Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut Laboratorium Radiasi PERCOBAAN R4
EKSPERIMEN SPEKTROSKOPI RADIASI ALFA Dosen Pembina : Herlik Wibowo, S.Si, M.Si Septia Kholimatussa’diah* (080913025), Mirza Andiana D.P.* (080913043), Lailatul Badriyah* (080913056) *Program Studi S-1 Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Abstrak Telah dilakukan eksperimen spektroskopi radiasi alfa yang bertujuan untuk mengukur spektrum energi radiasi partikel alfa yang dihasilkan dari peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb206. Peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb-206 menghasilkan lima puncak spektrum energi yang berarti dihasilkan pula lima partikel alfa hasil peluruhan. Berdasarkan analisis data, diperoleh nilai spektrum energi alfa yang berbeda-beda dengan persentase kesalahan bervariasi antara 13 – 80%. Resolusi merupakan kemampuan sistem spektrometer untuk memisahkan antar energi radiasi dan direpresentasikan sebagai besarnya FWHM (Full Width at Half Maximum). Dari percobaan ini, diperoleh nilai resolusi sebesar 0,6428%. Kata kunci : FWHM, partikel alfa, peluruhan, pencacah integral, resolusi, spektrum energi mulai dari kanal 0 dan seterusnya dengan rentang 10 kanal sampai tidak ada cacahan
1. METODE PENELITIAN Setup
peralatan
berupa
Single
terdeteksi (jumlah cacahan sama dengan
Channel Analyzer (SCA) dan personal
nol). Dari data yang diperoleh dibuat
computer (PC) telah diatur dan dinyalakan
grafiknya.
oleh dosen pembimbing. Waktu dan
Selanjutnya, sumber radiasi Am-
jumlah cacahan diatur terlebih dahulu
241 diganti dengan sumber radiasi Ra-226.
menggunakan PC, dipilih waktu cacahan
Jumlah cacahan dicatat mulai dari kanal 0
10 detik selama tiga kali. Kemudian
dan seterusnya dengan rentang 10 kanal
letakkan sumber radiasi Am-241 tepat di
hingga
depan detektor. Jumlah cacahan dicatat
kenaikan, kemudian rentang diturunkan 1
jumlah
cacahan
mengalami
dengan mencatat jumlah cacahan dengan
menumbuk lapisan silikon. Pulsa yang
rentang tiap 2,5 kanal. Begitu jumlah
dihasilkan ini akan sebanding dengan
cacahan mengalami kenaikan lagi, rentang
energi alfa, sehingga bisa menentukan
dinaikkan dengan mencatat tiap 5 kanal
energi radiasi alfa yang belum diketahui.
sampai jumlah cacahan sama dengan nol. Dari data yang diperoleh dibuat grafiknya. 2. ANALISIS DATA (terlampir) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Suatu
sumber
radioaktif
yang
memiliki nomor atom lebih dari 82 secara
Berdasarkan kekekalan muatan dan
spontan akan meluruh menjadi inti turunan
nukleon, reaksi peluruhan alfa memenuhi
dan memancarkan i nt i He l i u m ( 4 H 2 )
reaksi sebagai berikut.
a t a u ya n g d i s e b u t de n ga n p a r t i ke l
A
α . Partikel ini sangat masif dan berenergi
226
percobaan kali ini digunakan detektor bekerja
sebagai fotodioda silikon yang berupa lapisan tipis yang akan menyerap semua
menghasilkan
interaksi pulsa
yang
akan
keluaran
yang
Pb
Rn + α
Rn
218
218
Po
214
214
Po
210
Po
206
Po + α Po + α Po + α Pb + α
Dari penurunan peluruhan
menumbuk lapisan tipis tersebut maka terjadi
206
222
Ra
222
210
energi partikel alfa. Apabila partikel alfa akan
Ra menjadi
berikut.
terhadap proton yang terlalu rendah. Pada ini
226
(isotop stabil) memenuhi reaksi sebagai
radioaktif yang memiliki rasio neutron
Detektor
TZ-2 + α
Sedangkan peluruhan
tinggi serta dipancarkan dari inti isotop
semikonduktor.
A-4
IZ
menjadi
206
partikel
α
partikel
tingginya sebanding dengan energi radiasi
Pb
α
menghasilkan 5 yang
memiliki
226
Ra
buah
masing-masing besar
energi
partikel yang berbeda. Dari grafik terlihat
alfa tersebut. Lapisan tipis fotodioda
spektrum energinya memiliki 5 puncak
silikon akan menyerap seluruh partikel alfa
yang menunjukkan besarnya energi
yang akan menghasilkan pulsa yang
yang dihasilkan partikel α tersebut
dibangkitkan dari peristiwa terbentuknya
se l a m a m e l uruh .
pasangan hole-elektron saat partikel alfa 2
Pa da e ks pe ri m e n i ni unt u k
Po-210
4,2
m e ne nt uka n e ne r gi da ri p a r t i k e l α
dari
Ra-226
kalibrator
Am-241
memiliki ra di a si
digunakan ya ng
spe kt r um α
se be sa r
Persentase
diperoleh
melalui perbandingan terhadap teoritis,
e ne rge t i 5,6
kesalahan
sehingga diperoleh :
Me V .
Energi (MeV)
Inti
Be sa rn ya e ne r gi partikel puncak pada
%
Eksperimen
Teori
kesalahan
energi
peluruhan
Ra-226
Ra-226
2,1
4,78
56,07
Po-210
didapatkan
dengan
Rn-222
5,3
5,48
25,18
menganalisis spektrum energi Am-241.
Po-218
8,3
6,00
13,21
Puncak energi partikel α pada peluruhan
Po-214
14
7,68
82,29
Am-241 terjadi pada kanal 140, sehingga
Po-210
4,2
5,30
20,75
spektrum menjadi
dapat di ke t a hui m e wa ki l i
ba hwa
be sa rn ya
1
e ne r gi
ka na l ya n g
FWHM dan Resolusi
di pa nc a rka n partikel α sebesar 0,04
FWHM atau Full Width at Half
MeV.
Maximum merupakan lebar ‘peak’ energi Kemudian
untuk
mengetahui
pada setengah energi puncaknya. Resolusi
besarnya energi tiap partikel alfa hasil
energi radiasi alfa merupakan kemampuan
peluruhan, yang dilakukan adalah dengan
sistem spektrometer energi radiasi untuk
mencari nomor kanalnya lalu dikalikan
memisahkan antar energi radisi. Hal ini
dengan 0,04 MeV (hasil kalibrasi energi
sangat penting karena dapat memberikan
per kanal). Dengan mengabaikan data pada
informasi seberapa valid informasi energi
kanal 0 – 40 yang merupakan noise yang
radiasi yang muncul dalam spektrum
tidak diinginkan, diperoleh data dan grafik
radiasi
seperti pada halaman lapiran. Berdasarkan
direpresentasikan sebagai nilai FWHM,
analisis data, diperoleh hasil perhitungan
sehingga
energi partikel alfa untuk masing-masing
perbandingan lebar kanal FWHM terhadap
peluruhan sebagai berikut.
E0, yaitu 5,6 MeV. Berdasarkan analisis,
Inti
Energi (MeV)
Ra-226
2,1
Rn-222
5,3
Po-218
8,3
Po-214
14
resolusi
yang
dihasilkan.
resolusi
yang
Nilai
diperoleh
kami
peroleh
percobaan memiliki nilai 0,6428%. Sistem Pencacah Integral
3
ini dari
dalam
Pencacahan
secara
integral
High Voltage (HV) adalah sumber
merupakan suatu cara untuk mengukur
tegangan tinggi yang dibutuhkan oleh
jumlah (kuantitas) radiasi yang memasuki
semua jenis detektor termasuk detektor
detektor tanpa memperhatikan tingkat
GM. Penentuan tegangan kerja detektor
energi radiasinya (gross activity). Sistem
GM adalah dengan cara mencari daerah
pencacah akan menampilkan suatu nilai
tegangan plateaunya sebagaimana gambar
yang sebanding dengan kuantitas radiasi
berikut.
yang memasuki detektor. Pada
sistem
Inverter
pencacah
integral
mendistribusikan
digunakan tegangan
untuk tinggi
ke
biasanya digunakan detektor GM dengan
detektor dan menerima pulsa listrik dari
konfigurasi sebagaimana gambar berikut.
detektor untuk diteruskan ke rangkaian selanjutnya. Pulsa listrik yang dihasilkan inverter sudah dalam orde Volt sehingga dapat langsung diproses oleh rangkaian counter. Counter adalah peralatan yang
Detektor
untuk
digunakan untuk mencacah (menghitung
mengenainya
jumlah) pulsa listrik yang memasukinya.
menjadi pulsa listrik. Detektor yang sering
Selang waktu pencacahan dapat dilakukan
digunakan disini adalah detektor GM
secara manual (start/stop) atau secara
karena
mempunyai
otomatis menggunakan timer, yaitu alat
karakteristik tidak dapat membedakan
yang dapat memberikan sinyal ke counter
energi radiasi (sesuai dengan keperluan
agar
sistem pencacah integral) tetapi detektor
pencacahan dengan selang waktu tertentu
GM dapat menghasilkan pulsa listrik yang
yang dapat diatur sebelumnya.
mengubah
radiasi
detektor
berfungsi yang
ini
memulai
atau
menghentikan
relatif sangat besar dibandingkan dengan
Sistem pencacah integral banyak
jenis detektor yang lain sehingga peralatan
digunakan dalam pengukuran radiasi beta
penunjangnya sangat sederhana.
karena sumber beta memancarkan radiasi dengan energi yang bersifat kontinyu, mulai
dari
nol
maksimumnya.
4
hingga
nilai
energi
4. KESIMPULAN 1. Pada proses peluruhan inti Ra-226 menjadi Pb-206 terdapat lima puncak energi, puncak ini menandakan jumlah partikel alfa yang dihasilkan selama proses terjadinya peluruhan. 2. Berdasarkan
analisis,
diperoleh
spektrum energi partikel alfa tiap puncak dan persentase kesalahannya sebesar : -
Ra-226 : 2,1 MeV (56,07%)
-
Po-210 : 4,2 MeV (20,75%)
-
Rn-222 : 5,3 MeV (25,18%)
-
Po-218 : 8,3 MeV (13,21%)
-
Po-214 : 14 MeV (82,29%)
3. Resolusi energi yang diperoleh adalah 0,6428%. 5. DAFTAR PUSTAKA http://batan.go.id/pusdiklat/elearning/Peng ukuran_Radiasi/Pencacah_05.htm http://hendriyanto.web.id/ukur/Pencacah_0 0.htm Krane, Kenneth. Fisika Modern. Jakarta : Penerbit Erlangga. 6. TENTANG PENULIS Penulis
: Septia Kholimatussa’diah NIM. 080913025
Anggota 1
: Mirza Andiana Devita P.
NIM. 080913043 Anggota 2
: Lailatul Badriyah
NIM. 080913056
5
LAMPIRAN Data Hasil Pengamatan a. Peluruhan Am-241 no. kanal
n1
n2
n3
nrerata
0
17701 18129 17993
17941
10
1661
1644
1626
1643,667
20
189
195
186
190
30
133
153
135
140,3333
40
131
116
120
122,3333
50
132
146
146
141,3333
60
152
181
170
167,6667
70
258
246
246
250
80
411
349
410
390
90
552
560
593
568,3333
100
1053
1092
1078
1074,333
110
2127
2091
2126
2114,667
120
3963
3866
3897
3908,667
130
5011
5017
5078
5035,333
140
5128
5212
5292
5210,667
150
4939
5023
5034
4998,667
160
4703
4729
4679
4703,667
170
4675
4635
4562
4624
180
4332
4457
4496
4428,333
190
3747
3661
3607
3671,667
200
2784
2615
2692
2697
210
1716
1717
1699
1710,667
220
946
984
900
943,3333
230
504
494
469
489
240
261
292
261
271,3333
250
155
175
152
160,6667
260
119
112
139
123,3333
270
96
124
123
114,3333
6
280
100
83
92
91,66667
290
99
89
88
92
300
79
91
92
87,33333
310
75
74
69
72,66667
320
47
55
64
55,33333
330
47
49
57
51
340
41
36
41
39,33333
350
36
35
34
35
360
22
27
28
25,66667
370
11
27
28
22
380
14
11
18
14,33333
390
6
17
19
14
400
8
9
5
7,333333
410
6
4
3
4,333333
420
3
6
6
5
430
1
0
3
1,333333
440
2
2
2
2
450
1
1
0
0,666667
460
0
2
1
1
470
0
1
0
0,333333
480
2
0
0
0,666667
490
0
0
0
0
b. Peluruhan Ra-226 no. kanal
n1
n2
n3
nrerata
0
40879
40769
40694
40780,67
10
13331
13486
13329
13382
20
1757
1730
1799
1762
30
392
399
377
389,3333
40
210
222
190
207,3333
50
195
226
222
214,3333
52,5
226
285
276
262,3333
7
55
252
233
261
248,6667
57,5
300
271
274
281,6667
60
347
330
339
338,6667
62,5
344
376
318
346
65
420
400
364
394,6667
67,5
447
439
454
446,6667
70
461
469
491
473,6667
72,5
566
550
588
568
75
668
680
631
659,6667
77,5
711
764
759
744,6667
80
816
796
835
815,6667
82,5
952
945
955
950,6667
85
1025
1051
1113
1063
87,5
1187
1169
1139
1165
90
1303
1312
1273
1296
92,5
1367
1335
1350
1350,667
95
1396
1467
1449
1437,333
97,5
1436
1469
1521
1475,333
100
1576
1484
1574
1544,667
102,5
1581
1525
1608
1571,333
105
1557
1618
1672
1615,667
107,5
1546
1502
1600
1549,333
110
1588
1527
1554
1556,333
112,5
1513
1568
1598
1559,667
115
1595
1557
1479
1543,667
117,5
1507
1478
1482
1489
120
1349
1442
1417
1402,667
122,5
1405
1402
1393
1400
125
1368
1426
1347
1380,333
127,5
1357
1356
1370
1361
130
1314
1269
1329
1304
132,5
1351
1299
1261
1303,667
8
135
1327
1264
1239
1276,667
137,5
1215
1300
1252
1255,667
140
1179
1210
1214
1201
142,5
1129
1133
1168
1143,333
145
1022
1080
1095
1065,667
147,5
1035
1009
1064
1036
150
1037
950
999
995,3333
152,5
916
943
925
928
155
878
926
885
896,3333
157,5
804
792
868
821,3333
160
798
801
761
786,6667
162,5
723
716
740
726,3333
165
678
697
685
686,6667
167,5
678
650
655
661
170
662
604
617
627,6667
172,5
563
506
532
533,6667
175
515
526
529
523,3333
177,5
455
433
465
451
180
401
434
432
422,3333
182,5
405
384
394
394,3333
185
370
346
388
368
187,5
327
322
351
333,3333
190
309
287
294
296,6667
192,5
259
275
308
280,6667
195
269
267
271
269
197,5
210
229
237
225,3333
200
189
247
228
221,3333
202,5
217
175
201
197,6667
205
208
181
186
191,6667
207,5
182
186
208
192
210
161
152
157
156,6667
212,5
173
153
145
157
9
215
191
141
150
160,6667
220
137
150
124
137
225
136
143
144
141
230
133
109
117
119,6667
235
135
124
118
125,6667
240
110
145
121
125,3333
245
99
112
102
104,3333
250
102
128
114
114,6667
255
122
112
102
112
260
134
112
117
121
265
135
134
106
125
270
133
117
140
130
275
115
149
122
128,6667
280
136
122
141
133
285
145
147
140
144
290
149
153
139
147
295
152
161
140
151
300
171
167
179
172,3333
305
179
191
169
179,6667
310
135
168
182
161,6667
315
210
203
169
194
320
183
177
190
183,3333
325
175
180
189
181,3333
330
170
184
167
173,6667
335
154
142
153
149,6667
340
167
205
192
188
345
185
198
193
192
350
206
215
181
200,6667
355
184
181
180
181,6667
360
169
185
174
176
365
173
187
189
183
370
194
177
165
178,6667
10
375
173
175
185
177,6667
380
173
175
160
169,3333
385
164
161
144
156,3333
390
168
149
138
151,6667
395
146
132
155
144,3333
400
143
145
129
139
405
111
115
119
115
410
110
129
98
112,3333
415
110
121
103
111,3333
420
93
81
88
87,33333
425
97
80
82
86,33333
430
73
82
86
80,33333
435
53
65
68
62
440
78
68
63
69,66667
445
55
65
57
59
450
52
45
58
51,66667
455
54
37
42
44,33333
460
50
43
46
46,33333
465
30
35
28
31
470
40
33
40
37,66667
475
37
26
32
31,66667
480
29
20
28
25,66667
485
28
22
21
23,66667
490
19
19
23
20,33333
495
17
18
26
20,33333
500
14
13
21
16
505
14
12
13
13
510
13
11
9
11
515
13
9
9
10,33333
520
10
10
9
9,666667
525
7
7
9
7,666667
530
6
6
4
5,333333
11
535
8
6
8
7,333333
540
4
2
5
3,666667
545
5
5
4
4,666667
550
6
5
1
4
555
0
1
2
1
560
0
3
1
1,333333
565
2
1
1
1,333333
570
0
1
0
0,333333
Grafik Data Hasil Pengamatan a. Peluruhan Am-241
Peluruhan Am-241 6000
jumlah rerata cacahan
5000 4000 3000
2000 1000
0 0
100
200
300 nomor kanal
12
400
500
600
b. Peluruhan Ra-226
Peluruhan Ra-226 1800
jumlah rerata cacahan
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0
100
200
300
400
500
nomor kanal
Analisis Data Pengamatan a. Penentuan energi per kanal dan FWHM (Full Width at Half Maximum)
maka atau 13
600
b. Penentuan energi spektrum radiasi alfa
14
