Makalah Sistem Istrumentasi
PENGUKURAN RADIASI TERMAL DAN RADIASI NUKLIR
DISUSUN OLEH: KELOMPOK I
HILDA RAHMAWATI
H211 16 016
CAHAYA MAGHFIRA
H211 16 306
NURAFNI JULIANTI
H211 16 502
KEVIN ADRIANSYAH SELON
H211 16 510
JURUSAN FISIKA PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN 2017
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia, serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang Pengukuran Radiasi Termal dan Radiasi Nuklir ini dengan baik meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak selaku dosen mata kuliah Sistem Instrumentasi yang telah memberikan tugas ini kepada kami. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai alat-alat ukur. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun. Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun dari Anda demi perbaikan makalah ini di waktu yang akan datang.
Makassar, 26 Oktober 2017
Penyusun
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ..................................................................................................... ii Daftar Isi ............................................................................................................... iii BAB I Pendahuluan
A. Latar Belakang .............................................................................................1 B. Rumusan Masalah ........................................................................................2 C. Tujuan Penulisan ..........................................................................................2 BAB II Pembahasan
A. Pendahuluan .................................................................................................3 B. Deteksi Radiasi-Termal ...............................................................................3 C. Pengukuran Emisivitas.................................................................................7 D. Pengukuran Refleksivitas Dan Transmisitas ................................................8 E. Pengukuran Radiasi Surya .........................................................................10 F. Radiasi Nuklir ............................................................................................11 G. Deteksi Radiasi Nuklir ...............................................................................12 H. Pencacah-Geiger Muller.............................................................................12 I. Kamar Ionisasi ...........................................................................................14 J. Metode Deteksi Fotografi ..........................................................................15 K. Pencaacah Sintilasi .....................................................................................16 L. Deteksi Netron ...........................................................................................16 M. Statistik Pencacahan ...................................................................................17 BAB III Penutup
A. Kesimpulan ................................................................................................19 B. Saran ...........................................................................................................19 DAFTAR PUSTAKA
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengukuran adalah suatu perbandingan antara suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis secara eksperimen dan salah satu besaran dianggap sebagai standar.
Dalam
pengukuran listrik
terjadi
juga
pembandingan,
dalam
pembandingan ini digunakan suatu alat bantu (alat ukur). Alat ukur ini sudah dikalibrasi , sehingga dalam pengukuran listrikpun telah terjadi pembandingan. Sebagai contoh pengukuran tegangan pada jaringan tenaga listrik dalam hal ini tegangan yang akan diukur diperbandingkan dengan penunjukan dari voltmeter. Dalam
melakukan
pengukuran
pertama
harus
ditentukan
cara
pengukurannya. Cara dan pelaksanaan pengukuran itu dipilih sedemkian rupa sehingga alat ukur yang ada dapat digunakan dan diperoleh efisiensi setinggi tingginya. Jika cara pengukuran dan alatnya sudah ditentukan , penggunaanya harus dengan baik pula. Setiap alat harus diketahui dan diyakini cara kerjanya. Dan harus diketahui pula apakah alat alat yang akan digunakan dalam keadaan baik dan mempunyai kelas ketelitian sesuai dengan keperluannya. Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks. Instrumentasi sebagai alat pengukur sering kali merupakan bagian depan/ awal dari bagian-bagian selanjutnya (bagian kendalinya) dan bisa berupa pengukur dari semua jenis besaran fisis, kimia, mekanis, maupun besaran listrik. Radioaktivitas terjadi karena adanya keadaan dimana inti atom tidak stabil karena proton atau netron pada suatu atom keluar dari inti atom. Pengukuran radioaktivitas merupakan salah satu jenis pengukuran yang penting dan banyak penerapannya.
Pada
pembahasan
ini,
akan
dibahas
mengenai
beberapa
pengukuran yang telah mendapat penerapat secara luas dan akan dijelaskan atau dibahas juga peranti-peranti atau alat yang digunakan untuk melakuka pengukuran radioaktivitas.
I.2 Rumusan Masalah
1. Apa itu radiasi termal? 2. Bagaimana cara deteksi radiasi termal? 3. Bagaimana pengukuran emisivitas? 4. Bagaimana pengukuran refleksivitas dan transmisitas? 5. Bagaimana pengukuran radiasi surya? 6. Bagaimana proses radiasi nuklir? 7. Bagaimana cara deteksi radiasi nuklir? 8. Bagaimana car pencacah-geiger muller? 9. Apa yang dimaksud dengan kamar ionisasi? 10. Bagaimana metode deteksi fotografi? 11. Bagaimana penggunaan pencacah sintilasi? 12. Bagaimana cara deteksi netron? 13. Apa itu statistik pencacahan? I.3 Tujuan Penulisan
1. Untuk mengetahui apa itu radiasi termal. 2. Untuk mengetahui cara deteksi radiasi termal. 3. Untuk mengetahui pengukuran emisivitas. 4. Untuk mengetahui pengukuran refleksivitas dan transmisitas. 5. Untuk mengetahui pengukuran radiasi surya. 6. Untuk mengetahui proses radiasi nuklir. 7. Untuk mengetahui cara deteksi radiasi nuklir. 8. Untuk mengetahui cara pencacah-geiger muller. 9. Untuk mengetahui apa itu kamar ionisasi. 10. Untuk mengetahui metode deteksi fotografi. 11. Untuk mengetahui penggunaan pencacah sintilasi. 12. Untuk mengetahui cara deteksi netron. 13. Untuk mengetahui apa itu statistik pencacahan.
BAB II PEMBAHASAN
12.1 Pendahuluan (Cahaya Maghfira)
Dalam bab ini kami menyebutkan pentingnya pengukuran radiasi termal dalam penentuan suhu. Dalam bab ini kita akan memeriksa prinsip-prinsip fisik dan karakteristik operasi beberapa detektor radiasi termal yang lebih penting dan menunjukkan jangkauan penerapannya. Untuk survei yang lebih lengkap tentang bidang
teknik
inframerah
dan
detektor
radiasi
termal,
pembaca
harus
berkonsultasi dengan referensi di akhir bab ini. Pengukuran radioaktivitas adalah bidang kegiatan di luar negeri yang dilakukan oleh para insinyur dan penting dalam banyak aplikasi. Dalam bab ini kita akan membahas beberapa pengukuran yang menemukan aplikasi yang luas dan menunjukkan perangkat yang digunakan untuk mengukur pengukuran ini. 12.2 Deteksi Radiasi-termal (Cahaya Maghfira)
Pengukuran radiasi termal pada dasarnya adalah pengukuran fluks energi radiasi. Deteksi fluks energi ini dapat dilakukan melalui pengukuran suhu strip logam tipis yang terpapar radiasi. Strip biasanya menghitam untuk menyerap sebagian besar insiden radiasi di atasnya dan dibangun setipis mungkin
untuk
meminimalkan
kapasitas
panas
dan
di
sana
dengan
menghadirkan karakteristik transien yang paling diinginkan. Ascimer dari detektor radiasi termal umum diberikan pada Gambar II.1. Temperatur yang tertahan oleh elemen bukan hanya fungsi energi radiasi yang diserap, namun juga bergantung pada kerugian konveksi ke lingkungan sekitarnya dan konduksi pada peralatan pemasangan. Kehilangan konveksi dari elemen mungkin dikurangi dengan melampirkan detektor dalam sistem yang dievakuasi dengan
jendela
yang
sesuai
untuk
transmisi
radiasi.
Karakteristik
transmisi inframerah dari beberapa zat yang digunakan sebagai bahan jendela diberikan pada Gamba II.2. Kehilangan konduksi dapat dikurangi dengan bahan isolasi yang sesuai.
Gambar II.1 Skema umum detektor radiasi-termal [1].
Gambar II.2 karakteristik transmisi inframerah bebrapa bahan optic [1]. Entah termokopel atau thermopiles yang mungkin digunakan untuk mendeteksi suhu unsur sensitif radiasi yang menghitam.
Thermopopiles
menawarkan keuntungan bahwa mereka menghasilkan keluaran tegangan yang lebih tinggi. Banyak metode konstruksi yang cerdik telah dirancang untuk thermopiles semacam itu, contoh komersial yang diberikan pada Gambar II.3. Pandangan
yang
diperluas
dari
thermopiles
persembunyian yang mengintai dikelilingi
(a)
menunjukkan
pasangan
(b) Gambar II.3 radiometer komersial yang menggunakan termopil sebagai pengindra (a) gambar potongan instrumen; (b) perincian sensor ter mopil [1]
Gambar II.4 detektor radiasi termistor komersial [1]. oleh cincin annular mika yang berfungsi sebagai isolasi listrik dan termal. Termopile mencatat perbedaan suhu antara sambungan panas dan suhu sekitar yang mengelilingi detektor. Lensa di bagian depan perangkat memfokuskan radiasi pada sambungan termopile. Sirkuit khusus digunakan untuk memberikan kompensasi suhu sekitar antara 50 dan 250◦F (10 sampai 121◦C). Radiasi termal juga bisa dirasakan oleh bolometer logam, yang terdiri dari potongan tipis foil logam yang menghitam seperti platina. Suhu foil ditunjukkan melalui perubahan resistansi dengan suhu. Sirkuit jembatan yang sesuai digunakan untuk mengukur resistansi Termistor banyak digunakan sebagai detektor radiasi termal, dan gambar jauh dari perangkat deteksi komersial diberikan pada Gambar II.4. Dua termistor diliputi dalam kasus detektor, yang ditutupi oleh jendela kaca yang sesuai karakteristik transmisi yang memuaskan. Satu elemen termistor yang terpapar radiasi masuk yang harus diukur, sementara unsur lainnya terlindung dari radiasi
ini. Elemen terlindung terhubung di sirkuit sehingga menghasilkan kontinyu kompensasi untuk suhu selungkup detektor. Skema dari suatu wadah radiasi komersial di tengah-tengah radiasi. Fibisi berikutnya akan difokuskan oleh sistem cermin ke detektor termistor. Amotor-driven Helikopter secara berkala menyela radiasi sehingga sinyal alternating dihasilkan yang mungkin lebih mudah diamplifikasi. Sinyal penguat yang diulang secara berurutan diratakan untuk menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan insiden fluks menyala pada detektor termistor. Pada sistem ini cermin dapat disesuaikan sehingga sistem optik dapat difokuskan pada area sekecil 1 mm 2. Cermin dan lampu fokus bergerak digunakan untuk tujuan ini. Sistem ini sangat sensitif dan bahkan bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi dari sumber di dekat suhu kamar. Radiometer genggam dan baterai bertenaga relatif murah tersedia yang dapat dilihat pada diameter sekitar 1,5 cm. Keluaran kemudian dihitung suhu berdasarkan emisivitas yang diasumsikan dan fluks radiasi yang diukur. Kita tidak boleh e bahwa fluks berseri meninggalkan permukaan (radiositas) mungkin tidak memberikan indikasi yang benar tentang suhu permukaan. Misalkan, misalnya, bahwa permukaan sejuk di bagian bawah rongga memiliki refleksi tinggi (emisivitas rendah) dan dikelilingi oleh dinding rongga pada suhu yang lebih tinggi. Orang mungkin membayangkan penampakan di dasar kaleng yang dingin dengan suhu yang lebih tinggi. Radiometer akan merasakan semua radiasi yang meninggalkan permukaan bawah yang akan disebabkan oleh (1) emisi dari bawah dan (2) refleksi energi yang tiba dari dinding samping Kesalahan substansial dapat menyebabkan keadaan ini. Detektor radiasi termal dikalibrasi secara langsung dengan mendapatkan keluaran sebagai fungsi dari radiasi yang diketahui dari sumber blackbody pada berbagai suhu. Sumber blackbody khas dibuat seperti ditunjukkan pada Gambar II.6. Rongga kerucut dibangun dari beberapa bahan konduktivitas tinggi seperti aluminium atau tembaga, dan permukaan dalamnya menghitam. Pemanas listrik mempertahankan suhu rongga yang diparkir, yang ditunjukkan dan dikendalikan melalui termometer atau termistor resistansi listrik yang sensitif. Baffl dekat pembukaan mencegah radiasi liar dari sekitarnya dari memengaruhi keluaran radiasi rongga. Rincian konstruksi standar blackbody
dibahas oleh Marcus. Dapat dicatat bahwa gigi berlubang seperti yang dibahas di atas dapat memberikan emissivities yang efektif dengan 1 persen kondisi blackbody.
Gambar II.5 skema radiometer komersial yang menggunakan detektor termistor.
Gambar II.6 konstruksi khas sumber bennda-hitam. 12.3 Pengukuran Emisivitas (Cahaya Maghfira)
Alat untuk pengukuran emisivitas normal total telah dijelaskan oleh Snyder, Gier, dan Dunkle. Aparatus menggunakan radiometer thermopile dan dibuat seperti pada Gambar II.7. Pemanas listrik digunakan untuk menjaga suhu sampel, sementara termokopel yang disematkan di dalam sampel memberikan indikasi suhu. Gambar terapung receiver thermopile ditunjukkan pada Gambar II.7b. Ini dibangun dari 160 sambungan konstanta perak yang terpasang di perumahan silinder, yang menghitam di bagian dalam.
(a)
(b) Gambar II.7 aparatus untuk pengukuran emisivitas normal, (a) skema; (b) perincian konstruksi termopil. Dua strip aluminium-foil yang dihitamkan dipasang pada junctions. Perisai belakang memiliki slot sempit yang memungkinkan strip persimpangan panas terpapar fluks bercahaya dari sampel, sedangkan strip persimpangan dingin hanyaterkena suhu kandang termopile. Perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin dengan demikian diambil sebagai indikasi fluks energi radiasi, yang, pada gilirannya, berhubungan dengan emisivitas sampel. Perisai kerucut di bagian depan perangkat memastikan konsentrasi energi yang tepat dari sampel. Menurut Ref. [11], perangkat ini pada dasarnya merupakan keluaran linier 0,0404 mV per flap berseri W / m2. Jika suhu sambungan panas dan dingin diasumsikan pada dasarnya sama dengan suhu di dalam radiometer (ini tampaknya adalah asumsi yang bagus karena energi total kecil yang diserap di radiometer) dan sampel diasumsikan abu-abu, total emisivitas normal contoh
∈ adalah
7,84 ( − )
∈ =
(2.1)
dimana E = keluaran tegangan dari thermopile, mV Ts = suhu sampel, ◦R TR = suhu radiometer, ◦R 2. 4 Pengukuran Reflektivitas Dan Transmisivitas (Nurafni Julianti)
Reflektivitas (reflectivity) dan transmisivitas (transmisivity) merupakan dua sifat penting lain, yang teknik pengukurannya dengan bantuan bola integrasi (integrating sphere). Untuk kelengkapannya, akan kita uraikan pula teknik untuk menentukan sifat-sifat monokromatik, yaitu sifat-sifat pada suatu jangkau panjang gelombang tertentu dan radiasi termal.
Andaikan kita mempunyai suatu monokromator yang menghasilkan radiasi monokromatik. Ini dapat dihasilkan dengan semacam susunan prisma atau dengan penyaring (filter) optik dan berpita-sempit.
Gambar 2.8 Reflektometer bola integrasi dan perincian tentang dudukan spesimen [1]. Kita hendak menentukan berapa bagian radiasi yang menimpa yang dipantulkan (refleksi) atau diteruskan (transmisi) oleh permukaan. Untuk itu kita gunakan bola integrasi pada Gambar 2.8. Radiasi monokromatik dipenggal menghasilkan sumber arus bolak-balik 1,e detector, yang lalu dapat dengan mudah diperkuat. Perhatikan terlebih dahulu pengukuran reflektivitas. Sebuah cermin berengsel menyebabkan terpancarnya berkas monokromatik itu, baik langsung ke specimen di dalam bola, ataupun pada suatu lokasi tertentu pada permukaan sebelah dalam bola itu. Bagian dalam bola itu disalut dengan suatu lapisan magnesium dioksida yang agak tebal (kira-kira 2 mm) agar mempunayi reflektans yang sangat tinggi dan baur (diffuse) dengan nilai kira-kira 0,99. Teknik pengukuran itu biasanya dilakukan dengan membandingkan sinyal detektor yang disebabkan oleh timpaan langsung berkas rujukan dengan sinal yang dihasilkan oleh radiasi pantulan dari contoh ini. Rasio kedua sinyal itulah reflektivitas contoh itu. Perlu dicatat bahwa berkas masukan terpenggal (arus bolak-balik) mutlak penting dalam teknik pengukuran ini karena detektor-detektor pada sisi bola itu mengindera semua radiasi yang menimpanya, termasuk sinyal sinmabung yang diakibatkan oleh emisi termal dari dinding bola. Dengan suatu rangkaian elektronik, semua sinyal itu disaring, kecuali sinyal yang terpenggal sehingga keluarannya memberikan
petunjuk tentang radiasi terpenggal yang menjadi masukan. Pengukuran transmisivitas dilakukan dengan menempatkan contoh itu pada pintu masuk ke bola. Sesudah transmisi melalui specimen, sinyal itu dibandingkan dengan sinyal yang didapatkan dari tumbukan langsung pada permukaan bagian dalam bola. Teknik integrasi bola ini dianggap sebagai metode yang paling dapat diandalkan dalam pengukuran reflektans dan transmisivitas, dan dapat dikatakan merupakan suatu standar pengukuran absolut. Teknik ini berlaku hanya sampai panjang gelombang 3-µm karena pada panjang gelombang yang lebih besar sifatsifat magnesium oksida tidak dapat diandalkan. 2.5 Pengukuran Radiasi Surya (Nurafni Julianti)
Matahari tidak memancar sebagai benda hitam. Perkiraan suhu matahari sangat
bervariasi
namun
umumnya
pada
miliaran
kelvin.
Pengukuran
menunjukkan bahwa spektrum radiasi matahari memiliki bentuk yang mirip dengan benda hitam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. Sebagian besar radiasi terkandung antara 0,2 dan 2,0 µm, dan puncaknya terjadi sekitar 0,5 µm. Jika ini adalah spektrum blackbody sejati dan hukum Wien. diterapkan, suhu setara benda hitam ialah : T≈
5215,6 = 10,431ºR = 5795 K 0,5
(2.2)
Gambar 2.9 menunjukkan penyerapan radiasi matahari yang kuat di atmosfer karena konsentrasi karbon dioksida dan uap air.
Gambar 2.9 Distribusi spektrum radiasi surya sebagai fungsi kondisi atmosfer dan sudut timpa-timpa [2].
Pengukuran radiasi matahari penting karena meningkatnya jumlah aplikasi pemanasan dan pendinginan matahari dan kebutuhan akan data iradiasi matahari yang akurat untuk memprediksi kinerja. Ada dua jenis instrumen yang digunakan untuk mengukur radiasi solar; (1) pirheliometer ( phyheliometer ), yang mengkolimasi radiasi untuk menetukan intensitas berkas sebagai fungsi sudut timpa, dan (2) piranimeter ( phyranometer ) yang mengukur iradiasi surya hemisfer. Pengukuran dengan piranometer ini sangat umum dipakai. Instrumen khas jenis ini ialah piranometer Eppley yang menggunakan dua gelang konsentrik yang berfungsi sebagai sambungan panas dan sambungan dingin untuk termopil 50 unsur.Gelang-gelang ini diberi lapisan hitam dan putih untuk mendapatkan beda suhu bila terkena radiasi surya. Sebagai bahan pemutih digunakan barium sulfat, dan keseluruhan rakitan itu disungkup dengan tutup gelas yang mentransmisikan radiasi dari 280 sampai 2800 nm. Sensivitas khas pernti ini ialah 75 mV.cm 2.min/cal atau 107,5 mV.cm 2/W. Untuk iradiasi surya sebesar 800 W/m2, keluaran peranti ini ialah E = (107,5) (800 x 10 -4) = 8,6 mV
(2.3)
Untuk pengukuran surya biasa digunakan satuan Langley yang didefinisikan sebagai berikut: 1 langley = 1 cal/cm 2 = 4,186 J/cm 2 = 3,687 Btu/ft2
(2.4)
Radiasi surya total yang sampai dipinggir luar atmosfer disebutkan konstanta surya ( solar constant ) dan mempunyai nilai kira-kira 1395 W/m 2. Pirometer Robitsch beroperasi berdasarkan prinsip ekspansi diferensial bilah-bilah yang terpapar radiasi matahari. Karena pengoperasiannya mekanis, pembacaan bisa dilakukan dengan hubungan mekanik sederhana, dan tidak diperlukan sumber tenaga listrik eksternal. Sel fotovoltaik juga dapat digunakan untuk pengukuran matahari. Sel-sel silikon, sel kadmium sulfus, dan selenium semuanya telah digunakan dalam berbagai aplikasi. 2.6 Radiasi Nuklir (Nurafni Julianti)
Pada bagian berikut kita akan memperhatikan metode untuk mendeteksi radiasi nuklir. Pertimbangan rinci tentang asal-usul radiasi semacam itu cukup jauh dari lingkup diskusi ini, namun beberapa perkataan pengantar sesuai untuk
mengkategorikan jenis radiasi nuklir dan untuk menunjukkan beberapa karakteristik khusus mereka. Kita akan memperhatikan di sini deteksi terhadap empat macam radiasi nuklir: (1) partikel alfa (α), (2) partikel beta (β), (3) sinar gamma (γ), (4) neutron. Partikel alfa ialah inti helium yang mempunyai muatan positif 2 dan massa relatif satu. Sinar gamma ialah gelombang elektromagnetik berenergi tinggi yang terjadi karena transformasi nuklir, dan dengan demikian tidak mempunyai massa atau muatan dalam arti klasik. Tetapi, sinar ini menghasilkan efek-efek ionisasi dalam interaksinya dengan zat. Partikel-partikel alfa diserap dengan agak mudah oleh kebanyakan bahan, partikel beta merupakan jenis radiasi yang paling merasuk karena energinya biasanya lebih tinggi, dan bila masuk ke dalam suatu bahan ia tidak berinteraksi dengan medan gaya coulomb. Interaksi radiasi nuklir dengan bahan-bahan tertentu merupakan masalah yang sangat kompleks dan merupakan dasar bagi penerapannya sebagai perisai nuklir. Yang menjadi perhatian kita disini ialah cara-cara deteksi jenis-jenis radiasi ini. II.7 Deteksi Radiasi Nuklir (Kevin Adriansyah Selon)
Radiasi nuklir terdeteksi melalui interaksi radiasi dengan alat pendeteksi, yang
menghasilkan
proses
ionisasi.
Tingkat
ionisasi
dapat
diukur
dengan sirkuit elektronik yang sesuai. Dua jenis operasi pendeteksian biasanya dilakukan: detektor
(1) dan
pengukuran (2)
pengukuran
jumlah efek
interaksi total
radiasi
radiasi.
Jenis
nuklir
dengan
pertama
dari
Operasi adalah proses penghitungan, sedangkan operasi kedua dapat dicirikan sebagai pengukuran tingkat rata-rata Operasi penghitungan sering mengabaikan tingkat energi dari iradiasi Penghitung Geiger-M¨uller yang populer biasanya digunakan untuk nuklir menghitung operasi, sedangkan ruang ionisasi dan pelat fotografi digunakan untuk pengukuran tingkat energi Kita akan membahas berbagai jenis detektor ini dan menunjukkan jangkauan penerapannya. II.8 Pencacah Geiger-Muller (Kevin Adriansyah Selon)
Pengaturan tabung silindris yang khas untuk tabung Geiger-M¨uller (G-M) ditunjukkan pada Gambar II.10 . Anoda adalah kawat tungsten atau platina, sedangkan tabung silindernya berbentukkatoda untuk rangkaian Tabung diisi dengan argon dengan konsentrasi kecilalkohol atau gas hidrokarbon lainnya.
Tekanan
gas
sedikit
di
bawahatmosfer.
Partikel
pengion
atau
radiasi
ditransmisikan melalui katodamaterial, atau beberapa material jendela dipasang di dalamnya, dan melalui interaksi denganmolekul gas menghasilkan ionisasi gas. Jika tegangan E cukup tinggi, masing-masing partikel akan menghasilkan pulsa tegangan. Penghitungan kinerja tabung ditunjukkan pada Gambar II.12. Daerah dataran tinggi biasanya sedikit miring ke atastingkat dari 1 sampai 10 persen per 100 V. Tabung harus dioperasikan di dataran tinggiwilayah, yang memiliki lebar sekitar 200 V untuk tabung komersial. KetikaPartikel menyebabkan debit atau denyut nadi, ada waktu tunda sebelum tabung bisa mendeteksipartikel lain dan daftarkan denyut nadi lainnya Keterlambatan ini kira-kira waktu yang dibutuhkan untuk mengisi ulang sistem anoda dan katoda, yaitu untuk memasang muatan ruang baru di dalamnya.
Gambar II.10 Pengaturan tabung silindris tipikal untuk penghitung Geiger-Muller.
(Sumber : Abisabrina.file.wordpres)
Gambar II.11 (a) Menghitung kinerja system pada Gambar I I.9 sebagai fungsi dari terkesan tegangan; (b) detail wilayah Geiger-counter .
Gambar II.12 Pembangunan counter Geiger tipe akhir.[3]. Dengan demikian, laju penghitungan tabung G-M dibatasi oleh waktu tunda ini. Itu tingkat penghitungan maksimum adalah urutan 104 hitung / s. Tabung Geigercounter tipe akhir dapat dibangun seperti ditunjukkan pada Gambar II.10. Tabung jenis ini digunakan untuk menghitung partikel α dan β dan si nar ari berenergi rendah. Untuk Radiasi berenergi rendah ini biasanya berupa lembaran tipis mika atau Mylar. II.9 Kamar Ionisasi (Kevin Adriansyah Selon)
Sebuah ruang ionisasi dapat dibangun pada dasarnya dengan cara yang sama seperti Geiger counter ditunjukkan pada Gambar II.10 kecuali bahwa tabung dioperasikan pada tegangan yang jauh lebih rendah. Wilayah operasi ini ditunjukkan pada Gambar II.11. Pengaturannya bisa dimodifikasi, Namun, untuk mengakomodasi aplikasi tertentu. Skema pelat paralel yang khas ruang ionisasi ditunjukkan pada Gambar II.12, menurut Harga. Dalam operasi, Ruang diisi dengan voltase yang cukup tinggi untuk memastikan elektron yang dihasilkan Dengan radiasi pengion akan dikumpulkan pada anoda.
Gambar II.11 Ruang ionisasi pelat parallel [3].
Tegangannya tidak begitu tinggi ituIni memicu eksitasi molekul lain oleh elektron yang diproduksi dalam proses ionisasi.Ini berbeda dengan pengoperasian counter G-M, yang memiliki cukupTegangan tinggi yang sekali ionisasi dipengaruhi oleh radiasi yang masuk, selanjutnyaionisasi molekul lain juga terjadi dalam mode avalanche, yang menghasilkanpulsa tegangan yang digunakan untuk menghitung. Untuk mengukur tingkat energi radiasi yang masuk,Pengukuran dibuat dari arus keluaran perangkat atau penentuannyaterbuat dari muatan yang dilepaskan di ruangan selama periode waktu tertentu. Ruang ionisasi juga dapat digunakan sebagai perangkat tipe pulsa untuk pengukuran jumlah danenergi partikel alfa berenergi tinggi. Dalam aplikasi ini dilakukan pengukuran denyut nadiTinggi (kekuatan) dibuat untuk menentukan tingkat energi partikel alfa. II.10 Metode Deteksi-Fotografi (Kevin Adriansyah Selon)
Bila beberapa jenis film fotografi terkena radiasi nuklir dan selanjutnya Dikembangkan,
opasitas
cetak
bisa
dianggap
sebagai
indikasi
total
jumlah kejadian radiasi pada film selama masa paparan. Banyak yang spesial film tersedia untuk pengukuran radiasi nuklir, dan metode ini digunakan untuk mengukur paparan radiasi total untuk pekerja di instalasi energi atom. Lencana film fotografi dapat digunakan untuk mendeteksi partikel α dan β, sinar γ, dan neutron Untuk menggunakan lencana tunggal untuk pengukuran tingkat paparan ke Berbagai jenis radiasi, beberapa bukaan, atau jendela, dapat dibangun di a lencana tunggal Jenis filter yang berbeda diletakkan di atas setiap jendela sehingga hanya satu Jenis radiasi diizinkan untuk menyerang emulsi fotografi di bawah setiap jendela. Dengan demikian, keburaman film yang dikembangkan di bawah masing-masing jendela memberi indikasi dari tingkat paparan radiasi yang berbeda.
Gambar II.12 Skema dari counter kilau. [3]
2.11 Pencacah Sintilasi (Hilda Rahmawati)
Gambar II.13 Skema pencacach sintilasi. Pencacah sintilasi atau kelipan ( scintillation counter ) merupakan peranti konvensional yang paling berguna untuk pengukuran radiasi nuklir. Radiasi nuklir terjadi karena adanya keadaan dimana inti tidak stabil karena proton atau neutron keluar dari inti. Skema peranti tersebut terdapat pada gambar II.13 [3]. Radiasi ionisasi menimpa kristal sintilasi yang ditempatkan didalam rumahan yang terbuat dari bahan aluminium, dan menghasilkan kilatan cahaya. Kilatan cahaya itu dideteksi dengan tabung multiplikator-foto ( photo-multiplier ) dan keluarannya diumpamakan ke suatu rangkaian elektronik yang sesuai. Jika hendak mencacah jumlah pulsa, maka didalam rangkaian keluaran itu akan tercakup suatu pencacah elektronik. Pencacah sintilasi dapat pula digunakan untuk mengukur energi radiasi masuk karena untuk kristal-kristal tertentu, intensitas kilat cahaya sebanding dengan energi radiasi [2]. 2.12 Deteksi Netron (Hilda Rahmawati)
Metode deteksi bergantung pada proses ionisasi yang disebabkan oleh interaksi radiasi
,, dengan
gas atau bahan sintilisasi. Detektor-detektor
tersebut dapat digunakan untuk netron karena netron tidak memberi efek ionisasi. Oleh karena itu, pengukuran fluks netron biasanya merupakan suatu proses tak langsung yang melibatkan penggunaan reaksi-antara untuk menghasulkan semacam radiasi pengionisasi
, , atau sinar ) yang dapat digunakan sebagai
petunjuk tentang fluks yang datang [1]. Ada berbagai jenis peranti pengukuran yang dapat digunakan untuk mengukur netron. Peranti pengukuran tersebut sangat bergantung pada tingkat energi netron akan diukur dan fluks total dari netron. Pada gambar II.14 merupakan peranti pengukuran fluks netron termal [1].
Gambar II.14 Diagram pencacah netron berlapis [1]. Reaksi khas yang digunakan untuk deteksi netron ialah interaksi netron dengan B10 untuk menghasilkan Li 7 dan sebuah partikel alfa. Partikel alfa tersebut menyebabkan ionisasi gas dan menghasilkan pulsa-pulsa tegangan yang sehubungan dengan itu. Reaksi tersebut digunakan dengan dua cara. Cara pertama yaitu boron dalam bentuk gas borontrifluorida (BF 3) ditempatkan dalam suatu kotak seperti pencacah G-M pada gambar II.15. Beda potensial antara kawat tengah dan dinding slinder sekitar 1300 V. Cara kedua mengenai penggunaan reaksi B10 (n,
)
seperti gambar II.14. Permukaan bagian dalam silinder itu
dilapisi dengan B10 sedang volumenya diisi dengan helium dan 5 persen eter pada tekanan 10 cmHg [1].
Gambar II.15 Pencacah G-M [2]. 2.13 Statistik Pencacahan (Hilda Rahmawati)
Pada setiap contoh bahan radioaktif terdapat atom-atom dalam jumlah yang besar, dan kemungkinan bahwa setiap atom ini akan melapuk cukup kecil. Probabilitas bahwa n atom melapuk diberikan oleh distribusi Poisson sebagai [1]:
p(n) =
............................................(2.5) !
dimana Np adalah n, N adalah jumlah atom secara keseluruhan dan p adalah probabilitas bahwa setiap atom melapuk. Persamaan 2.3 biasanya berlaku untuk N > 100 dan P < 0,01 dan deviasi standar dapat dibuktikan sebagai [1]:
= √ ..................................................(2.6) Besaran n menunjukan jumlah rerata pelapukan radioaktif yang dicatat dari sederet pengamatan. Radioaktivitas suatu contoh bahan dengan mengamati jumlah partikel pada suatu tambahan waktu yang kecil. Laju cacah dapat dituliskan sebagai [1]: R=
.....................................................(2.7)
Dimana t adalah waktu yang berlalu untuk jumlah rerata cacah n. Laju cacah dan ketidak pastiannya dituliskan dengan: r = r ± wr ................................................(2.8)
BAB III PENUTUP
III.1 KESIMPULAN
Pengukuran radioaktivitas merupakan salah satu di antara berbagai kegiatan yang harus dilakukan oleh para insinyur. Pengukuran ini kian penting dan kian banyak juga penerapannya.Pengukuran radiasi termal pada dasarnya merupakan pengukuran fluks energi radiasi. Deteksi fluks-energi ini dapat dilaksanakan dengan melakukan pengukuran atas suhu sebuah bilah logam tipis yang dikenakan radiasi. Bilah ini biasanya dikelamkan supaya dapat menyerap sebagian besar daripada radiasi yang menimpanya; dan dibuat setipis mungkin untuk menimumkan kapasitas kalornya, sehingga dengan demkian di dapatkanlah karakteristik transien yang paling di kehendaki. Untuk mendeteksi suhu unsur peka-radiasi yang dihitamkan itu, kita dapat menggunakan termokopel atau termopil. Termopil lebih menguntungkan karena keluaran tegangannya tinggi. Radiasi termal dapat pula diindra dengan bolometer logam yang terbuat dari sebuah kepingan lembaran-tipis logam yang dihitamkan, umpamanya platina. Suhu lembaran-tipis itu ditunjukkan oleh perubahan-tahanan yang disebabkan oleh perubahan suhu. Untuk mengukur tahanan, digunakan suatu rangkaian jembatan. Sebagai detektor radiasi-termal biasanya digunakan termistor III.2 SARAN
Dalam penulisan makalah ini, penulis mneyadari bahwa masih banyak kekurangan yang terdapat pada makalah ini. Maka dari itu kritik dan saran kami sangat perlukan dari setiap pembaca makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Adi, Agung Nugroho. 2010. Mekatronika. Yogyakarta. Graha Ilmu Ahmad, Jayadi. 2007. Eldas Ilmu Elektronika. Jayadin.wordpess.com Arryprasetya.blogspot.com/2010/03/pengukuran-kedalaman-dengan-metode.html 29 mar 2010 Halliday, David. 1988. Fisika. Jakarta. Erlangga http://taufik-yoriwe.blogspot.co.id/2013/02/pengukuran-aliran.html https://books.google.co.id/books?id=pengukuran+anjakan&source=bl&ot Suyamto. 2009. FISIKA BAHAN LISTRIK. Yogyakarta : Pustaka Pelajar. Zaki. 2005. Cara Mudah Belajar Merangkai Elektronika Dasar.
