SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176
KAJIAN TEGANGAN KERJA DETEKTOR HPGe TERHADAP RESOLUSI DETEKTOR SISTEM SPEKTROMETER GAMMA Nugraha Luhur, Anto Setiawanto, Rohidi, Suhadi Pusat Reaktor Serba Guna - BATAN Gd. 31 Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang Selatan Email untuk korespondensi:
[email protected]
ABSTRAK KAJIAN TEGANGAN KERJA DETEKTOR HPGe TERHADAP RESOLUSI DETEKTOR SISTEM SPEKTROMETER GAMMA. Telah dilakukan kajian terhadap tegangan kerja detektor HPGe jenis closed end coaxial. Detektor ini telah beroperasi selama 8 tahun mulai tahun 2005. Pengujian HVPS belum pernah dilakukan. Detektor dioperasikan pada tegangan kerja atau High Voltage Power Supply (HVPS) 3000 Vdc sesuai rekomendasi pada sertifikat dengan FWHM 1,69 keV dan FWTM 3,06 keV pada energi 1332,5 keV dari sumber Co-60. Metode yang digunakan adalah dengan melihat resolusi detektor terhadap perubahan HVPS detektor dan terhadap spektrum hasil pengukuran. Dari kajian dapat diperoleh sebuah rekomendasi baru tentang tegangan operasional HVPS detektor dengan kinerja yang optimum. Rekomendasi baru tersebut harus di terapkan agar usia detektor dapat lebih panjang. Dari kajian juga dapat direkomendasikan jenis dan metoda perawatan berkala yang diperlukan untuk melengkapi kekurangan yang ditemukan agar kinerja spektrometer gamma selalu terkendali. Dari kajian yang dilakukan secara keseluruhan spektrometer gamma masih stabil dan spektrum hasil pengukuran telah memenuhi syarat statistik pengukuran yang mengikuti distribusi gauss. Nilai optimum terletak pada HVPS 2680 Vdc dengan Resolusi (FWHM) sebesar 2,02 keV dan FWTM 3,61 keV serta rerata Gaus Ratio 1.874 pada energy 1332,5 keV. Sehingga nilai HVPS sebesar 2680 Vdc dapat direkomendasikan sebagai tegangan operasional detektor saat ini karena mempunyai nilai FWHM yang paling optimum Kata kunci: Tegangan Kerja, Detektor HpGe
ABSTRACT ASSESMENT OF HIGH VOLTAGE POWER SUPLLY OF A HPGe DETECTOR TO DETECTOR RESOLUTION GAMMA SPECTROMETER SYSTEM. Assesment of the high voltage power supply of a HPGe detector closed end coaxial type has been done. This detector has been in operation for 8 years beginning in 2005. Testing on HVPS has not benn done. Detector was operated at High Voltage Power Supply (HVPS) of 3000 Vdc as recommended in the certificate with the FWHM of 1.69 keV and FWTM of 3.06 keV at 1332.5 keV energy of Co-60 source. The method used is to look at the resolution detector against both the HVPS detector changes and the spectrum measurement results. Of the study it can be obtained a new recommendation on operational HVPS detector with optimum performance. The new recommendations should be implemented so that the detector can be operated longer. From the assesment it may also be recommended periodic maintenance types and methods required to complete deficiencies found. Hence gamma spectrometer performance can still be controled. Principally it can be concluded that gamma spectrometer is still operated properly and spectrum measurement result a ditribution gauss criteria. Optimum value lies in the HVPS 2680 Vdc with Resolution (FWHM) of 2.02 keV and FWTM of 3.61 keV and a mean Gaus Ratio 1,874 at 1332.5 keV energy. So the value of HVPS for 2680 Vdc operating voltage can be recommended as a current detector because it has the most optimum FWHM values. Key word: HPVS, HPGe Detector.
STTN-BATAN
59
Nugraha Luhur, dkk
SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176 detector masih baru di rekomendasikan beroperasi pada HVPS 3000 Vdc. Pada HVPS sebesar 3000Vdc ini belum terjadi arus bocor dan mempunyai resolusi yang paling optimum. Jika detector telah beroperasi beberapa tahun, maka resolusi optimum tidak pada HVPS sebesar 3000 Vdc melainkan cenderung menurun. Untuk mengetahui seberapa besar pergeseran HVPS yang optimum maka perlu dilakukan pengujian secara berkala paling tidak setiap satu tahun sekali. Dalam tulisan ini akan di kaji tegangan operasi HVPS detektor HPGe milik Bidang Keselamatan PRSG yang telah beroperasi selama 8 tahun dan belum pernah dilakukan pengujian HVPS. Kajian dimaksudkan untuk menilai apakah tegangan operasional HVPS masih sesuai dengan spesifikasi dalam sertifikat dan masih menunjukkan kinerja yang optimum atau telah mengalami penurunan. Metode yang digunakan adalah dengan melakukan pengukuran untuk melihat resolusi detektor terhadap perubahan HVPS detektor dan terhadap spektrum hasil pengukuran. Dari kajian dapat diperoleh sebuah rekomendasi baru tentang tegangan operasional HVPS detektor dengan kinerja yang optimum. Rekomendasi baru tersebut harus di terapkan agar usia detektor dapat lebih panjang. Dari kajian juga dapat direkomendasikan jenis dan metoda perawatan berkala yang diperlukan untuk melengkapi kekurangan yang ditemukan agar kinerja spektrometer gamma selalu terkendali.
PENDAHULUAN Pusat Reaktor Serba Guna (PRSG) mempunyai spektrometer gamma yang pengoperasiannya menjadi tanggung jawab subbidang Pengendalian Daerah Kerja (PDK). Alat tersebut terletak di laboratorium spektrometri gamma Bidang Keselematan dan dipergunakan untuk menunjang analisis data-data keselamatan radiasi PRSG. Detektor yang digunakan adalah detektor germanium kemurnian tinggi (High-Purity Germanium, HPGe) jenis closed end coaxial dengan effisiensi 10 %. Detektor ini dipergunakan sejak tahun 2005 (telah beroperasi selama 8 tahun), sebelumnya menggunakan jenis detektor yang sama tetapi telah mengalami kerusakan. Detektor dioperasikan pada tegangan kerja atau High Voltage Power Supply (HVPS) 3000 Vdc sesuai rekomendasi pada sertifikat dengan FWHM 1,69 keV dan FWTM 3,06 keV pada energy 1332,5 keV dari sumber Co-60. HVPS pada spektrometer gamma berfungsi untuk memberikan (mensuplai) tegangan tinggi pada detektor agar terjadi medan listrik (reserve biased) sehingga terbentuk daerah intrinsik (depletion region) pada detektor. Radiasi gamma yang berinteraksi dengan detektor HPGe pada daerah intrinsik akan terbentuk electron dan hole (ion negative/electron dan ion posistif/hole). Oleh karena pengharuh medan listrik dari HVPS detektor maka electron (ion negatif) akan bergerak menuju elektroda positif dan hole (ion positif) akan bergerak menuju elektroda negatif sehingga dapat mengahsilkan beda potensial (pulsa listrik) yang dapat diamati oleh panca indera manusia.1] Setiap detektor Hp Ge mempunyai HPVS yang berbeda. Rekomendasi tegangan operasional HVPS detektor pada umumnya tertuang pada sertifikat spesifikasi detektor. Besarnya tegangan operasional HVPS detektor yang direkomendasikan biasanya dibawah batas tegangan maksimum detektor. Apabila detektor dioperasikan pada daerah tegangan maksimum maka pada detektor akan terjadi arus bocor (leakage curret) dan dapat berakibat detektor rusak. Pada saat detektor masih baru HVPS yang di rekomendasikan merupakan daerah opersional HVPS yang paling optimum, yaitu pada tegangan kerja yang jauh dari arus bocor dan menghasilkan resolusi detektor yang paling baik. Resolusi detektor adalah kemampuan detektor untuk membedakan dua puncak energi radiasi gamma yang berdekatan. Ukuran resolusi detektor dinyatakan dengan lebar setengah tinggi maksimum spektrum yang sering ditulis sebagai FWHM (Full Width Half Maximum). Sebagai fungsi waktu operasi detektor, kemampuan detektor akan menurun. Sebagai gambaran apabila pada saat
Nugraha Luhur, dkk
TEORI A.
Spektrometer Gamma Spektrometer gamma adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk melakukan analisis zat radioaktif yang memancarkan radiasi gamma. Setiap radionuklida mempunyai tenaga tertentu dan bersifat spesifik. Hal ini digunakan sebagai dasar dalam analisis secara kualitatif. Analisis secara kuantitatif dilakukan berdasarkan nilai cacahan dari spektrum yang dipancarkan. Sebelum digunakan dalam pengukuran, terlebih dahulu sistem spektrometer gamma dikalibrasi dengan sumber standar untuk menentukan hubungan antara nomor salur dan energi gamma (keV). Agar dapat mengidentifikasi isotop radioaktif, spektrometer gamma dilengkapi dengan suatu perangkat lunak untuk kalibrasi dan mencocokkan puncak- puncak energi foton (photo peak) dengan suatu pustaka data nuklir. Spektrometer gamma terdiri dari detektor HPGe beserta Pre-amplifier, modul elektronik HVPS, Modul elektronik Amplifier dan sebuah interface (modul elektronik) yang disebut Analog Digital Converter - Multi Channel Analyzer (ADCMCA). Saat ini rangkaian elektronik, catu daya
60
STTN-BATAN
SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176 tegangan tinggi (HVPS) dan rangkaian ADC-MCA dipasaran telah dibuat secara terintegrasi pada onboard slot komputer.
SistemSpektroskopy: Maestro-32 MCA emulator for Microsoft Windows 98, 2000. NT, and XP
tegangan tinggi searah (Direct Current, DC) untuk memberikan (mensuplai) tegangan tinggi pada detektor agar terjadi medan listrik (reserve biased) sehingga terbentuk daerah intrinsik (depletion region) pada detektor. Pada prinsipnya modul elektronik HVPS terdiri dari bagian osilator, driver, trafo tegangan tinggi, tegangan regulasi/tegangan referensi, penyearah, pengganda tegangan, dan penguat arus untuk indikator penunjuk. Radiasi gamma yang berinteraksi dengan detektor HPGe pada daerah intrinsik akan terbentuk electron dan hole (ion negatif/electron dan ion posistif/hole). Oleh karena pengharuh medan listrik dari HVPS detektor maka electron (ion negatif) akan bergerak menuju elektroda positif dan hole (ion positif) akan bergerak menuju elektroda negatif sehingga dapat mengahsilkan beda potensial (pulsa listrik). Luas daerah intrinsik pada detektor dipengaruhi oleh medan listrik yang berasal dari sumber tegangan tinggi (HVPS). HVPS pada daerah kerja detektor merupakan daerah opersional HVPS yang paling optimum, yaitu pada tegangan kerja yang jauh dari arus bocor (leakage curret) dan menghasilkan resolusi detektor yang paling baik. Apabila detektor dioperasikan pada daerah tegangan maksimum maka pada daerah intrinsik detektor akan terjadi arus bocor dan dapat berakibat detektor tidak dapat lagi mendeteksi radiasi gamma atau dengan kata lain detektor sudah tidak mempunyai daerah intriksik. Untuk menjaga daerah intrinsik pada detektor tetap berada pada kondisi yang optimum maka perlakuan pemberian HVPS ke detektor harus selalu terkendali. Sebagai fungsi waktu unjuk kerja detektor dapat menurun. Penurunan unjuk kerja dapat dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu: pada detektor terjadi perubahan suhu yang drastis misalnya kehabisan pendingin nitrogen cair dan langsung diisi kembali Suplai tegangan tidak stabil biasanya berasal dari tegangan yang tidak stabil dari PLN sementara sistem spektrometer tidak dilengkapi dengan peralatan penstabil tegangan Pemberian HVPS pada detektor dilakukan tidak secara bertahap atau dengan kata lain menaikkan HVPS terlalu cepat. Suplai dari HVPS mati dan hidup secara mendadak sementara sistem spektrometer tidak dilengkapi dengan peralatan pengaman tambahan, sehingga detektor dapat langsung menerima HVPS yang tinggi.
Power Supply: Mini Bin dan Power Supply ORTEC 4001M Amplifier TENNELEC TC 244 High Voltage TENNELEC TC 950
Gambar 1. Sistem Spektrometer Gamma PRSG
B.
Detektor HPGe Pada prinsipnya detektor radiasi adalah sebagai media pengubah (tranducer) radiasi menjadi pulsa listrik agar dapat diamati oleh panca indera manusia. Detektor germanium kemurnian tinggi (High-Purity Germanium, HPGe) merupakan detektor zat padat dengan bahan dasar semikonduktor. Bahan semi konduktor adalah bahan yang mempunyai elektron terluar (elektron valensi) berjumlah 4 buah. Bahan yang mempunyai elektron valensi 4 dan dapat di pergunakan sebagai bahan detektor radiasi adalah Germanium (Ge) dan Silikon (Si). Detektor HPGe banyak dipergunakan dalam spektrometri gamma karena mempunyai resolusi paling baik untuk periode saat ini. Resolusi detektor HPGe berkisar antara 1,8 keV sampai dengan 2,2 keV pada energi 1332,50 keV.1] Detektor semi-konduktor kemurnian tinggi seperti detektor HPGe mempunyai daerah depletion region (daerah intrinsik). Resolusi detektor HPGe dapat selalu berada pada kondisi optimum apabila detektor berada pada suhu yang rendah. Untuk menjaga hal tersebut detektor HPGe di letakan pada sebuah tabung yang berisi nitrogin cair yang berfungsi untuk menjaga agar ditektor selalu pada suhu yang rendah. Apabila terdapat radiasi gamma yang masuk ke dalam daerah intrinsik ini maka akan terbentuk pasangan electron (ion negatif) dan hole (ion positif). Oleh karena pengaruh medan listrik dari HVPS maka electron akan bergerak menuju ke elektroda positif dan hole akan bergerak menuju ke elektroda negatif. Pada ujung-ujung elektroda akan terjadi perubahan beda potensial yang menghasilkan pulsa listrik. Tinggi amplitudo pulsa yang dihasilkan sebanding dengan tenaga foton gamma yang berinteraksi dengan detektor. Pulsa yang dihasilkan langsung diterima oleh penguat awal (Pre-Amplifier) jenis peka terhadap muatan yang melekat pada detektor.
Hal tersebut dapat menurunkan unjuk kerja detektor HPGe sehingga daerah kerja HVPS detektor tidak lagi pada daerah kerja yang semestinya dan cenderung mengalami penurunan.
C.
High Voltage Power Supply (HVPS) High Voltage Power Supply (HVPS) merupakan rangkaian elektronik yang menghasilkan
STTN-BATAN
61
Nugraha Luhur, dkk
SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176 yang masih dapat diterima adalah 2 2]. Apabila nilai Gauss Ratio lebih besar dari pada 2 maka sistem spektrometer gamma secara hardware perlu diperiksa lebih teliti mulai dari HVPS, Amplifier dan ADC-MCA. Nilai FWHM dan FWTM di tentukan pada energi 1332,5 keV dari sumber Co60. Dan sebagian besar program pengolah data dari sistem spektrometer telah dapat menampilkan nilai FWHM dan FWTM ini secara otomatis di dalam layar monitor.
D.
Resolusi Detektor Resolusi detektor adalah kemampuan detektor untuk membedakan dua puncak energi radiasi gamma yang berdekatan. Ukuran resolusi detektor dinyatakan dengan lebar setengah tinggi maksimum spektrum yang sering ditulis sebagai FWHM (Full Width Half Maximum). Ilustrasi FWHM ditunjukkan pada Gambar 2 di bawah ini. C CACAH
METODOLOGI
G
F E
A
D
Secara keseluruhan penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, antara lain: setting peralatan, kalibrasi energi, pengukuran sumber Co60 dengan variasi HPVS, analisa pengukuran dan analisa resolusi energi yang optimum.
B TENAGA
Gambar 2. Ilustrasi penentuan FWHM
A.
Setting Peralatan Perangkat spektrometer gamma yang digunakan terdiri sebuah detektor semikonduktor HPGe model closed end coaxial dengan preamplifier yang langsung terangkai pada detektor sehingga dapat mengurangi gangguan pulsa yang timbul. Perangkat tersebut dirangkai dengan sebuah modul elektronik HVPS model TC-950, modul elektronik Amplifier model TC-244 kemudian dihubungkan ke rangkaian ADC-MCA model TRUMP PCI 8K yang telah pasang pada slot sebuah PC (Personal Computer). Pengaturan Amplifier yaitu Shaping Time diatur pada 4 µs, BLR (Base Line Restorer) pada posisi auto, dan PUR (Pile Up Rejection) pada posisi off. Jarak sumber ke detektor diatur pada jarak 10 Cm karena aktivitas sumber pada saat dipergunakan sebesar 0.3 µCi dengan jarak 10 Cm waktu koreksi waktu mati di bawah 3 % 2]. Tegangan kerja pada modul elektronik HVPS dioperasikan dengan polaritas positif dan dinaikkan secara bertahap kemudian dilakukan pencacahan dan dengan mengamati nilai FWHM dan FWTM. Waktu pencacahan ditentukan selama 1800 detik, dengan waktu tersebut diharapkan data pengukuran yang diperoleh telah memenuhi syarat statistik pengukuran.
Apabila sebuah spektrum puncak energi gamma ditarik garis vertikal pada ujung puncak (C) memotong garis yang menghubungkan kedua kaki spektrum (AB) di D maka CD adalah tinggi maksimum. Jika E adalah titik pertengan CD dan garis FG adalah garis horizontal yang melalui titik E maka panjang garis FG dinamakan FWHM. Biasanya FWHM dinyatakan dalam satuan keV. Resolusi suatu detektor adalah fungsi energi sinar gamma. Makin tinggi energi sinar gamma makin rendah resolusi detektor atau semakin lebar FWHM. Ukuran FWHM detektor secara konvensi internasional di tentukan pada energi 1332,5 keV dari sumber Co-60. Sebagian besar program pengolah data dari sistem spektrometer telah dapat menampilkan nilai FWHM ini secara otomatis di dalam layar monitor. E.
Gauss Ratio
Untuk melihat apakah bentuk spektrum berbentuk Gaussian harus dinilai dengan Gauss Ratio. Bentuk Gaussian adalah bentuk spektrum puncak energi sebagai akibat proses random radiasi yang tunduk pada kaidah statistik dengan fungsi agihan normal yang dikenal banyak orang dengan istilah bentuk Gaussian. Sedangkan Gauss Ratio adalah suatu nilai yang menunjukkan bentuk puncak energi spektrum telah mengikuti bentuk Gaussian. Parameter ini ditentukan dengan membandingkan lebar puncak pada sepersepuluh tinggi puncaknya yang dikenal istilah FWTM (Full Width Tenth Maximum) terhadap nilai FWHM. Ilustrasi nilai FWTM seperti pada ilustrasi nilai FWHM, yaitu apabila pada FWHM merupakan nilai lebar pada setengah puncak kalau FWTM merupakan nilai lebar pada sepersepuluh puncak. Nilai Gauss Ratio ideal bernilai 1,823 sedangkan untuk spektrum dari sistem spektrometer gamma
Nugraha Luhur, dkk
B.
Kalibrasi Energi
Kalibrasi energi menggunakan sumber standar Ba-133, Cs-137 dan Co-60 yang sudah diketahui parameter fisisnya seperti energi gamma dan intensitas. Untuk kalibrasi energi digunakan pada energi 81 keV, 356.01 keV, 661.67 keV, 1773,22 keV dan 1332,5 keV. Coarse Gain Amplifier disetel pada posisi 20 dan Fine Gain Amplifier disetel pada posisi 11,56. Penyetelan Amplifier ini dibuat sedemikian rupa sehingga puncak energi Co-60 1332,5 keV berada pada
62
STTN-BATAN
SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176 nomor Channel 1332 untuk memudahkan pengontrolan pada layar monitor. Sedangakan energi 81 keV dari sumber Ba-133 diatur pada nomor Channel 81 menggunakan fasilitas ADCZERO yang telah tersedia di software MCA MAESTRO-32. Dari ke lima energi dapat dibuat kurva energi fungsi nomor Channel.
interval 100 Vdc. Kenaikan HPVS dihentikan jika nilai FWHM ada kecenderungan naik. D.
Analisis Pengukuran Pengukuran untuk masing-masing tahapan variasi perubahan HVPS dilakukan sebanyak 20 kali pengukuran. Data ini diperlukan untuk menilai apakah pada kondisi tersebut telah memenuhi syarat statistik pengukuran. Data tersebut dipergunakan untuk mengamati kestabilan pengukuran melalui pengamatan posisi channel pada energy 1332.50 keV, nilai FWHM dan nilai FWTM.
C.
Pengukuran sumber Co-60 Pengukuran sumber Co-60 di fokuskankan pada energi 1332,5 keV dan dengan waktu pencacahan selama 1800 detik. Penyetelan waktu pencacahan menggunakan live time sehingga waktu mati detektor (dead time) dapat terkoreksi secara langsung. Dari pengukuran diperoleh data spektrum kemudian dilakukan analisis untuk memperoleh data pencacahan spektrum energi 1332,5 keV, nilai FWHM, nilai FWTM dan posisi no channel puncak pada energi tersebut. Data pencacahan spektrum yang diperoleh dari pengukuran sumber tersebut di atas adalah luas spektrum pada puncak energi gamma 1332,5 keV. Pengukuran dilakukan dengan variasi HVPS mulai 500 Vdc bertahap naik dengan
HASIL DAN PEMBAHASAN Dari data penelitian diperoleh hasil berupa spektrum pencacahan. Spektrum pencacahan ini harus diolah ke dalam angka yang dapat menginformasikan jumlah cacahan, nilai FWHM, nilai FWTM dan informasi lainnya karena pada program software MAESTRO 32 belum dapat menampilkan informasi tersebut secara otomatis. Contoh pengolahan data spectrum dikonversi ke dalam angka ditunjukkan pada Tabel 1 dan Gambar 3.
Gambar 3. Contoh Spektrum hasil pengukuran dan data hasil pengolahan
No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
HVPS (Volt) 1 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2400 2500 2600 2630 2650 2680
Tabel 1. Data-data pengujian Rerata Rerata Rerata Channel FWHM FWTM Gaus Centroid (keV) (keV) Ratio 2 3 4 5 3.58 6.94 1.94 1332.25 3.16 6.23 1.97 1332.27 2.93 5.72 1.95 1332.25 2.82 5.39 1.91 1332.31 2.74 5.25 1.92 1332.25 2.72 5.35 1.97 1332.30 2.58 4.91 1.90 1332.33 2.47 4.59 1.86 1332.31 2.31 4.26 1.85 1332.31 2.22 4.13 1.86 1332.31 2.18 3.92 1.80 1332.32 2.13 3.88 1.82 1332.33 2.04 3.67 1.80 1332.26 2.03 3.63 1.79 1332.28 2.02 3.66 1.81 1332.32 2.02 3.61 1.79 1332.31
STTN-BATAN
17 18 19 20
Uji ChiSquare 6 38.535 36.928 37.374 34.625 34.367 36.221 34.502 33.026 36.898 36.928 34.502 33.687 33.095 30.374 32.042 30.005
2700 2800 2900 3000
2.03 2.09 2.11 2.17 rerata
3.65 3.97 4.01 4.22
1.80 1.90 1.90 1.94 1.874
1332.35 1332.27 1332.33 1332.35
31.001 32.246 30.152 35.981
Gambar 3. Grafik posisi Energi 1332.5 keV
Dari data-data yang ditunjukkan pada Tabel 1 menunjukkan sistem spektrometer gamma masih stabil hal ini ditunjukkan pada kolom nomor 5 channel centroid dan Gambar 3. Kolom 5 dan
63
Nugraha Luhur, dkk
SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176 Gambar 3 menginformasikan bahwa puncak spektrum energi 1332,5 keV dari sumber Co-60 stabil berada pada nomor channel tersebut dari pengukuran secara berulang.
Vdc dengan FWHM sebesar 2.02 keV, FWTM sebesar 3.61 keV dan Gaus Ratio sebesar 1,79. Sehingga Nilai HVPS sebesar 2680 Vdc dapat direkomendasikan sebagai tegangan operasional detektor saat ini karena mempunyai nilai FWHM yang paling Optimum. Bentuk spektrum dari pengujian secara keseluruhan dapat dinilai melalui nilai Gaus Ratio pada kolom 4 Tabel 1 yang mempunyai nilai rerata sebesar 1,874. Hal ini menunjukkan bahwa spektrum yang diproses oleh sistem spektrometer gamma telah mengikuti distribusi Gauss. Jika nilai Gaus Ratio 1,874 kita bandingkan dengan rekomendasi yang diberikan oleh Ortec 2] Nilai Gaus Ratio yang masih dapat diterima yaitu sebesar 2 maka nilai rerata Gaus Ratio yang diperoleh dalam pengujian ini masih dalam batas yang masih dapat diterima. Jika hasil pencacahan di uji dengan Tabel 2 Chi-Square untuk 20 data pengukuran dengan x2 terendah sebesar 30,005 dan terbesar 38,535 yag ditunjukkan pada kolom 6 Tabel 1 berada diantara X2.050 dan X2.010 hal ini berarti bahwa data yang diperoleh mempunyai tingkat kepercayaan 90 % sampai dengan 95 %. 3].
Gambar 4. Grafik Tegangan Kerja Detektor fungsi FWHM
Dari Gambar 4 ditunjukkan besarnya nilai FWHM (Resolusi Detektor) terhadap perubahan HVPS yang menunjukkan bahwa nilai FWHM terkecil 2.02 keV terjadi pada HVPS 2650 Vdc dan 2680 Vdc. Dengan melihat nilai FWTM pada kolom 3 dan nilai Gaus Ratio pada kolom 4 maka nilai terkecilnya terjadi pada HVPS 2680 Vdc, sehingga nilai optimum terletak pada HVPS 2680
Table 2. Distribusi Chi-Square
Dari uarain diatas dapat dilihat bahwa pengujian yang telah dilakukan telah memenuhi syarat pengukuran secara spektrometri nuklir. Sehingga HPVS 2680 Vdc dengan FWHM 2.02 dan FWTM 3,61 keV yang telah diperoleh dapat dipergunakan untuk rekomendasi tegangan operasional HVPS yang baru. Jika dibandingkan
Nugraha Luhur, dkk
dengan tegangan operasional pada saat detektor baru yaitu sebesar 3000 Vdc, 2] telah mengalami penurunan. Pada tegangan kerja diatas detektor 2700 Vdc FWHM cenderung mengalami kenaikan, pada tegangan kerja 3000 Vdc nilai FWHM sebesar 2.17 keV. Hal ini menunjukkan bahwa pada tegangan kerja 3000 Vdc spektrum yang diperoleh
64
STTN-BATAN
SEMINAR NASIONAL IX SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013 ISSN 1978-0176 tidak pada kondisi yang optimum dan Jika detektor dipaksakan beroperasi tidak pada kondisi yang optimum dapat merusak daerah intrinsic yang berarti detektor dapat mengalami kerusakan. Penurunan dapat diakibatkan oleh beberapa hal seperti detektor pernah mengalami kehabisan pendingin nitrogen cair pada saat hari libur kerja sehingga pengisian noitrogen terlambat, suplai tegangan sistem spektrometer mati dan hidup dengan mendadak akibat kegagalan dari sistem catu daya listrik tak terputus PRSG. Kejadian tersebut tidak mengakibatkan detektor rusak seketika tetapi dapat menurunkan kinerja detektor. Akan tetapi jika kejadian-kejadian tersebut terjadi berulang maka dapat berakibat detektor rusak. Untuk menguragi dan menekan kejadian yang dapat mempengaruhi unjuk kerja sistem spektrometer gamma, maka telah dilakukan beberapa langkah yaitu dengan menambah pengaman pada suplai tegangan sistem spektrometer, sehingga detektor tidak menghalami kenaikan HVPS secara mendadak. Di berlakukan kartu kendali berkenaan dengan periode pengisian pendingin nitrogen cair. Dibuat petunjuk teknis dan diberlakukan pengujian HVPS secara berkala setiap satu tahun sekali. Langkah-langkah tersebut direkomendasikan untuk meningkatkan kinerja sistem spektrometer gamma dan memperpanjang usia detektor khususnya serta memperpanjang sistem spektrometer gamma saecara keseluruhan.
KESIMPULAN Dari evaluasi yang dilakukan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Tegangan kerja Detektor HPGe telah mengalami penurunan kinerja optimumnya yang pada awalnya beroperasi pada 3000 Volt dengan FWHM 1,69 keV dan FWTM 3,06 keV menjadi 2680 Vdc dengan nilai FWHM optimum sebesar 2.02 keV dan FWTM 3,61 keV.
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
3.
Susetyo, W., (1988), Spektrometri Gamma dan Penerapannya Dalam Analisis Pengaktifan Neutron, Yogyakarta, Universitas Gajah Mada Press. EG & GORTEC,”Operator’s Manual Spectrometer Gamma EG & G ORTEC ”, USA. Chatherine M.Thompson, Table of percentage points of the x2 distribution, Biometrika, Vol. 32 1941
STTN-BATAN
65
Nugraha Luhur, dkk
