TESIS SF 092006
KALIBRASI DOSIMETER FILM UNTUK PEMANTAUAN DOSIS RADIASI DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN
Betty Rahayuningsih NRP. 1108201004
Dosen Pembimbing Dr. Melania Suweni Muntini,MT
PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN FISIKA INSTRUMENTASI JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2010 i
Tesis ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Magister Sains (M.Si) di Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Oleh: BETTY RAHAYUNINGSIH NRP. 1108201004
Tanggal Ujian: 28 Januari 2010 Periode Wisuda: Maret 2010
Disetujui oleh Tim Penguji Tesis:
(Pembimbing)
1. Dr. Melania Suweni Muntini, MT. NIP. 19641229199022001
2. Dr. Darminto, M.Sc NIP. 196003031987011002
(Penguji I)
3. Dr. Yono Hadi Pramono, M.Eng NIP. 196909041992031003
(Penguji II)
Direktur Program Pasca Sarjana
Prof. Dr. Ir. Suparno, MSIE NIP. 194807101976031002 ii
KALIBRASI DOSIMETER FILM UNTUK PEMANTAUAN DOSIS RADIASI DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN
Nama Mahasiswa NRP Pembimbing
: Betty Rahayuningsih : 1108201004 : Dr. Melania Suweni Muntini, M.T
ABSTRAK Evaluasi dosimeter film dengan kurva kalibrasi dibawah filter Sn/Pb memberikan nilai dosis parsial. Dosis parsial pada masing-masing densitas selanjutnya digunakan untuk menghitung dosis total. Dengan metode ini diperoleh pembacaan dosis radiasi total tidak sama dengan dosis acuan (LMR) pada saat dilakukan interkomparasi antar laboratorium. Pada penelitian ini dibuat metode kalibrasi film yang lain yaitu dengan algoritma jaringan syaraf tiruan. Algoritma ini menggambarkan dosis radiasi total dari hasil pengklasteran densitas filter dibawah 3 (tiga) filter yaitu filter plastik, dural dan Sn/Pb. Dari Penelitian ini diperoleh 9 dosis dalam 9 klaster densitas film dengan kisaran nilai dosis antara 1,1 mSv – 10 mSv. Arsitektur jaringan syaraf tiruan untuk evaluasi dosimeter film memiliki konfigurasi 3-6-4-1 dan 3-9-4-1 dengan penyimpangan keluaran sistem dan keluaran model memiliki penyimpangan rata-rata sebesar 0.01%.
Kata Kunci : dosimeter film , JST, kalibrasi dosimeter, metode klastering, radiasi.
iii
CALIBRATION OF FILM DOSEMETER FOR RADIATION DOSE MONITORING USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORK
Student Name : Betty Rahayuningsih Student Identity Number : 1108 201 1004 Supervisor : Dr. Melania Suweni Muntini, M.T
ABSTRACT
Evaluation of film dosemeter calibration curve using the filter Sn / Pb gives partial doses. Partial dose in each subsequent filter is used to calculate the total dose. This method gained total radiation dose which is not equal to the reference dose (LMR) at which the inter laboratory comparation is performed. In this study calibration method of another film is conducted by artificial neural network algorithms. This algorithms describe the total radiation dose of the density filter cluster through 3 (three) filters, plastic, dural and Sn / Pb filters. Result from 9 dose in 9 cluster density in the film with dose range of values between 1.1 mSv - 10 mSv was obtained. Artificial neural network architecture for the evaluation of dosimeter films have 3-6-4-1 and 3-9-4-1 configurations with the output distortion and output model of the system having the average deviation of 0.01%.
Keywords : film dosemeter, Artificial Neural Network, calibration of dosemeter, clustering method, radiation.
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Tesis yang berjudul “Kalibrasi Dosimeter Film untuk Pemantauan Dosis Radiasi dengan menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Megister Sains (M.Si) di Jurusan Fisika FMIPA ITS. Sholawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi besar Muhammad SAW. Penulis sadar bahwa terselesaikannya studi S2 dan laporan Tesis ini adalah berkat bantuan berbagai pihak, untuk itu penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada : 1. Dr. Melania Suweni Muntini, M.T, selaku dosen pembimbing dan dosen wali atas bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis. 2. Dr. Darminto, M.Sc. dan Dr. Yono Hadi Pramono, selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran guna penyempurnaan laporan penulisan. 3. Drs. Suminar Pratapa,M.Sc., Ph.D selaku Kaprodi Pascasarjana Fisika. 4. Drs. Heny Faisal, M.Si. selaku Ketua Jurusan Fisika. 5. Seluruh dosen di Jurusan Fisika FMIPA ITS atas ilmu yang telah diberikan. 6. Seluruh staf di Jurusan Fisika FMIPA ITS atas bantuannya dalam membantu kelancaran studi penulis. 7. Sukendar Adam, DIM, MKes, selaku Kepala Pusat Sarana dan Prasarana Departemen Kesehatan RI yang telah memberi ijin belajar pada penulis untuk melanjutkan studi S2. 8. Ir. Choirul Wangit, M.Si suamiku dan Nida Rifda anakku tercinta, atas keikhlasan, pengertian, do’a dan semangat tiada henti yang selalu menyertai penulis. 9. Bapak, ibu serta saudara-saudaraku yang selama ini selalu memberikan dorongan semangat dan kasih sayang serta doa yang menyertai penulis.
v
10. Teman-teman Balai Pengamanan Fasilitas Kesehatan Surabaya (BPFK), atas semua dukungan dan bantuannya. 11. Teman-teman mahasiswa S-2 jurusan Fisika Angkatan 2008, Iin, Meta, Eva, Nurun, Bu Erni, Mbak Amal, Pak Hadi, Pak Iwan dan Pak Hadi atas persahabatan selama ini semoga tetap bisa berlanjut. 12. Adik-adik Laboratorium Fisika Instrumentasi, Nungki, Galih, Puji, Tomo dan Mas Adi atas semua bantuan dan kebesamaannya. Serta semua pihak yang membantu hingga terselesaikannya laporan Tesis ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan pada penulisan laporan Tesis ini sehingga saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan.
Surabaya, Januari 2010
Penulis
vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN
.............................................................................
ii
ABSTRAK
.................................................................................................
iii
ABSTRACT
.................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR .......................................................................................
v
DAFTAR ISI
.............................................................................................
vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR
.....................................................................................
ix
.................................................................................
x
........................................................................
1
……….......................................................
3
…….......................................................
3
………..........................................................
3
....................................................................
4
...............................................................
4
DAFTAR LAMPIRAN BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian 1.3 Perumusan Masalah 1.4 Batasan Masalah 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Sistematika Penulisan BAB 2 KAJIAN PUSTAKA
2.1 Efek Biologis terhadap Radiasi Pengion 2.2 Dosimeter Film
.......................................
5
.......................................................................
6
2.2.1
Proses Pembentukan Bayangan Laten
2.2.2
Evaluasi Dosimeter Film
2.2.3
Irradiator Cs-137
2.2.4 Kalibrasi Film 2.3 Analisis Klaster 2.4 Jaringan Syaraf Tiruan
..............................
8
...............................................
9
..............................................................
9
..............................................................
10
....................................................................
11
..............................................................
13
..............................................................
15
2.4.1
Fungsi Aktivasi
2.4.2
Algoritma Backpropagation vii
.............................................
16
2.4.3
Pelatihan Backpropagation
..............................................
17
........................................................
21
BAB 3 METODOLIGI PENILITIAN 3.1 Langkah-langkah Penelitian 3.1.1
Peralatan yang Digunakan
3.1.2
Pengambilan Data Kalibrasi Dosimeter Film
3.2 Analisis Klaster
................................................
21
....................
22
.......................................................................
26
3.2.1
Data Densitas Filmdari Film Interkomparasi
3.2.2
Penyusunan Algoritma Pengklasteran K-means
3.3 Perancangan Jaringan Syaraf Tiruan
....................
26
................
27
..........................................
28
3.3.1
Program Pelatihan dengan JST
.........................................
28
3.3.2
Program Pengujian dengan Jaringan Syaraf Tiruan ............
29
3.3.3
Validasi
30
.......................................................................
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengklasteran Densitas Film
........................................................
4.2 Hasil Pengklasteran Densitas Film
...............................................
4.3 Identifikasi Model Jaringan Syaraf Tiruan
....................................
4.3.1
Pengolahan Awal pada Jaringan Syaraf Tiruan
4.3.2
Pemilihan Arsitektur Jaringan
4.3.3 4.3.4
33 33 36
...............
36
.........................................
38
Hasil Proses Pelatihan
....................................................
38
Hasil Proses Pengujian
...................................................
43
......................................................................
49
KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................................
51
DAFTAR PUSTAKA
.....................................................................................
53
LAMPIRAN
.................................................................................................
55
BIOGRAFI
...................................................................................................
87
4.4 Validasi Model JST
viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Teknis dari dosismeter film ............................
8
Tabel 3.1 Data Dosis dan Densitas Film …………………………..
26
Tabel 4.1 Hasil Pelatihan Pengklasteran K-Means
33
..........................
Tabel 4.2 Hasil Pembobotan Tingkat Kemunculan Klaster untuk Dosis 1.1 mSv
.................................................................
34
Tabel 4.3 Jumlah jarak antar data ....................................................
35
Tabel 4.4 Hasil Klaster Densitas Film .............................................
35
Tabel 4.5 Data dan Target Pengenalan Klaster 1 ............................
36
Tabel 4.6 Nilai bobot jaringan hasil pelatihan untuk klaster 1 .........
41
Tabel 4.7 Hasil error Pengujian untuk klaster 1
44
ix
.............................
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penampang lintang dosimeter film emulsi
..............................
7
Gambar 2.2 Lencana dosimeter film dengan komposisi film .......................
7
Gambar 2.3 Irradiator Cs-137
......................................................................
10
Gambar 2.4 Kurva Kalibrasi
........................................................................
10
Gambar 2.5 Arsitektur Jaringan Backpropagation .......................................
14
Gambar 2.6 Grafik Fungsi Aktivasi .............................................................
15
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ...........................................................
21
Gambar 3.2 Diagram Alir Kalibrasi Film Badge ..........................................
25
Gambar 3.3 Diagram Alir Analisis Klaster ..................................................
28
Gambar 3.4 Diagram Alir Proses Pelatihan JST Propagasi Balik ................
29
Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Pengujian JST ..........................................
30
Gambar 4.1 Arsitektur JST model 3-6-4-1 ...................................................
38
Gambar 4.2 Grafik error pelatihan Klaster 1 ................................................
41
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan HasilPengujian dan Target ......................
48
Gambar 4.4 Hasil validasi antara keluaran system dan keluaran model .......
49
Gambar 4.5 Hasil Residu antara keluaran system dan keluaran model ........
50
x
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1
Data Dosis dan Densitas Film
……………………………..
55
Lampiran 2
Hasil Normalisasi densitas film
.............................................
59
Lampiran 3
Hasil Pelatihan Klastering
.......................................................
63
Lampiran 4
Hasil PembobotanTingkat Kemunculan Klaster .........................
69
Lampiran 5
Hasil Klaster Densitas Film .....................................................
75
Lampiran 6
Nilai bobot jaringan hasil pelatihan
........................................
77
Lampiran 7
Data Pengujian Klaster 1
…………………………………….
81
Lampiran 8
Hasil Error Pengujian ………………………………………..
83
Lampiran 9
Hasil Validasi Keluaran Sistem (Ys) dan Keluaran Model (Ym)
85
xi
