at pemantau cli]engkapi dengan alarm. Jika kontaminasi clari suatu permukaan tertentu
melebihi batas yang cliijinkan maka alarm akan berbunyi.
Salah satu rangkaian a]at ukur kontaminasi permukaan B(y) dengan detektor GM dapat
dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.
219
I'rosldlno pertemuan dan Presontasillmiah FungslonalTeknls NonPencUU,18Desember 2006 ISSN:1410- 5381.
~-Ictc::r 121ju pc::nc2ICllh:. Amplifier
Gambar I. Rangkaian alat ukur kontaminasi permukaan P(y) dengan detektor GM
Kalibrasi alat ukur kontaminasi dilakukan dengan menempatkan bagian muka detektor
pada jarak 5 mm atau 10 mm ke permukaan aktif sumber seperti yang direkomendasikan oleh
pabrik. Oleh sebab itu perlu untuk menggunakan pemegang sumber yang dirancang untuk
menempatkan detektor. Rangkaian kalibrasi alat ukur kontaminasi dapat dilihat pada Gambar
2.
Gambar 2. Rangkaian kalibrasi alat ukur kontaminasi
220
•Pr'osldl~portomuan dan Presuntasilimiah Fungslonal Toknis Non PUllOUt!, 19 Dosombur 2006. ISSH :1410 - 6381
Ada 2 Lcvel sumber radiasi acuan yang umumnya digunakan yaitu :
Level I : Sumber standar acuan yang harus telah dikalibrasi secara langsung di laboratorium
standar nasional dalam bentuk laju pancaran permukaan
Level II : Sumber standar acuan yang harus dikalibrasi di laboratorium yang diakui dalam
bentuk laju pancaran permukaan dengan alat ukur acuan dimana efisiensinya telah diukur
dengan sumber standar acuan level 1.
Untuk sumber dengan level I sumber acuan diukur dengan metode absolut atau
dengan alat ukur yang telah dikalibrasi dengan sumber standar yang telah diukur secara
absolut. Sumber acuan yang biasanya digunakan untuk kalibrasi alat ukur permukaan
biasanya berbentuk planar dan diletakkan pada bahan dengan koefisien hamburan rendah
misalnya plastik atau aluminium.
Sumber racliasi yang biasanya digunakan untuk kalibrasi alat ukur kontaminasi
Pl:rmukaan yang mend~teksi radiasi beta dapat dilihat pad a Tabel I. [1,4]
Tabel 1. Radionuklida beta untuk kalibrasi
c--Radionuklida Encrgi beta maksimum (ke V)Waktu para (hari)
JH194493
oJNi6636500
14C1562093000
J)S16787,44-- 147Pm 225957
I/S)W43375,1
JOCI7091099,108
lU4Tl76313811--- LIUBi 11625,01
~')Sr149250,51--- YUSr+Yoy 227410483
IuORu+ IuORh3541373
Sumber yang digunakan dalam kalibnisi sebaiknya sumber yang tidak terkolimasi dan
mempunyai permukaan aktif yang lebih besar dari permukaan detektor yang akan dikalibrasi.
Untuk sumber dengan permukaan aktif yang lebih kecil dari permukaan detektor yang akan
dikalibrasi maka kalibrasi hams dilakukan pada beberapa posisi untuk memperoleh hasil
kalibrasi dengan ketelitian yang sama.[I]
221
lJrosl~ PortBmuan!lan ProsilntasllimIah Funoslonal roknls Non PonoUU,18D8S8mb8r 2008i=;;;;;;;;;;;ii=== ISSN :1410 - 6381
Untuk alat ukur yang mempunyai skala linier, kalibrasi dilakukan minimall posisi
untuk setiap rentang antara 50 % dan 75 % dad skala maksimum. Sedangkan untuk alat ukur
yang mempunyai skala logaritmik maka kalibrasi dilakukan untuk setiap rentang efektif
pengukuran. [1]
Faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan dapat diperoleh dengan
menggunakan persamaan di bawah ini (1) ;"
SA "CF = -- (1)M-Mb
dengan :
CF adalah faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi
SA adalah laju pancaran permukaan per satuan luas berdasarkan sertifikat sumber
radionuklida (S·I. cm-2)
M adalah laju cacah alat ukur kontaminasi permukaan ketika disinari dengan sumber
radiasi pada j arak yang di gunakan (s -1)
Mb adalah laju cacah latar belakang alat ukur kontaminasi permukaan (S'I)
Sedangkan efisiensi alat ukur tersebut , Eff, dapat diperoleh dengan menggunakan
persamaan:
laju cacah netto (cpm)/60(detik/menit)
I:,'ff = ---------------------------------------------------------------- x 1OOo~ (2)L" /'( ••••••••••••••• 0
Laju pancaran permukaan (S-I. cm-2) x luas efektif detektor
TATA KERJA
Pcralatan
Spesifikasi alat ukur kontaminasi yang akan dikalibrasi dan sumber radiasi yang
digunakan untuk kalibrasi dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3.
222
prusllIiIJJ Pert6muan dan Presentasillml~FunDslunal TBknls Nun PeneUU,18 Desember 2006 ISSN :14W - 6381
Tabel 2. Spesifikasi alat ukur kontaminasi permukaan dengan detektor OM yang akan
dikalibrasi [4 ]
Model I Nomor seri surveimeter ~(y) TOS 133 I Ro 4536
Buatan
Aloka, Jepang
Oetektor OM
Jenis OM 5004,.....
Ketebalanjendela : 2,5 mg/em2Diameter 50 mm ;Luas efektif: 19,6 em:?Tegangan kerja (BV)
1100 ± 50 V
Panjang plato
150 V
Radiasi yang dideteksi
Partikel beta
Laju peneaeahan
0-100 epm sid 0 - 100 kepm dalam 7 rentangf-- Tetapan waktu
3,10 dan 30 detik
Monitor audio
1 pulsa I caeah
Proslding Pertemuan dan Prasentasilimiah FungslonaI Yeknls Non penelitl1B Desember 2006- ISSN :1410 - 5381
Tabe 1 3. Spesifikasi sumber I'adiasi level I yang digunakan untuk kalibrasi
Radianllklida 14C147PmJ6CIYUSr_YUyIO()R~lo(jRh
Energi
maksimllm sinar156 keY225 keV709 keY2274 keY3541 keY
B Waktll para
5730 tahlln2,62 tahlln3x105 tal1lln28,5 tahlln1,01 tal1lln"Aktivitas
3,32 kBg2,54 kBg1,40 kBg1,36 kBg4,40 kBg
Lajll
pancaranpermllkaan i3 I ,27x 103S'\
1,21xl03s'\879 s·\I 73x 103S·14,19xl03s'\(dalam2n ,
steradian) -;-' 4-3-199710-3- 199712 - 9-199618-9- 199611-11- 1996ranggal acuan
Dimensi permukaan
150 mm x 100150 mm x 100150 mOl x 100150 mm x 100150 mm x 100
aktif
mmmmmmmmmm
Dimensi total
170 mm x 120170 mm x 120170 mm x 120170 mOl x 120170 mm x 120
mm x 3 mm
mm x 3 mmmm x 3 mmmm x 3 mmmm x 3 mm
Ketertelusuran
PTBPTBPTBPTBPTB
Ketidakpastian
±5 %±5%±5 %±5%±IO%relatif aktivitas
Kctidakpastian
relatif !aju pancaran
±5 %±5%±5%±5%±5%
pcrmukaan
Laju panearan
per8,46 3,105,8610,41,87
tanggal kalibrasi (S·I, em))
Kalibrasi
Kondisi alat ukur yang akan dikalibrasi yang meliputi kondisi bagian dalam dan luar
alat termasuk mika tipis yang digunakan , eatu daya tcgangan rcndah , eatu daya tegangan
tinggi, pengukuran plato, noise yang disebabkan oleh kabel, pengaturan gain amplifier,
pcngaturan discriminator, dan pengaturan penunjukkan meter dieek terlebih dahulu. Setelah
itll dilakukan pengukuran eaeah lataI' belakang pada rentang ukur 300 cpm.
Sumber beta 14 CI dilctakkan di tempatnya. Setelah itu detektor diletakkan seeara hati
hati di at as permukaan sumbcr dengan jarak 0,5 em. Kemudian rentang ukur diatur sesuai
224
Prusldinu pertemuan dan Presentasillmiah FunDslunal Teknls Nun PenellU,19 Desember 2006- ISSN :1410 - 5381
dengan sumber yang digunakan dan ditunggu beberapa lama sampai bacaan laju cacah stabil.
Jika bacaan sudah stabil maka bacaan yang diperoleh dicatat. Dengan cara yang sama
dilakukan lIntuk sumber beta 147 Pm, 90Sr+90y, dan I06Rb+106Rh.
Setelah selesai kalibrasi maka dilakukan pengukuran cacah latar belakang pada
rentang ukur 300 Cpll1 seslIai dcngan saat pcngccekan cacah latar belakang sebelum kalibrasi
dilakukan. Dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) berturut-turllt dapat diperoleh faktor
kalibrasi dan faktor efisiensi alat ukur kontall1inasi perll1ukaan ~()') dengan detektor OM.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan ~()') dengan detektor OM dapat
dilihat pada Tabel 4 dan grafik efisiensi antara energi dan efisiensi alat dapat dilihat pada
Oambar 3.
Tabel 4. Hasil perhitungan faktor kalibrasi dan efisiensi alat ukur kontaminasi
permukaan ~()') dengan berbagai sumber radiasi standar
Radionuklida 14C14/Pm·J('CI':IUSr+':IUyluoRb+IUORh- Laju pancaran8,46 ± 5%3,10 ± 5%5,86 ± 5%10,4 ± 5%1,87 ± 5%permukaan
saatkalibrasi (S·I. cm_2)
Laju cacah
latar65 65656565
belakang
r::rata(cpm)
Laju cacah rerata
850683,341007166,71250
(cpm) -- .LaJu cacah netto 785 ± 5,9 %618,3±4,2 %4035± 2,4 %7101,7±2,3%1185 ± 4,0 %
(cpm)*)Rentang
3K3K10K10K3K
Faktor Kalibrasi
1,08 x 10·2±5,0IxI0·3±1,45 x 10·3±1,46 x 10·3±1,58 x 1O·3±(S·I. cm-2/cpm)
7,2%6,0%5,5%5,5 %6,0%
Efisiensi alat (%)
7,89%16,96%58,55%58,07%53,89 %
*) Laju cacah netto = laju cacah rerata - laju cacah latar belakang rerata
225
ProsldinU Pertemuan dan PresentasJ IImlah FunoslonaJ Tuknls Non PoneUU.18 Oosombur 2006i - --ISSN :1410 - 5381 -
70
60
50
40
30
20
10
_ ---------------- ---- ------- --- --- _h 1
!
200 4CX) cro 800 1000 1200 1400 1600 1800 20CXJ 2200 2400 2600 2800 JCOJ 3200 3400 3GOO
Energi Sumber Radiasi Beta M aksimum( KoV)
Gambar 3. Hubungan antara energi sumber radiasi beta maksimum (keV)dan efisiensialat (%).
Berdasarkan Gambar 3 dapat dipeiOleh besarnya efisiensi alat untuk sumber radiasi
beta lainnya yang berada dalam rentang energi 156 keY sid 3541 keY. Dengan diketahuinya
efisiensi alat tersebut dapat dihitung besarnya laju pancaran sumber radiasi beta yang
digunakan berdasarkan persamaan (2) serta faktor kalibrasinya untuk sumber beta terse but
berdasarkan persamaan (1).
Karena bacaan alat ukur yang dikalibrasi berbeda satuan dengan sumber radiasi beta
yang digunakan maka tidak ada batasan untuk faktor kalibrasinya. Untuk mengetahui alat
terse but dapat atau tidak digllnakan dapat dilihat dari hasil pengecekan pendahuillan alat
sebelum dikalibrasi.
KESIMPULAN
Telah diperoleh besarnya faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi dengan detektor GM terhadap
sumber standar 14C, 147Pm, 36 Cl. 90Sr+90y, 106Rb + 106Rh berturut-turut adalah 1,08 x 10-2 ;
5,10 X 10-3; 1,45 X 10-3 1,46 X 10-3 dan 1,58 x 10-3 dan efisiensi alat ukur terse but untuk
sumber-sumber di atas adalah 7,89 %; 16,96 %; 58,55 %, 58,07 % dan 53,89 %.
226
ProsldinQ pertemuan dan Presentaslllndah Fungslonal TeknIs Nun Penelltl. 18 Oesember 2006- ISSN :1410 - 5381
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. T. Momose, Satoshi Mikami dan Tadayoshi
Suzuki yang telah mcmbantu tcrlaksananya kalibrasi ini.
DAFT AR PUST AKA
1. International Atomic Energy Agency, Safety Reports Series No. 16, IAEA, Vienna (
2000).
2. International Elcctrotechnical Commission, Alpha, Beta and Alpha-Beta
Contamination Meters and Monitors, IEC Publication 325, Geneva (1981).
3. International Standards Organization, Reference Sources for the Calibration of Surface
Contamination Monitors _ Electrons of Energy Less than 0,15 MeV and Photons of
Energy Less than 1,5 MeV, ISO Standard 8769-2, Geneva (1996).
4. Manual a1at ukur kontaminasi permukaan ~(y) TGS 133
227