PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-I0 TERHADAP KINERJA PENCACAHa-~ TIPE MPC-9400 Makhsun dan Wijono Puslitbang Keselamatan Radiasi clan Biomedika Nuk1ir -BAT AN
ABSTRAK PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-IO TERHADAP KINERJA PENCACAH a-/3TIPE MPC-9400. Telah dilakukan pengujian beberapa parameter yang menunjukan kinerja alat dengan melakukan perubahan laju aliran gas dari 40 ccjmenit sampai 160 ccjmenit dengan kenaikan tiap 10 ccjmenit pada pencacah a-/3 tipe MPC-9400. Hasil uji kesetabilan alat pada tingkat kepercayaan 95 % maupun 99 %, harga X2masih berada dalam batasan. Hasil pengujian efisiensi pencacahan untuk berbagai laju aliran gas tidak mengalami perubahan yang berarti yaitu 27 % clan 28 % untuk alfa, clan antara 46 % samapi 48 % untuk beta. Hasil pengujian LLD untuk berbagai laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq sampai 0,03 Bq untuk alfa, clan antara 0,11 Bq sampai 0,12 Bq untuk beta. Hasil pengujian semua parameter itu tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap laju aliran gas, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi kinerja alat.
ABSTRACI' EXAMINATION OF GAS P-I0 FLOW RATE ON PERFORMANCE OF a-J3 COUNTER TYPE MPC-9400. The examination of some parameter which show the performance of instrument by changing of gas flow rate from 40 cc/minute until 160 cc/minute by increase every 10 cc/minute in a-J3counter type MPC-9400 have beencarried out. Result of instrument stability test at 95 % and 99 % trust level, price of X2still in definition. Result of count efficiency test for various gas flow rate there are not meaningless change that is 27 % and 28 % for alpha, and between 46 % until 48 % for beta. Result of LLD test for various gas flow rate is between 0,01 Bq until 0,03 Bq for alpha, and between0,11 Bq until 0,12 Bq for beta. The result of all parameter test did not show the existence of significant change at every gas flow rate, so that can be concluded that gas flow rate changing did not influence of instrument performance.
I. PENDAHULUAN Pencacah a-f3tipe MPC 9400merupa-
pencacah yang dapat dioperasikan untuk mencacah alia, beta serta mencacah alpha clan beta sekaligus dalam waktu
yang bersamaan. Alat ini mempunyai cacahanlatar belakangyang cukup rendah mempunyai efisiensi yang cukup tinggi [1]. Pencacah ini merupakan jenis pencacah 27t yang menggunakan gas P-10
(campuran 90 % argon clan 10 % metan). Gas dialirkan secara terns menerns selama
pencacahan ke dalam ruang detektor, dengan aliran 120 cc/ menit apabila detektot menggunakan window
dan 60 cc/
menit apabila tidak digunakan window [1]. Tetapi karena alat ini di labQratoriurn
P3KRBiN digunakan untuk rnengukur sampel lingkungan yang umumnya memo punyai
aktifitas
sangat rendah,
karni
melihatada kemungkinanuntuk menurun-
Prosiding
Presentasi
Ilmiah
Keselarnatan lfoteJ
KaJtika
kan laju aliran gas, dengan maksud untuk
II. TEaRI
menghemat gas. Oleh karena itu
11.1.Detektor
pada
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra, :14 Vesember
X
~004
percobaan ini akan dilakukan dengan cara
Pencacah sistem a-r3 tipe MPC 940
memberikan laju aliran gas yang berbeda-
menggunakan detektor proporsional gas
beda
pengaruhnya
alir dengan geometri 27[,dinding detektor
terhadap kinerja alat. Parameter-parameter
berbentuk setengah bola yang terbuat dari
yang akan diuji adalah kesetabilan alat,
logam yang berfungsi sebagai katoda dan
efisiensi pencacahan, dan LLD (Low Limit
didalamnya terdapat sebuah kawat yang
Detection).
sangat halus yang berfungsi sebagai anoda,
untuk
mengetahui
Diharapkan diperoleh gas alir yang
(Gambar3). Gas P-l0 dialirkan secaraterus
sekecil mungkin tetapi tidak berpengaruh
menerus ke dalam detektor selama pen-
terhadap kinerja alat, yaitu untuk meng-
cacahan, sebagai media yang akan terioni-
hemat gas P-l0.
sasi apabila ada pancaran radiasi pengion
Pecobaan dilakukan
terhadap sumber standarAm-241 sebagai dan sumber alpha maupun beta. Aliran sumber alpha, clan sumber standar Sr-90 gas diafur dengan menggunakan flowsebagaisumberbeta.
meter regulator yang sudah tersedia pada alat ill.
Gambar 3. Gambar detektoryang digunakan pacta MPC 9400 [1].
Elektroda positif (anoda) dihubungkan dengan kutub
positif
listrik,
clan
roemasuki detektor akan roengionisasi gas clan menghasilkan ion-ion positif
elektro-da negatif (katoda) dihubungkan
clan ion-ion negatif (elektron). Jumlah
dengan
pasangan ion yang dihasilkan sebanding
kutub
negatif.
Radiasi
yang
dimana: (1)
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan /iole!
Radiasi
Kaltika
dan Lingkungan
Chandra,
.14 Vesember
X
~O04
deng;m energi radiasi dan daya ionisasi
elektroda yang berlawanan, yaitu ion
gas. Ion-ion
positif.menuju
katoda
detektor tersebut akan memberikan kontri-
menuju
Selama perjalanannya
busi terbentuknya pulsa listrik
menuju anoda, elektron ini mendapat
yang
dihasilkan
didalam
ataupun
anoda.
dan elektron
arus listrik. Hal tersebut di atas dapat
tambahan
terjadi bila terdapat cukup medan listrik
mampu menghasilkan proses ionisasi
diantaradua elektroda[2].
tambahan
raJa penelitian llri akan dilakukan
energi
kinetik
membentuk
clan
sehingga
elektron
sekunder. Proses penggandaan
atau
percobaan perubahan laju aliran gas mulai
pelipat gandaan elektron karena ionisasi
dari 40 cc/ menit sampai dengan 160 cc/
di dalam gas di bawah pengaruh medan
menit, dengan peningkatan setiap10 cc/
listrik disebut multipikasi
menit.
muatan listrik
gas. Jumlah
total yang dihasilkan
dalam proses tersebut adalah : 11.2.PencacahProporsional
Prinsip dasar pencacahproporsional
Q=MNeM(F/W)e
(2)
adalah apabila suatu radiasi a atau f3 mengenai detektor yang berisi gas P-I0,
M = multiplikasi gas total
maka molekul-molekul gas tersebut akan
e = muatan elektron (1,6 x 1D-19C)[3]
terionisasi sehingga menghasilkan ion-ion negatif (elektron) maupun ion-ion positif.
Proses ini terus berlaniu~ selama
Jurnlah pasangan ion positif clan elektron
elektron bebas belum terkump~l semua
yang terbentuk dapat dituliskan sebagai
pada elektroda. Proses tersebut akan
berikut:
menghasilkan keluaran dalam bentuk pulsa listrik yang sangat lemah oleh
No=E/w
karena itu diperlukan peralatan penunjang berupa penguat awal (pre-amplifier)
dimana
E = energi radiasi yang datqng (eV)
dan penguat akhir (amplifier). PuIsa-
w = energi yang diperlukan untuk
paisa Iistrik yang terbentuk kemudian
membentuk pasangan ion (eV) [3]
dihitung oleh pencacah (counter) yang kemudian
Di bawah pengaruh medan listrikyang diterapkan di dalam detektor maka ion positif clan elektron akan bergerak dengan energi kinetik
tertentu ke arah
ditampilkan
peraga, komputer
rnelalui
layar
atau printer,
yang
semuanya itu diatur oleh pengontrol (controller) yang ada di dalam sistem MPC 9400 [1].
2.
Prosiding
Presentasi
lltniah
Keselatnatan lfoteJ
Kartika
Radiasi
dan Lingkungan
Chandra,
.14 Vesember
X
~O04
III. TATA KERJA lII.l. Bahan dan Peralatan
1
persamaan:
Sumber standar Am-241
SumberstandarSr-90 A = Ao e-O,693 T{f]fl.
3. Gas P-I0
(3)
dimana
4. Pencacaha-j3 tipe MPC-9400
A = aktivitas sekarang T = waktu dari radionuklida di buat
111.2. Cara Kerja
Pencacahan sumber standar dilakukan dengan berbagai variasi laju gas alir
sampai sekarang Ao = aktifitas mula-mula T1/2 = waktu paruh radionuklida [4]
mulai dari 40 cc/ menit, sebagai setting terkecil dari pabriknya untuk alat MPC9400 mall mencacah, sampai dengan 160 ccjmenit, dengan penambahan tiap 10 ccj
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV .1. Uji Kesetabilan Alat Uji kuadrat Chi (Chi-square test)
menit. Sumber standar yang digunakan adalah Am-241169,825 Bq 2n pada tanggal 25 september 1990 dalam bentuk elektrodeposisi, d~ Sr-90 7,24 Bq pada tanggal15
rnerupakan suatu cara yang dapat dipakai untuk menguji kestabilan alat cacab. Uji kuadrat Chi
(X2) dihitung
september 1994 dalam bentuk endapan. Mula-mula aliran gas diatur menggunakan regulator, sehingga flow meter
angka 40 ccjmenit. Selanjutnya sumber standar Am-241 dimasukan ke dalam temp at sampel, menunjuk
(4)
Facia
pencacahan dilakukan selama 10 menit
dimana cacahanyang ke-i
Nj
besarnya
N
cacahan rata-
rata [5]
sebanyak 5 kali. Percobaan di atas diulangi untuk laju alir 50 cc/ menit dan seterusnya hingga laju alir 160 cc/ rnenit. Dengan cara yang sarna percobaan di atas dilakukan
Dengan menggunakan persamaan 4, maka dapat dihitu..T\gharga X2untuk masing-masing lain aliran gas seperti yang terlihat dalam Tabel1 clan Tabel2.
untuk sumber standar Sr-90.
Plislitbang
Keselamatan RadiiiSi danBiomedikll
Nliklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
352
~
Prosiding
Presentasi
llmiah ~
Keselamatan
Radiasi
IIOteJ Kartika
Chandra,
dan Lingkungan .14 Vesember
X
.20D4
Tabel1. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukan X2
Berdasarkan Tabell clan Tabel 2, jika
berada dalam batasan, sehingga dapat
dilihat dati tabel batasan Chi-square (X2) disimpulkan ba..~waperbedaan laju aliran untuk 5 kali pencacahan pada tingkat ke-
gas tidak berpengaruh terhadap keseta-
percayaan 95 % maupun 99 %, maka harga
bilan alat.
X2 untuk berbagai laju aliran gas masih
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
Radiasi
IfoteJ Kartika
Chandra.
dan Lingkungan .14 Vesember
X
:J,O04
Tabe13. BatasChi-squareX2untuk berbagai ulanganpencacahan [5]
Cb = laju cacah background(cps)
IV .2. Menentukan Efisiensi Pencacahan Untuk menghitung efisiensi pen-
A = aktivitas standar (Bq)[4]
cacahandapatdigunakan persamaan:
Ec=
Cs -Cb
Dengan menggunakan persamaan
xlOO%
A
Cs = laju cacah standar (cps)
(5)
5, dapat dihitung
efisiensi pencacahan
dimana
unhlk
tiap-tiap laju aliran gas seperti
E = efisiensi pencacahan
yarlg tersusun dalam Tabel4 clan Tabel5.
Tabe14. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukanefisiensi alpha ,
Aktifi
~R!
!!!5t~rl4~
1
40
0/004
90/24
335/78
27
2
50
0,007
90,27
335,78
27
3
60
0,008
90,21
335,78
27
4
70
0,008
90,56
335,78
27
5
80
0,004
90,83
335,78
27
6
90
0,004
90,83
335,78
27
7
100
0,004
91,22
335,78
27
8
110
0,006
91,10
335,78
27
9
120
0,009
91,67
335,78
27
10
130
0,006
91,69
335,78
27
11
140
0,005
92,15
335,78
27
12
150
0,005
92,14
335,78
27
13
160
0,003
92,62
335,78
28
alpha "aju
Keterangan
/mn cps
centimetercubicjmenit
Bq
Becqv.erel
cacalljdetik
Dari Tabel 4 clan Tabel 5, terlihat bahw
perubahan laju aliran gas bisa
2,71 +3,29I~ [l+~ t tb V .t
UD
dikatakan tidak mempengaruhi efisiensi pencacahan, baik
(6)
f,°
efisiensi pencacahan dimana LLD dalarn saWall dpm
maupun efisiensi pencacahanbeta
waktu cacah sampel (menit)
IV.3. Menentukan Low Limit Detection (Lill)
tb waktu cacahlatar (menit) Cb
alam memberikan ~ambaran ten-
E
cacah Latar (cpm) efisiensi (%)
tang masalahyang timbul dalam pengukuBerdasarkan efisiensi yang dipero-
ran aktifitas sangat rendah besaran LOIV mil Jetection (LLD) dapat menunjukkan
leh clan laju cacah latar belakang, clan
alit
dengan menggunakan persamaan (6) maka
mSJ
iari
alat cacah yang digunakan. Defi) untuk selang 30- adalah [1]
diperoleh harga LLD sebagai berikut
litban-g Keselamatan Radiasi dan-Biomedika
Nllklir-Blll1an
Tenaga Nuklir
Nasion,
355
LLD,
Prosiding
Presentasi
llmiah
Keselamatan
Radiasi
Hotel Kartika
Chandra.
dan LingkunganX .14 Vesember
20lJ4
Tabel6. Hasil perhitu'lgan LLD pencacahanalpha untuk masing-masing laju aliran gas
1
40
2
50
3 4
60
70
5
80
6
90 100 110 120 130 140 150 160
7 8 9
10 11 12 13
10 10 10 10 10 10 10
27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 28
0,24 0,42 0,48 0,48
~ 0,24 0,24
10
0,36
10 10 10
0,54
10
0,30 0,18
0,36
~
10
~
003 003 , 0,03 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 2c-
Tabel7. Hasil perhitungan LLD pencacahanbeta untuk masing-masing laju aliran gas
24,6~
10
2 3 4
40 50 60 70 -
~
5
80
10 10 10
10 10 10 10 10 1010
~ ~~
1
6
7 8 9
10 11 12 13
10
10
90 100 110 120 130 140 150 160
24,6 26,4 27,0
~
Dari Tabel 6 dan Tabel 7, terlihat
28,8~ 25,8 28,8
47 -47
0,11
46
0,11 0,11
47
.Q!}1-
46
Qd!
46 47 47 47 47 48 48 46
cc/ menit, tidak
0,11
Qt.!! 011 ,
0,12 0,12 ~
Qt.!!
011 , 0,12
terlihat adanya peru-
bahwa perubahan laju aliran gas tidak
bahan yang berarti pada tiap-tiap para-
mempengaruhi
meter yang di uji.. Oleh karena itu daTi
alpha maupunLLD
baik
LLD
untuk
untuk beta.
hasil pengujian ini di sarankan untuk
Berdasarkan pengujian parameter uji
menggunakan laju aliran gas 40 ccl memt,
kesetabilan alat, efisiensi pencacahan, clan
dengan tujuan untuk menghemat gas
LLD, dengan mengubah-ubah .laju a.liran
Plo.
gas dari 40 cc/ menit sampai dengan 160 Puslitvang
Keselamattltl Radiasi da1fBiomediKa Nuklir-Badan
Tenaga Nuklir
Nasional
356
1 3. Tenaga antara 0,11
V. SIMPULANDANSARAN
DAFTARPUSTAKA
V.1. Kesimpulan Hasil
pengujian
kesetabilan alat
dengan menggunakan uji Chi-Square menunjukan bahwa sistem pencacah MPC-9400 masih mempunyai
1
ANONIM, MPC-9400 Instruction Manual. Protean Instrument Corporation
2.
HINO, JUSHIOo, Radiation Detectors and Spectroscopy. Quantum Techno-
hasil
logy Division, Ibaraki, Japan, January
cacahan yang setabil pada berbagai laju
16,1985.
aliran gas pada tingkat kepercayaan 95
EICHHOLZ, % maupun
GEOFFREY G.,
and
99 %.
POSTON, JOHN W., Principle of
2. Hasil pengujian efisiensi pencacahan
Nuclear Radiation Detection. Am
untuk berbagai laju aliran gas tidak
Arbor Science,1979. mengalami
perubahan
yang
berarti
yaitu 27 % clan 28 % untuk alfa, clan
4. PUSPODIKORO, S. Radiasi Nuklir Pusat
46 % sampai 48 % untuk beta.
sampai 0,03 Bq untuk alia, clan antara
Atom,
Yogyakarta, Indonesia 1976
Hasil pengujian LLD untuk berbagai laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq
Penelitian
5,
SUMARGONO,
H.,
Pendahuluan
Teori Kemungkinan clan Statistika, ITB/1984.
Bq sampai 0,12 Bq untuk beta Dari seluruh pengujian dengan perubahall laju aliran gas dari 40 ccj menit sampai dengan 160 ccjmenit,
tidak
terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap parameter yang di uji, sehingga dapat disimpulkan perubahan
laju
aliran
gas
bahwa tidak
mempengaruhi kinerja alat.
V.2. SARAN-SARAN Setelah
dilakukan
pengujlan
parameter-parameter yang dapat menunjukkan
kinelja
alat, disarankan untuk
menggunakan laju aliran gas 40 ccjmenit yaitu untuk menghemat gas.
-
~5'T
