. /atar *elakang0000000000000000000000000000. .# Tujuan0000000000000000000000000000000.. .1 )umusan Masalah000000000000000000000000000
*A* ++ +"+ #. Pengertian )adiasi Dan 2enis-jenis )adiasi00000000000000000# #.# Man3aat Dan *ahaya )adiasi *agi Mahluk 0000000000000000..! #.1 Mekanisme Deteksi )adiasi0000000000000000000000....% #.! Pengelompokan Alat kur )adiasi00000000000000000000.4 #.5 Prinsip &erja Alat kur )adiasi000000000000000000000..6 #.% 7ara Pengukuran )adiasi0000000000000000000000008 #.4 &eunggulan dan &elemahan Detektor000000000000000000.! *A* +++ PE'TP 1. &esimpulan.................................................................................................................5
A I PENDAHULUAN
L!"!# $%!&!'(
Alat ukur radiasi dibutuhkan bukan hanya karena radiasi tidak dapat dirasakan oleh panca indera manusai,tetapi juga karena kita membutuhkan nilai nilai tertentu dari sumber radiasi seperti akti9itas dan dosis. Makalah ini berisi penjelasan nmengenai berbagai tipe dan karakteristik alat ukur radiasi untuk berbagai keperluan proteksi radiasi.&arena 3ocus pembahasan terhadap:peralatan;maka modul ini tidak membahas mengenai dosimeter biologis. .
T)*)!' . Mengetahui jenis jenis radiasi dan de3enisi radiasi #. Mengetahui man3aat bahaya radiasi dalam kehidupan 1. Mengetahui mekanisme deteksi radiasi !. Mengetahui pengelompokan alat ukur radiasi 5. Mengetahui prinsip kerja alat ukur radiasi, cara pengukuran radiasi dan + jenis detector radiasi
)umusan Masalah . #. 1. !. 5. %. 4. 6.
Apa yang dimaksud radiasi dan jenis-jenisnya< Apa pengaruh radiasi terhadap makhluk hidup< *agaimana Mekanisme Deteksi )adiasi< *agaimana Pengelompokan alat ukur radiasi< *agaimana 7ara pengukuran alat ukur radiasi< *agaimana prinsip kerja alat ukur radiasi< Apa saja 2enis-jenis Detektor< Apa saja kelebihan-kelemahan Detektor<
A II ISI
A, PENGERTIAN RADIASI DAN JENIS-JENIS RADIASI
)adiasi dapat diartikan sebagai energi yang dipancarkan dalam bentuk partikel atau gelombang. 2ika suatu inti tidak stabil, maka inti mempunyai kelebihan energi. +nti itu tidak
dapat bertahan, suatu saat inti akan melepaskan kelebihan energi tersebut dan mungkin melepaskan satu atau dua atau lebih partikel atau gelombang sekaligus. )adiasi terdapat dalam berbagai 3rekuensi dan panjang gelombang. Energi yang berpindah tidak memerlukan media perantara. )adiasi terdiri dari beberapa jenis, dan setiap jenis radiasi tersebut memiliki panjang gelombang masing-masing. 2enis-jenis radiasi secara garis besar terbagi menjadi #, yaitu 1, R!.! I'! adalah jenis radiasi yang dapat menyebabkan proses ionisasi =terbentuknya ion positi3 dan ion negati3> apabila berinteraksi dengan materi.mumnya berasal dari bahan atau material radioakti3 , berupa gelombang elektromagnetik dengan energi yang tinggi =gamma> atau pancaran partikel-partikel, mempunyai energi yang tinggi sehingga menyebabkan elektron terlepas dari orbitnya. Yang termasuk dalam jenis radiasi ionisasi adalah partikel alpha, partikel beta, sinar gamma, sinar-? dan neutron. "etiap jenis radiasi memiliki karakteristik khusus.
!,
P!#"&$% A%3! 4@>
. Mempunyai ukuran =9olume> dan muatan listrik positi3 yang besar. #. Tersusun dari dua proton dan dua neutron, sehingga identik dengan inti atom elium 1. Daya ionisasi partikel alpha sangat besar, kurang lebih $$ kali daya ionisasi partikel dan $.$$$ kali daya ionisasi sinar-gamma. !. &arena mempunyai muatan listrik yang besar, maka partikel alpha mudah dipengaruhi oleh medan listrik yang ada di sekitarnya dan setelah terlepas dari sumbernya hanya mampu menjangkau jarak sejauh !-5 cm di dalam media udara. 5. Akibat ukurannya yang besar maka partikel alpha tidak mampu menembus pori-pori kulit kita pada lapisan yang paling luar sekalipun, sehingga radiasi yang diapancarkan oleh partirkel alpha tersebut tidak berbahaya bagi manusia apabila berada di luar tubuh. al ini dikarenakan massa partikel yang tinggi sehingga memiliki sedikit energi dan jarak yang rendah, partikel alphaa dapat dihentikan dengan selembar kertas. %. Peluruhan alpha adalah jenis radioakti3 dimana inti atom memancarkan partikel alpha dengan nomor massa kurang dari ! dan nomor atom kurang dari # , P!#"&$% $"! 4> . Mempunyai ukuran dan muatan listrik lebih kecil dari partikel alpha #. Daya ionisasinya di udara B$$ kali daya ionisasi partikel alpha 1. Dengan ukurannya yang lebih kecil, partikel beta mempunyai daya tembus lebih besar dari partikel alpha !. &arena muatannya yang kecil daya jangkau partikel beta di udara bisa sejauh 8 cm, untuk selanjutnya dibelokkan oleh medan listrik yang ada di sekitarnya. , S'!# G!! 4C>
. Tidak mempunyai besaran 9olume dan muatan listrik sehingga dikelompokkan ke dalam gelombang elektromagnetik. #. Daya ionisasinya di dalam medium sangat kecil. 1. &arena tidak mempunyai muatan listrik maka sinar g tidak terbelokkan oleh medan listrik yang ada di sekitarnya, sehingga daya tembusnya sangat besar dibandingkan dengan daya tembus partikel a atau .
., S'!#-8 . Mempunyai kemiripan dengan sinar g, yaitu dalam hal daya jangkau pada suatu media dan pengaruhnya oleh medan listrik. Yang membedakan antara keduanya adalah proses terjadinya. #. "inar g dihasilkan dari proses peluruhan at radioakti3 yang terjadi pada inti atom, sedangkan sinar-? dihasilkan pada aktu elektron berenergi tinggi yang menumbuk suatu target logam. 1. "inar g akan dipancarkan secara terus menerus oleh sumber radioakti3 selama sumber tersebut bersi3at tidak stabil, sedangkan sinar-? dapat setiap saat dihentikan pancarannya apabila pesaat sinar-? tidak diberikan suplai daya =tenaga listrik>. $. P!#"&$% N$)"#' . Mempunyai ukuran kecil dan tidak mempunyai muatan listrik. #. &arena ukurannya yang kecil dan tidak terpengaruh oleh medan listrik di sekitarnya, maka partikel neutron memiliki daya tembus yang tinggi. 1. Partikel neutron dapat dihasilkan dari reaksi nuklir antara satu unsur tertentu dengan unsur lainnya. 2, R!.! N' I'! merupakan radiasi yang tidak memproduksi ion-ion baik secara langsung maupun tidak pada saat berinteraksi dengan suatu material =tidak menyebabkan e3ek ionisasi>. mumnya tidak berasal dari bahan radioakti3, merupakan gelombang elektromagnetik dengan energi rendah, tidak mempunyai energi yang cukup untuk membuat elektron terlepas dari orbitnya, tetapi dapat menarik elektron )adiasi non-ionisasi tersebut berada di sekeliling kehidupan kita. Yang termasuk dalam jenis radiasi non-ionisasi antara lain adalah - gelombang radio =yang membaa in3ormasi dan hiburan melalui radio dan tele9isi>F - gelombang mikro =yang digunakan dalam microa9e o9en dan transmisi seluler handphone>F - sinar in3ramerah =yang memberikan energi dalam bentuk panas>F - cahaya tampak =yang bisa kita lihat>F - sinar ultra9iolet =yang dipancarkan matahari>.
*ila di khususkan lagi jenis-jenis radiasi maka dapat ditinjau dari massa dan muatan listriknya. . Ditinjau dari massanya, radiasi dapat dibagi menjadi a. )adiasi elektomagnetik, radiasi yang terdiri atas gabungan dan interaksi gelombang magnetik dan listrik yang bergerak dengan kecepatan cahaya, misalnya cahaya, gelombang radio, sinar gamma, sinar ?. "emuanya dapat dipancarkan melalui 9akum, tidak memiliki massa. Terdiri dari gelombang radio, gelombang mikro, in3ramerah, cahaya tampak, sinar?, sinar gamma dan sinar kosmik. b. )adiasi partikel adalah radiasi berupa partikel yang memiliki massa, misalnya partikel beta, al3a dan neutron. #. Ditinjau dari Gmuatan listrikGnya, radiasi dapat dibagi menjadi a. )adiasi pengion adalah radiasi yang apabila menumbuk atau menabrak sesuatu, akan muncul partikel bermuatan listrik yang disebut ion. Peristia terjadinya ion ini disebut ionisasi. )adiasi non-pengion adalah radiasi yang tidak dapat menimbulkan ionisasi. Termasuk ke dalam radiasi non-pengion adalah gelombang radio, gelombang mikro, in3ramerah, cahaya tampak dan ultra9iolet
, MANFAAT DAN AHAYA RADIASI AGI MAKHLUK HIDUP M!'9!!" R!.! !( M!&3%)& H.) 1, .!'( K$.&"$#!' a> 60, dan 1;7$, digunakan untuk sterilisasi alat-alat medis. b> 60, digunakan untuk mematikan sel kanker dan tumor. 2, .!'( I'.)"# a> Perbaikan mutu kayu dengan penambahan monomer yang sudah diradiasi, kayu menjadi lebih keras dan lebih aet.
b> Perbaikan mutu serat tekstil dengan meradiasi serat tekstil, sehingga titik leleh lebih tinggi dan mudah mengisap at arna serta air. c> Mengontrol ketebalan produk yang dihasilkan, seperti lembaran kertas, 3ilm, dan lempeng logam. d> 60 untuk penyamakan kulit, sehingga daya rentang kulit yang disamak dengan cara ini lebih baik daripada kulit yang disamak dengan cara biasa. ;, .!'( P$"$#'!&!' a> Mutasi gen dengan radiasi untuk pemuliaan tanaman. b> Pemberantasan hama dengan meradiasi serangga jantan sehingga mandul. c> Pengaetan bahan pangan dengan radiasi sinar-? atau gama untuk membunuh telur atau lar9a. d> Menunda pertunasan pada baang, kentang, dan umbi-umbian untuk memperpanjang masa penyimpanan. <, R!.%( .!%! .!'( S!' a> 1;1I, untuk mempelajari kesetimbangan dinamis. b> 1=O, untuk mempelajari reaksi esteri3ikasi. c> 1<, untuk mempelajari mekanisme reaksi 3otosintesis. P$'(!#)3 R!.! !.! M!&3%)& H.) Akibat radiasi yang melebihi dosis yang diperkenankan dapat menimpa seluruh tubuh atau hanya lokal. )adiasi tinggi dalam aktu singkat dapat menimbulkan e3ek akut atau seketika sedangkan radiasi dalam dosis rendah dampaknya baru terlihat dalam jangka aktu yang lama atau menimbulkan e3ek yang tertunda. )adiasi at radioakti3 dapat memengaruhi kelenjarkelenjar kelamin, sehingga menyebabkan kemandulan. *erdasarkan dari segi cepat atau lambatnya penampakan e3ek biologis akibat radiasi radioakti3 ini, e3ek radiasi dibagi menjadi seperti berikut. 1, E9$& $($#! E3ek ini muncul kurang dari satu tahun sejak penyinaran. (ejala yang biasanya muncul adalah mual dan muntah muntah, rasa malas dan lelah serta terjadi perubahan jumlah butir darah. 2, E9$& "$#")'.! E3ek ini muncul setelah lebih dari satu tahun sejak penyinaran. E3ek tertunda ini dapat juga diderita oleh turunan dari orang yang menerima penyinaran.
, MEKANISME DETEKSI RADIASI
Detektor radiasi bekerja dengan cara mendeteksi perubahan yang terjadi di dalam bahan detektorBmedium penyerap. Perubahan ini terjadi karena adanya perpindahan energi dari radiasi ke medium tersebut. Terdapat beberapa mekanisme yang pada umumnya digunakan untuk mendeteksi dan mengukur radiasi, yaitu =>. Proses ionisasi, =#>. Proses sintilasi, =1>. Proses termoluminensi,
=!>. E3ek pemanasan, dan =5>. )eaksi kimia. 1, P#$ I'!
Proses +onisasi pada suatu medium secara langsung dapat disebabkan oleh radiasi partikel alpha dan betaF dan ionisasi secara tidak langsung dapat disebabkan oleh "inar-?, sinar gamma, dan neutron. &umpulanBjumlah pasangan ion yang terjadiBdiproduksi berkaitan erat dengan jumlah energi radiasi yang mengakibatkan terjadinya proses ionisasi tersebut. Dalam proses ionisasi ini, energi radiasi diubah menjadi peristia terlepasnya sejumlah elektron dari atomnya =energi listrik>. *ila diberikan medan listrik terhadap pasangan ion yang terbentuk itu, maka elektron akan bergerak menuju ke kutub positi3, sedangkan residual atom-nya yang bermuatan positi3 akan bergerak menuju kutub negati3. Pergerakan elektronelektron tersebut dapat menginduksikan arus atau tegangan listrik. Arus dan tegangan listrik yang ditimbulkan ini dapat diukur dengan menggunakan peralatan penunjang misalnya Ampermeter atau Holtmeter. "emakin besar energi radiasinya, maka akan dihasilkan lebih banyak pasangan ion. "emakin banyak pasangan ion, maka arus atau tegangan listrik yang ditimbulkannya akan semakin besar pula. 2, P#$ S'"%!
Yang dimaksud dengan proses sintilasi adalah terpancarnya sinar tampak pada saat terjadinya perpindahanBtransisi elektron dari tingkat energi ! yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah. Perpindahan elektron seperti ini dapat terjadi di dalam bahan detektor. Perpindahan elektron dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi terjadi karena adanya proses eksitasi. Dalam proses kembalinya elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendahBkeadaannya semula, maka akan dipancarkan energi yang berupa 3oton sinar-?. &arena bahan detektor ditambahkan bahan pengotor berupa unsur akti9ator, yang ber3ungsi sebagai penggeser panjang gelombang, maka radiasi yang dipancarkannya bukan lagi "inar-? melainkan berupa sinar tampak. Proses sintilasi ini akan terjadi apabila terdapat kekosongan elektron pada orbit elektron yang lebih dalam. &ekosongan elektron ini dapat disebabkan karena lepasnya elektron dari ikatannya =proses ionisasi> atau proses loncatnya elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi =lintasan elektron yang lebih luar> karena dikenai radiasi. "emakin besar energi radiasi yang diterima, maka akan terjadi kekosongan elektron di orbit sebelah dalam akan semakin banyak, sehingga percikan cahaya yang dikeluarkannya akan semakin banyak. 7ahaya tampak yang terjadi ini selanjutnya akan dikon9ersikan menjadi sinyal elektrik. ;, P#$ T$#%)'$'
Pada prinsipnya, proses termoluminensi ini hampir sama dengan proses sintilasi. /etak perbedaannya adalah pada proses sintilasi, elektron yang tereksitasi akan kembali ke orbit semula secara langsung =selang aktu yang sangat cepat> sambil memancarkan "inar-? yang selanjutnya dikon9ersikan menjadi cahaya tampak, sedangkan pada proses
termoluminensi, untuk membuat elektron-elektron yang tereksitasi kembali ke orbitnya semula, maka medium detektornya harus dipanaskan terlebih dahulu sampai dengan temperatur tertentu. "ebelum medium detektor tersebut dipanaskan, elektron-elektron masih terperangkap pada keadaan eksitasinya, sehingga tidak bisa kembali ke orbitnya semula. 5 "emakin banyak radiasi yang diterima, maka akan semakin banyak pula elektron yang terperangkap di orbit elektron yang lebih luar dari atom medium detektor. &etika medium detektor tersebut dipanaskan sampai dengan temperatur tertentu, elektron-elektron tersebut kembali ke orbit semula dengan memancarkan sinar tampak. "inar tampak yang timbul akan dikon9ersikan menjadi sinyal elektrik. <, E9$& $!'!!'
Peristia lain yang diakibatkan oleh adanya perpindahanBpenyerapan energi radiasi oleh medium detektor adalah timbulnya kenaikan temperatur pada medium. "emakin besar energi radiasi yang dipindahkanBdiserap, maka kenaikan temperaturnya akan semakin tinggi. 2adi dalam mekanisme ini, energi radiasi diubah menjadi energi panas. Mekanisme ini jarangBtidak cocok digunakan untuk melakukan pengukuran radiasi secara rutin. Mekanisme pengukuran radiasi dengan meman3aatkan mekanisme ini memiliki tingkat sensiti9itas yang sangat rendah =diperlukan dosis energi radiasi yang sangat tinggi untuk menaikan temperatur medium, dan kenaikan temperatur medium pada umumnya tidak tinggi>. Mekanisme ini, pada umumnya hanya digunakan sebagai standar primer untuk peralatan kalibrasi. 5, R$!& &!
Energi radiasi dapat mengakibatkan perubahan kimia. Perubahan atau reaksi kimia ini juga merupakan suatu mekanisme yang sering digunakan dalam pengukuran radiasi. *ahan yang diradiasi dengan dosis tertentu akan mengalami perubahan kimia, misalnya perubahan arna. "elain itu radiasi juga dapat ber3ungsi sebagai katalisator pada reaksi kimia, sehingga apabila diberikan dosis radiasi dengan besar tertentu, maka reaksi kimia dalam medium dapat berlangsung lebih cepat. 2adi % dalam mekanisme ini, energi radiasi diubah menjadi perubahanperubahanBreaksi kimia. Pada umumnya digunakan untuk menganalisa 3ilm 3otogra3i untuk dosimetri perseorangan, "inar-? medis, dan radiogra3i industri
D, PENGELEOMPOKAN ALAT UKUR RADIASI
ingga saat ini, telah dikembangkan berbagai jenis alat ukur radiasi dengan spesi3ikasi dan keunggulannya masing-masing. Dilihat dari garis besar peman3aatannya, alat ukur radiasi dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu =>. ntuk kegiatan proteksi radiasi Alat ukur radiasi yang digunakan untuk kegiatan proteksi radiasi harus memiliki kemampuan untuk menunjukan nilai intensitas atau dosis radiasi yang mengenai alat tersebut. 'ilai intensitas atau besaran dosis radiasi yang ditunjukkannya itu dapat dijadikan sebagai bahan acuan oleh seorang pekerja radiasi untuk dapat langsung mengambil tindakan tertentu.
=#>. ntuk kegiatan aplikasiBpenelitian radiasi nuklir. "edangkan alat ukur radiasi yang digunakan untuk kegiatan aplikasi radiasi dan penelitian biasanya ditekankan memiliki kemampuan untuk dapat menampilkan nilai kuantitas Bspektrum energi dari radiasi yang mengenainya. Dari segi cara pembacaannya, alat ukur radiasi juga dapat dibedakan pula menjadi dua kelompok, yaitu =>. Alat ukur pasi3, yaitu alat ukur radiasi yang hasil pengukurannya tidak dapat dibaca secara langsung, melainkan harus melalui proses khusus terlebih dahulu. 7ontoh alat ukur radiasi pasi3, antara lain Iilm badge dan T/D badge. =#>. Alat ukur akti3, yaitu alat ukur radiasi yang hasil pengukurannya dapat dibaca secara langsung. 7ontoh alat ukur radiasi akti3, antara lain sur9eimeter dan dosimeter saku. "elain itu, berdasarkan 3ungsinya terhadap manusia atau lingkungan, alat ukur radiasi dapat dibedakan pula menjadi dua kelompok, yaitu =>. alat ukur radiasi untuk pemonitoran dosis perseorangan, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur besarnya radiasi yang diterima oleh tubuh manusia. Alat ini dapat berupa alat ukur akti3 atau alat ukur pasi3, dan =#>. alat ukur radiasi yang digunakan untuk pemonitoran lingkungan.
E, PRINSIP KERJA ALAT UKUR RADIASI
al yang paling mendasar untuk mengendalikan bahaya radiasi adalah mengetahui besarnya radiasi yang dipancarkan oleh suatu sumber radiasi =at radioakti3 atau mesin pemancar radiasi>, baik melalui pengukuran maupun perhitungan. &eberadaan radiasi tidak dapat dirasakan secara langsung oleh sistem panca indera manusia. )adiasi tidak bisa dilihat, dicium, didengar, maupun dirasakan. Jleh sebab itu, untuk keperluan mengetahui adanya dan mengukur besarnya radiasi, manusia harus mengandalkan pada kemampuan suatu peralatan khusus. Pada prinsipnya, pendeteksian dan pengukuran radiasi dengan menggunakan alat ukur radiasi meman3aatkan prinsip-prinsip kemampuan interaksi =saling-tindak> antara radiasi dengan materi. "etiap alat ukur radiasi selalu dilengkapi dengan detektor yang mampu mengenali adanya radiasi. Apabila radiasi meleati bahan suatu detektor, maka akan terjadi interaksi antara radiasi dengan bahan detektor tersebut =terjadi pemindahan energi dari radiasi yang datang ke bahan detektor>. Perpindahan energi ini menimbulkan berbagai jenis tanggapan =response> yang berbeda-beda dari bahan detektor tersebut. 2enis tanggapan yang ditunjukan oleh suatu detektor terhadap radiasi tergantung pada jenis radiasi dan bahan detektor yang digunakan. Pendeteksian keberadaan dan atau besarnya radiasi dilakukan dengan mengamati tanggapan yang ditunjukan oleh suatu detektor. ntuk mengukur besarnya tanggapan yang diberikan oleh bahan detektor, maka detektor tersebut dihubungkan dengan peralatan khusus
yang mampu mengubah tanggapan-tanggapan tersebut menjadi sinyal-sinyal elektronik. "elanjutnya, sinyal-sinyal elektronik tersebut diubahBdikon9ersikan ke dalam besaran tertentu. Dengan menggunakan 3aktor kon9ersi tertentu, besaran-besaran tersebut dapat ditampilkan secara digitalBanalog sebagai # hasil akhir berupa angka-angka yang menunjukan besarnya radiasi yang diterima oleh bahan detektor.
F, ARA PENGUKURAN RADIASI
Terdapat dua cara pengukuran radiasi, yang menampilkan hasil pengukurannya secara langsung, yaitu cara pulsa =pulse mode>, dan cara arus =current mode>. 1, !#! P)%!
"etiap radiasi yang mengenai alat ukur akan dikon9ersikan menjadi sebuah pulsa listrik. Apabila kuantitasBjumlah radiasi yang mengenai suatu alat ukur semakin tinggi maka jumlah pulsa listrik yang dihasilkannya akan semakin banyak pula. "edangkan energi dari setiap radiasi yang mengenai alat ukur akan sebanding dengan tingginya pulsa listrik yang dihasilkan. 2adi semakin besar energi radiasinya, maka akan semakin tinggi pula pulsa listrik yang ditimbulkannya. Tingginya pulsa yang dihasilkan dapat dihitung dengan persa maan ∆Q
C
KH L
=Persamaan ++.>
KH adalah tinggi pulsa listrik yang dihasilkan, K adalah jumlah muatan listrik, dan 7 adalah kapasitas detektor. +n3ormasi yang dihasilkan oleh alat ukur radiasi yang menggunakan cara pulsa ini adalah jumlah pulsa listrik =cacahan> dalam selang aktu pengukuran tertentu dan tinggi pulsa listriknya. 2umlah pulsa listrik yang ditimbulkannya akan sebanding dengan jumlah radiasi yang masuk detektor, sedangkan tinggi pulsa akan sebanding dengan energi radiasinya. &elemahan alat ukur radiasi yang menerapkan cara pulsa ini adalah adanya kemungkinan tidak tercacahnya radiasi karena terlalu cepatnya proses kon9ersi radiasi yang masuk menjadi pulsa listrik. ntuk dapat mengubah sebuah radiasi menjadi sebuah pulsa listrik dibutuhkan aktu kon9ersi tertentu. Apabila jumlah radiasi yang akan diukur sedemikian banyaknya sehingga selang aktu antara dua buah radiasi yang berurutan lebih cepat dari kon9ersi alat, maka radiasi yang terakhir tidak akan tercacah. 2, !#! A#)
Pada cara arus ini, radiasi yang masuk detektor tidak dikon9ersikan menjadi pulsa listrik melainkan rata-rata akumulasi energi radiasi per satuan aktunya akan dikon9ersikan menjadi arus listrik. "emakin banyak jumlah radiasi per satuan aktu yang memasuki
detektor, maka akan semakin besar arusnya. Demikian pula bila energi radiasi semakin besar, arus yang dihasilkannya semakin besar. Alat ukur radiasi yang menerapkan cara arus ini dapat menghilangkan kerugian penerapan cara pulsa, karena yang akan ditampilkan dalam cara ini bukanlah in3ormasi dari setiap radiasi yang memasuki detektor, melainkan integrasi dari jumlah muatan yang dihasilkan oleh radiasi tersebut dalam satu satuan aktu ∆Q ∆T
+ L
=Persamaan ++.#>
+ adalah arus listrik yang dihasilkan oleh detektor, K adalah jumlah muatan listrik, sedangkan Kt adalah tetapan aktu =time constant> detektor. *ila menggunakan contoh soal di atas, maka araus listrik yang dihasilkan adalah ,% N $-5 Ampere. Terlihat di sini, baha proses kon9ersi pada cara arus ini tidak dilakukan secara indi9idual untuk setiap radiasi, melainkan dilakukan secara akumulasi untuk seluruh radiasi. +n3ormasi yang ditampilkannya adalah intensitas radiasi yang memasuki detektor. &elemahan cara arus ini adalah ketidakmampuannya untu memberikanBmenampilkan in3ormasi energi dari setiap radiasi. &euntungan cara arus ini adalah proses pengukurannya jauh lebih cepat dibandingkan dengan cara pulsa. "istem pengukur radiasi dengan menerapkan mode arus ini pada umumnya digunakan dalam kegiatan proteksi radiasi, seperti sur9eimeter. "edangkan dalam kegiatan penelitian, pada umumnya menerapkan cara pulsa. G, JENIS DETEKTOR RADIASI
Detektor merupakan suatu bahan yang peka atau sensiti3 terhadap radiasi yang bila dikenai radiasi akan menghasilkan tanggapan mengikuti mekanisme yang telah dibahas sebelumnya. Perlu diingat baha setiap jenis radiasi mempunyai cara berinteraksi yang berbeda-beda sehingga suatu bahan yang sensiti3 terhadap suatu jenis radiasi belum tentu sensiti3 terhadap jenis radiasi yang lain. "ebagai contoh, detektor radiasi gamma belum tentu dapat mendeteksi radiasi neutron. "ebenarnya terdapat banyak jenis detektor, tetapi di sini hanya akan dibahas tiga jenis detektor yang biasa digunakan untuk mengukur radiasi yaitu, detektor isian gas, detektor sintilasi, dan detektor semikonduktor. 1, D$"$&"# I!' G!
Detektor isian gas merupakan detektor yang paling sering digunakan untuk mengukur radiasi. Detektor ini terdiri dari dua elektroda, positi3 dan negati3, serta berisi gas di antara kedua elektrodanya. Elektroda positi3 disebut sebagai anoda, yang dihubungkan ke kutub listrik positi3, sedangkan elektroda negati3 disebut sebagai katoda, yang dihubungkan ke kutub negati3. &ebanyakan detektor ini berbentuk silinder dengan sumbu yang ber3ungsi sebagai anoda dan dinding silindernya sebagai katoda. )adiasi yang memasuki detektor akan mengionisasi gas dan menghasilkan ion-ion positi3 dan ion-ion negati3 =elektron>. 2umlah ion yang akan dihasilkan tersebut sebanding dengan energi radiasi dan berbanding terbalik dengan daya ionisasi gas. Daya ionisasi gas berkisar dari #5 eH Prinsip Dasar Pengukuran )adiasi alaman 8 s.d. !$ eH. +on-ion yang dihasilkan di dalam detektor tersebut akan memberikan kontribusi terbentuknya pulsa listrik ataupun arus listrik. +on-ion primer yang dihasilkan oleh radiasi akan bergerak menuju elektroda yang sesuai. Pergerakan ion-ion tersebut akan menimbulkan pulsa atau arus listrik. Pergerakan ion tersebut di atas dapat berlangsung bila di antara dua elektroda terdapat cukup medan listrik. *ila medan listriknya semakin tinggi maka energi kinetik ion-ion tersebut akan semakin besar sehingga mampu untuk mengadakan ionisasi lain. +on-ion yang dihasilkan oleh ion primer disebut sebagai ion sekunder. *ila medan listrik di antara dua elektroda semakin tinggi maka jumlah ion yang dihasilkan oleh sebuah radiasi akan sangat banyak dan disebut proses Oa9alanche. Terdapat tiga jenis detektor isian gas yang bekerja pada daerah yang berbeda yaitu detektor kamar ionisasi yang bekerja di daerah ionisasi, detektor proporsional yang bekerja di daerah proporsional serta detektor (eiger Mueller =(M> yang bekerja di daerah (eiger Mueller. 2, D$"$&"# K!!# I'! 4'>!"' 3!$#?
2umlah ion yang dihasilkan di daerah ini relati3 sedikit sehingga tinggi pulsanya, bila menerapkan pengukuran model pulsa, sangat rendah. Jleh karena Prinsip Dasar Pengukuran )adiasi itu, biasanya, pengukuran yang menggunakan detektor ionisasi menerapkan cara arus. *ila akan menggunakan detektor ini dengan cara pulsa maka dibutuhkan penguat pulsa yang sangat baik. &euntungan detektor ini adalah dapat membedakan energi yang memasukinya dan tegangan kerja yang dibutuhkan tidak terlalu tinggi. ;, D$"$&"# P##'!%
Dibandingkan dengan daerah ionisasi di atas, jumlah ion yang dihasilkan di daerah proporsional ini lebih banyak sehingga tinggi pulsanya akan lebih tinggi. Detektor ini lebih sering digunakan untuk pengukuran dengan cara pulsa. Terlihat pada kur9a karakteristik =(ambar 1> baha jumlah ion yang dihasilkan sebanding dengan energi radiasi, sehingga detektor ini dapat membedakan energi radiasi. Akan tetapi, yang merupakan suatu kerugian, jumlah ion atau tinggi pulsa yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh tegangan kerja dan daya tegangan untuk detektor ini harus sangat stabil. <, D$"$&"# G$($# M)$%%$# 4GM?
2umlah ion yang dihasilkan di daerah ini sangat banyak, mencapai nilai saturasinya, sehingga pulsanya relati3 tinggi dan tidak memerlukan penguat pulsa lagi. &erugian utama dari detektor ini ialah tidak dapat membedakan energi radiasi yang memasukinya, karena
berapapun energinya jumlah ion yang dihasilkannya sama dengan nilai saturasinya. Detektor ini merupakan detektor yang paling sering digunakan, karena dari segi elektonik sangat sederhana, tidak perlu menggunakan rangkaian penguat. "ebagian besar peralatan ukur proteksi radiasi, yang harus bersi3at portabel, terbuat dari detektor (eiger Mueller. 5, D$"$&"# S'"%!
Detektor sintilasi selalu terdiri dari dua bagian yaitu bahan sintilator dan photomultiplier. *ahan sintilator merupakan suatu bahan padat, cair maupun gas, yang akan menghasilkan percikan cahaya bila dikenai radiasi pengion. Photomultiplier digunakan untuk mengubah percikan cahaya yang dihasilkan bahan sintilator menjadi pulsa listrik. Mekanisme pendeteksian radiasi pada detektor sintilasi dapat dibagi menjadi dua tahap yaitu •
proses pengubahan radiasi yang mengenai detektor menjadi percikan cahaya
•
di dalam bahan sintilator dan Prinsip Dasar Pengukuran )adiasi proses pengubahan percikan cahaya menjadi pulsa listrik di dalam tabung photomultiplier
6, D$"$&"# S$&'.)&"#
Bahan semikonduktor, yang diketemukan relatif lebih baru daripada dua jenis detektor di atas, terbuat dari unsur golongan IV pada tabel periodik yaitu silikon atau germanium. Detektor ini mempunyai beberapa keunggulan yaitu
lebih esien dibandingkan dengan detektor isian gas, karena terbuat dari zat padat, serta mempunyai resolusi yang lebih baik daripada detektor sintilasi. Pada dasarnya, bahan isolator dan bahan semikonduktor tidak dapat meneruskan arus listrik. Hal ini disebabkan semua elektronnya berada di pita alensi sedangkan di pita konduksi kosong. Perbedaan tingkat energi antara pita alensi dan pita konduksi di bahan isolator sangat besar sehingga tidak memungkinkan elektron untuk berpindah ke pita konduksi ! " # eV $ seperti terlihat pada %ambar &. 'ebaliknya, perbedaan tersebut relatif ke(il pada bahan semikonduktor ! ) * eV $ sehingga memungkinkan elektron untuk melon(at ke pita konduksi bila mendapat tambahan energi. +nergi radiasi yang memasuki bahan semikonduktor akan diserap oleh bahan sehingga beberapa elektronnya dapat berpindah dari pita alensi ke pita konduksi. Bila di antara kedua ujung bahan semikonduktor tersebut terdapat beda potensial maka akan terjadi aliran arus listrik. adi pada detektor ini, energi radiasi diubah menjadi energi listrik.
H, KEUNGGULAN-KELEMAHAN DETEKTOR
Dari pembahasan di atas terlihat baha setiap radiasi akan diubah menjadi sebuah pulsa listrik dengan ketinggian yang sebanding dengan energi radiasinya. al tersebut merupakan 3enomena yang sangat ideal karena pada kenyataannya tidaklah demikian. Terdapat beberapa karakteristik detektor yang membedakan satu jenis detektor dengan lainnya yaitu e3isiensi, kecepatan dan resolusi. E9$' .$"$&"# adalah suatu nilai yang menunjukkan perbandingan antara jumlah pulsa listrik yang dihasilkan detektor terhadap jumlah radiasi yang diterimanya. 'ilai e3isiensi detektor sangat ditentukan oleh bentuk geometri dan densitas bahan detektor. *entuk geometri sangat menentukan jumlah radiasi yang dapat QditangkapQ sehingga semakin luas permukaan detektor, e3isiensinya semakin tinggi. "edangkan densitas bahan detektor mempengaruhi jumlah radiasi yang dapat berinteraksi sehingga menghasilkan sinyal listrik. *ahan detektor yang mempunyai densitas lebih rapat akan mempunyai e3isiensi yang lebih tinggi karena semakin banyak radiasi yang berinteraksi dengan bahan. K$$!"!' .$"$&"# menunjukkan selang aktu antara datangnya radiasi dan terbentuknya pulsa listrik. &ecepatan detektor berinteraksi dengan radiasi juga sangat mempengaruhi pengukuran karena bila respon detektor tidak cukup cepat sedangkan intensitas radiasinya sangat tinggi maka akan banyak radiasi yang tidak terukur meskipun sudah mengenai detektor. R$%) .$"$&"# adalah kemampuan detektor untuk membedakan energi radiasi yang berdekatan. "uatu detektor diharapkan mempunyai resolusi yang sangat kecil =high resolution> sehingga dapat membedakan energi radiasi secara teliti. )esolusi detektor disebabkan oleh peristia statistik yang terjadi dalam proses pengubahan energi radiasi, noise dari rangkaian elektronik, serta ketidak-stabilan kondisi pengukuran.
Aspek lain yang juga menjadi pertimbangan adalah konstruksi detektor karena semakin rumit konstruksi atau desainnya maka detektor tersebut akan semakin mudah rusak dan biasanya juga semakin mahal. Pemilihan detektor harus mempertimbangkan spesi3ikasi keunggulan dan kelemahan sebagaimana tabel di atas. "ebagai contoh, detektor yang digunakan pada alat ukur portabel =mudah dibaa> sebaiknya adalah detektor isian gas, detektor yang digunakan pada alat ukur untuk radiasi alam =intensitas sangat rendah> sebaiknya adalah detektor sintilasi, sedangkan detektor pada sistem spektroskopi untuk menganalisis bahan sebaiknya detektor semikonduktor.
A III PENUTUP A, KESIMPULAN
Dari makalah ini dapat disimpulkan baha )adiasi merupakan suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Pembagian )adiasi ada dua yaitu radiasi ionisasi dan radiasi nonionisasi.7ara Pengukuran )adiasi7ara pulsa dan 7ara Arus ,*esaran yang diukur pada radiasi ini yaitu Dosis radiasi dan &uantitas radiasi Mekanisme Deteksi ada dua yaitu Proses ionisasi Proses "intilasi. 2enis Detektor ada% yaitu Detektor +sian (as, Detektor &amar +onisasi =ioniation chamber> ,Detektor Proporsional,Detektor (eiger Mueller =(M>,Detektor "intilasi,Detektor "emikonduktor