Amplifier Spektroskopi Nuklir 2017

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER I. TUJUAN PERCOBAAN  

Mengetahui prinsip kerja dan cara-cara menggunakan sistem penguat spektroskopi nuklir. nuklir. Mampu menganalisa pementukan pulsa sistem penguat dan permasalahann!a

II. PERALATAN YANG DIPAKAI    

"etektor Radiasi nuklir dan #umer radiasi gamma Pen!edia tegangan tinggi $%&' Pulser( Spectrocop! a"p#i$ier %RTE& MCA dan osiloscope

III. TEORI SINGKAT "alam "alam spektro spektrosko skopi pi nuklir nuklir detekt detektor or radias radiasii nukli nuklirr !ang !ang dipaka dipakaii harusl haruslah ah memenu memenuhi hi pers!a pers!arat ratan an terten tertentu( tu( antara antara laian laian detektor detektor harus harus dapat dapat meme memedaka dakan n esar tenaga radiasi radiasi !ang di deteksi. #elain #elain itu karena karena si)at detektor pada umumn!a mempun!ai entuk tegangan keluaran !ang diseut pulsa ekor( !aitu entuk dengan angkit $rie $rie ti"e,  r ' eerapa puluh nano detik dan *aktu meluruh $ 'eca! ti"e,  ' '' eera eerapa pa puluh puluh mikro mikro detik detik sampai sampai eera eerapa pa mili mili detik. detik. +inggi inggi pulsa pulsa keluar keluaran an detektor selanjutn!a diproses untuk mendapatkan in)ormasi !ang lengkap mengenai ,arah radiasi !ang dideteksi( !aitu cacah dan esarn!a tenagan!a. Bagian terakhir rangkaian pementukan pulsa iasan!a erupa MCA atau #CA dan counter !ang memut memutuhk uhkan an masuka masukan n dengan dengan entuk entuk eera eerapa pa pers!a pers!arat ratan( an( !aitu !aitu idealn idealn!a !a erentuk (a)ian dengan *aktu angkit sekitar eerapa mikrodetik dengan tinggi pulsa antara  sampai 1 olt. /ntu /ntuk k spek spektro trosk skop opii nukl nuklir ir maka maka dipe diperl rluk ukan an suatu suatu peng pengua uatt !ang !ang sela selain in memperesa memperesarr tinggi tinggi pulsa pulsa keluaran keluaran detektor detektor menjadi menjadi pulsa gaussian seperti !ang dipe dipers rs!a !ara ratka tkan n rang rangka kaia ian n akhi akhirr pemr pemros oses es dia diagi gian an akhi akhirr. Anta Antara ra detek detekto torr dan dan penguat penguat perlu perlu dipasang dipasang penguat a*al !ang jenisn!a tergantung tergantung dari detektor !ang digu diguna naka kan n apak apakah ah itu itu peka peka tega tegang ngan an atau atau muat muatan an dan dan sea seaga gain in!a !a sepe sepert rtii ditunjukkan pada 0amar 1.

0amar 1. #kema penguat linier 2(34. PRAKTIKUM INSTRUMENTASI NUKLIR, STTN -BATAN 2016/2017 Irianto,ST

1

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER 3.1. Pembentukan pu!a Pada umumn!a detektor akan memerikan luaran erentuk pulsa. +inggi pulsa luaran detektor ini seanding dengan esarn!a energi radiasi !ang erinteraksi dengan detektor dan meluruh secara eksponensial dengan tetapan *aktu RC dari sistem elektronik seperti ditunjukkan pada 0amar 5.

0amar 5. Bentuk pulsa luaran detektor Pementukan pulsa sering telah dimulai diagian penguat a*al ini( tetapi pada umumn!a keluaran penguat a*al masih erentuk pulsa ekor. Pulsa-pulsa keluaran detektor pada umumn!a energin!a masih rendah sehingga diperlukan penguat a*al selanjutn!a diperkuat dengan penguat utama. %uungan penguat a*al dan penguat utama dapat dilakukan secara langsung dengan samungan "C( tetapi timul masalah !aitu tegangan ias maupun leel "C dari masing-masing alat.

0amar 6. Pementukan pulsa detektor

PRAKTIKUM INSTRUMENTASI NUKLIR, STTN -BATAN 2016/2017 Irianto,ST

2

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER #istem pementuk pulsa di dalam penguat pulsa linier dilakukan dengan mempertimangkan eerapa hal diantaran!a a) "en#e$a% pen$a&u% pile –Up Penurunan eksponensial dari pula !ang keluar pada terminal pre a"p( detektor harus diuat pendek agar dapat memisahkan dua puncak !ang erdekatan. Bila hal ini tidak dilakukan maka dapat terjadi adan!a pengaruh pi#e )p atau terjadin!a penumpukan pulsa pada agian penurunan eksponensial !ang elum mencapai sumu dasarn!a oleh pulsa !ang erdekatan. 0ejala ini akan memerikan dampak menimulkan kesalahan dalam analisa dari pulsa terseut. Pemendekan konstanta *aktu penurunan pulsa ini dilakukan dengan di))erensiasi seperti ditunjukkan pada 0amar 5. b) "empe&be!a& pe&ban'(n$an anta&a !(n)a 'an noise +idak dapat dihindarkan pengaruh noie !ang timul pada detektor dan pre a"p( dimana noie ini mempun!ai *an'+it !ang lear( maka perlu sistem pementuk pulsa agar dapat memperesar sin!al terseut samil memperkecil pengaruh noie %al ini isa didapat dengan entuk .a)ian 7edua hal diatas( akan sangat mempengaruhi resolusi dari sistem spektrometer dalam menganalisa unsur radioaktip. "alam sistem pementukan pulsa ini dapat memakai rangkaian R& ertujuan untuk memperpendek *aktu turun dari pulsa sehingga pengaruh pi#e-)p dapat dihilangkan. /ntuk mendapatkan entuk simitris dari pulsa .a)ian dengan perandingan sin!al dn noie !ang tinggi( maka diperlukan eerapa uah integrator. /ntuk mengatasi masalah terseut maka penguat a*al dan penguat utama dilengkapi dengan kopling AC !aitu komponen kapasitor pada terminal masukan $inp)t ' maupun luarann!a $o)tp)t ' dengan sistem pementukan pulsa menjadi semi gaussian seperti ditunjukkan pada 0amar 8.

0amar 8. P)#e Sapin( in te Se"i-.a)ian Sapin( A"p#i$ier "engan adan!a komponen R dan C pada masing-masing alat maka akan timul e)ek de)erensi dan integrasi pada pulsa !ang masuk( sehingga diperlukan rangkaian pementuk pulsa terdiri de))erensitaor( integartor( &RR& P)#e Sapin( ( o)*#!-i$$erentiate' &R-R&-&R Sapin( Rangkaian pementuk pulsa dilengkapi Po#e ero &ance##tion $P& ' untuk menghilangkan )n'er oot dan *ae #ine i$t sehingga terjadi a"p#it)'e 'e$ect dapat dihindari seperti ditunjukan pada 0amar 9. dan 0amar :




PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER

0amar 9. Rangkaian CR-RC dilengkapi po#eero cance##ation Pen!esuaian garis alas $Bae Line Retorer, BLR3 mengemalikan garis alas ke tegangan nol diantara pulsa-plusa dalam *aktu sesingkat mungkin.

0amar :. Prinsip pen!esuaian garis alas $*ae #ine retorer, BLR3 Ada tiga hal !ang perlu diperhatikan untuk mengatur *ae #ine ta*i#ier !aitu leel "C keluaran penguat( leel diskriminator( dan retoration rate !aitu kecepatan rangkaian untuk mengemalikan *ae #ine ke garis nol( ini tergantung pada laju cacah radiasi !ang diamati. #edangkan leel "C tentu saja harus di set sedekat-dekat ke garis nol( dan diskriminator di set serendah-rendah tetapi masih diatas leel 'era) !ang ada. Retoration rate iasan!a sudah diuat untuk cacah rendah( sedang dan tinggi atau #o+, "e'i)", i(. c)

Bentuk pu!a ua&an amplifier Pada spektroskopi gamma sering diperlukan in)ormasi pada puncak-puncak pulsa !ang diamati( !ang tinggin!a diatas suatu leel tertentu( sehingga digunakan penguat !ang dilengkapi dengan sistem diskriminator. Bentuk pulsa luaran ampli)ier seperti ditunjukkan pada 0amar ;.


4

PERCOBAAN 1


0amar ;. Bentuk pulsa luaran a"p#i$ier

3.*. Sambun$an kapa!(t(p #amungan kapasitip $capacitip co)p#in( ' pada agian masukan dan keluaran ampli)ier dapat memisakan leel "C penguat dengan rangkaian penguat a*al maupun rangkaian pemroses erikutn!a. %al ini dengan adan!a kapasitor sering terjadi e)ek de)erensiasi maupun integrasi pada pulsa masukan !ang akan mengakiatkan pergeseran *ae #ine terutama untu laju cacah radiasi !ang tinggi. Bila digunakan samungan "C dan AC untuk hamper semua produk !ang mengikuti standard N
3.3. L(n(e&(ta! #!arat-s!arat kinerja dari seuah penguat pulsa linier meliputi linieritas( oer #oa' recoer!, sistem pementukan pulsa. =ungsi dasar dari penguat pulsa linier adalah menerima pulsa dengan leel rendah dari pulsa detektor dan menguahn!a melalui penguatan dan pementukan pulsa( menjadi suatu pulsa !ang leih sesuai untuk pengukuran dan analisa. Agar in)ormasi !ang dikandung oleh pulsa dapat tersimpan( penguatan ini harus mempun!ai huungan !ang linier antara tinggi o)tp)t dan tinggi pulsa inp)t 7arena pulsa-pulsa itu mempun!ai lear teratas( tinggin!a juga teratas( dan terjadin!a random( maka ada kemungkinan terjadi distorsi dari tinggi pulsa terseut oleh adan!a oer#ap dan pematasan pada linieritas dari penguat terseut. %uungan linier antara inp)t dan o)tp)t sin!al dapat dicapai han!a secara pendekatan. >inieritas dari suatu penguat akan mutlak ila penguatan $ (ain' Ao penguat ergantung pada  o)t ?


8

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER V out

 V in





Ao 1  C i V out



$1' =ungsi & i $ o)t 3 ini diseut 9Inte(ra# Non Linierit!: Analogi dengan persamaan diatas( 'i$$erenia# Non Linierit!: $& '' dide)inisikan seagai erikut ? V out

 V in





Ao 1  C d V out



$5' Inte(ra# non #inierit! mempengruhi kalirasi sumu energi dari spektrum tinggi pulsa $posisi dari masing-masing pulsa' 'e$$erenia# non #inierit! men!eakan distorsi pada entuk puncak pulsa. 3.+. Over loa recover! /ntuk menganalisa unsur radioaktip( diperlukan pengamatan distriusi energi rendah( !ang terdapat diantara radiasi energi tinggi unsur terseut. @ika (ain dari penguat diatur untuk sin!al !ang kecil( penguat itu mengalami oer #oa' dengan pulsa-pulsa !ang esar( diseakan karena teratasn!a daerah linier dari penguatan terseut. "ia*ah keadaan oer #oa' ini( akan men!eakan *aktu turun dari pulsa diperkuat amplitudo menjadi leih esar. Un'eroot !ang kecil !ang terdapat pada pulsa akan ikut diperkuat dan seringkali tidak seimang( sehingga *aktu !ang diperlukan untuk mencapai sumu dasarn!a menjadi leih lama. %al ini akan mengganggu sistem penguat dan dapat men!eakan kesalahan analisa dari dua pulsa !ang erdekatan seperti !ang ditunjukkan pada 0amar 2.a. dan 0amar 2..

'

Pulsa dengan )n'eroot seelum diperkuat

a'

Pulsa o)t p)t setelah diperkuat

0amar 2. Bentuk pulsa oer #oa' /ntuk memperaiki karakterstik non oer#oa' dari sistem penguat pulsa linier ini maka harus dihindari pulsa-pulsa eksponensial dengan konstanta *aktu !ang lama panjang. 7edua hal ini dapat dilakukan dengan memakai 'ii$$ereniator !ang mempun!ai kompensasi terhadap )n'eroot atau po#e ero cance##ation

I,. TATA KERJA PERCOBAAN +.1. Pen$amatan L(n(e&(ta! Pen$uat Pengujian statis ini( ertujuan untuk mencari atas-atas kinerja dari alat dengan rnenggunakan pulse generator seagai pengganti sumer dan detektor. Pengujian statis antara lain pengujian Linierita Inte(ra# ( Ban' ;i't dan U5i Ti"in( . Blok diagram alat untuk uji statis seperti pada 0amar 3. PRAKTIKUM INSTRUMENTASI NUKLIR, STTN -BATAN 2016/2017 Irianto,ST

6

PERCOBAAN 1


Pulsa generator

Amp Ortec 9;5

Osiloskop

0amar 3. #kema uji linieritas penguat P&-!e'u& pe&#-baan  "# "ilakukan e<peri"enta# et )p seperti skema pada 0amar 3 $# "iatur amplitudo masukan dari pulse generator seesar 5 m& %# #elanjutn!a diamati amplitudo o)tp)t dari #inier a"p#i$ier Ortec 9;5 sehingga amplitudo output maksimal 1 olt . &# 7emudian amplitudo o)t p)t dari #inier a"p#i$ier Ortec 9;5( diturunkan dan diamati esarn!a amplitudo o)t p)t dengan osiloskop '# #elisih atau peredaan antara amplitudo penguat terhadap re)erensi adalah &( kemudian diuat gra)ik linieritas dari a"p#i$ier seagai )ungsi dari amplitudo inp)t = & 3terhadap amplitudo o)tp)t = & 3 dari a"p#i$ier (# /ntuk menghitung integral non #inierit! dari penguat dengan pengukuran tinggi pulsa secara langsung dengan rumus persamaan? INL 

V max

10000

 100 %

8.5. Pen$uku&an *an' +i't "alam pengukuran *an' +i't digunakan rangkaian pada 0amar 3. Prosedur percoaan 1. Amplitudo pulsa o)tp)t dari generator pulsa seagai inp)t pada Linier a"p#i$ier diatur seesar 5 m& sehingga amplitudo untuk o)tp)t Linier a"p#i$ier seesar 1 &. 5. Inp)t pada Linier a"p#i$ier diuat tetap( dan atur )rekuensi masukan !ang eruah 1k%,( 1 k%,( 5 k%,( 6 k%,( 8 k%,( 9 k%,( : k%,( ; k%,( 2 k%,( 3 k%,( 1 k%,( 11 k%, agar ketika tegangan keluaran mulai turun dapat diamati. 6. Buatlah gra)ik huungan +egangan o)tp)t terhadap peruahan )rekuensi $k%,' 8.6. Pen$uku&an Over Loa Recover! "alam pengukuran oer Loa' recoer! digunakan rangkaian pada 0amar 3. Prosedur perrcoaan ? 1. Atur (ain dari penguat pada kedudukan maksimum( dan inp)t pulsa diatur sehingga o)tp)t mencapai 1 olt( amati erapa lear pulsa dalam mikro sekon dan tinggi pulsan!a 5. Inp)t pulsa diperesar dengan 1 kali dan 5 kali amati entuk pulsan!a erapa lear pergeseran pulsan!a dia*ah garis nol. +.+. "en$amat( bebe&apa bentuk pu!a keua&an


7

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER Buatlah rangkaian seperti pada 0amar 3. dia*ah ini. %idupkan generator pulsa( sehingga memerikan amplitudo keluaran Linier A"p#i$ier 1 olt. Prosedur percoaan ? 1 Melihat keluaran penguat untuk mode unipolar dan ipolar( ukur *aktu angkit $rie ti"e,  r' dan meluruh $'eca! ti"e,  '' ( =%M dan tentukan apin( ti"e $' dari #inier a"p#i$ier 2 /kur juga amplitudo negati) pada mode ipolar( erapa perandingan dengan agian positi)n!a. Berapa pergeseran garis nol untuk keadaan PC dan B>R  Aturlah ariael P& pada dua kondisi )ncorrecte' dan correcte' o)t p)t dan amatilah dari entuk spektrum di osiloskop dan MCA. 4 Amatilah da!a pisah detektor dengan ariasi apin( ti"e, ener(i dan laju cacah $co)ntin( rate' DA/TAR PUSTAKA 1. N(#%-a! T!-u0an('(! 9Mea)re"ent An' etection %$ Ra'iation: /niersit! o) ,

Missouri-Rolla( +a!lor  =rancis( 111 &ermont Aenue( N..1339. 5. (!nu Su!et)-( DSpe//+++ortecon#ineco"/pro')ct/e#ectronic/a"p#i$ier/872a

LE"BAR DATA PRAKTIKU" 1. "en$amat( bebe&apa bentuk pu!a keua&an Bentuk pulsa dengan kondisi oer Amatilah entuk pulsa kondisi co"penete' pada PC diosiloskop co"penete' PC pada MCA


oer

?

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER Bentuk pulsa dengan kondisi )'5)te' Amatilah entuk pulsa dengan kondisi propert! pada PC diosiloskop a'5)te' propert! PC di MCA

Bentuk pulsa )n'erco"penate' osiloskop

dengan kondisi Amatilah entuk pulsa dengan kondisi pada PC di )n'erco"penate' PC di MCA

a 3 

a- amplitudo - =%M

b

r -

rie ti"e

d -

'eca! ti"e

9 

r

1 

d



- shaping time



*. Pen$amatan L(n(e&(ta! pen$uat &input $m&' 5 12 1: 18 15 1 2 : 8 5

&output $&' 1

Amplitudo Re)erensi $&' 1 3 2 ; 4 5 8 6 5 1


m&

Amplitudo Penguat $&'

@

PERCOBAAN 1

SPECTROSCOPY AMPLIFIER 3. Pen$uku&an Over Loa recover! a

a- a"p#it)'o *- ;M r F rie ti"e d F 'eca! ti"e  - apin( ti"in(

3 

b

9  1 

tdr Bentuk Normal

3 

a"p#it)'o C rie ti"e  ' C 'eca! ti"e  - apin( ti"in(  r

1 

Bentuk Pulsa x100 3 

A"p#it)'o C rie ti"e  ' C 'eca! ti"e  - apin( ti"in(  r

1 

Bentuk Pulsa x200

+. Pen$uku&an /6" 'en$an 7a&(abe sapin* +ime #haping time $Gs'

=%M $7e&'

#haping time $Gs'

=%M $7e&'

Hog!akarta( ............................................51; Asisten

$

10

Amplifier Spektroskopi Nuklir 2017

Recommend Documents