Daftar Isi Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Jakarta,
Teknologi Nuklir 1
ISSN : 1978-9971
12 Desember 2007
KONTROL KINERJA SPEKTROMETER GAMMA MENGGUNAKAN METODE QUALITY CONTROL CHART Noviarty, Dian Anggraini dan Rosika Kriswarini Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN ABSTRAK KONTROL
"
KINERJA
SPEKTROMETER GAMMA MENGGUNAKAN METODE QUALITY CONTROL CHART. Kontrol kinerja spektrometer gamma menggunakan metode QC Chart dilakukan dengan tujuan untuk memonitor keabsahan suatu hasil pengujian. QC Chart, diperoleh dari hasil kalibrasi energi menggunakan bahan standar Co-60, pada dua puncak energi radiasi yaitu energi 1173,24 keY dan energi ]332,50 keY. Untuk melihat kestabilan pengukuran kalibrasi energi dilakukan dengan 3 kali pengulangan pengukuran dan dalam kurun waktu 3 bulan. Hasil pengukuran pada masing-masing puncak energi berupa nilai cacahan radiasi (intensitas radiasi) dan resolusi dituangkan dalam bentuk QC Chart. Dari QC Chart tersebut dapat disimpulkan bahwa kinerja spektrometer gamma masih cukup baik dilihat dari nilai QC Chart yang berada pada daerah batas yang dibolehkan yaitu di wilayah ISD atau -I SD. Sedangkan resolusi yang diberikan dapat diterima karena berada pada daerah yang dibolehkan yaitu antaral,83 -1,95. Kata kunci ; Spektrometer Gamma, Quality Control Chart ABSTRACT PERFORMANCE CONTROL OF GAMMA SPECTROMETER BY QC CHART METHOD. Performance control of gamma spectrometer by QC Chart method for test validation. Energy calibration is done by using standard material Co-60 at 1173.24 keY and 1332.50 keY energy peaks. The calibration observation was done three replications in three months. The measurements were recorded in radiation counting and resolution. The measurement values are then represented in QC Chart. The summary performance of gamma spectrometer was validated from the chart reading, i.e. the range of acceptance must be between I and -I deviation standard. It was shown that the resolution measurement was acceptable that the value was about] .83-1.95. Key words; Gamma Spectrometer, Quality Control Chart
I. PENDAHULUAN
Bidang
Badan Tenaga (BA TAN) adalah pemerintah mempunyal
Nuklir
salah
non tugas
satu
Nasional lembaga
departemen
yang
melaksanakan
penelitian di bidang pengembangan
dan
pemanfaatan tenaga nuklir sesuai dengan peraturan
perundang-undangan
berlaku.
yang
Pengembangan
Radiometalurgi
(BPR) adalah salah satu bidang di Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BA TAN merupakan
fasilitas
uji pasca
iradiasi
yang bertugas antara lain meneliti dan mengembangkan nuklir.
teknologi bahan bakar
Untuk menunjang
penelitian
tersebut diperlukan suatu alat yang dapat menganalisis
radionuklida
yang
dihasilkan dari bahan bakar nuklir pasca
Pusat Teknologi Keselamatan
don Metrologi Radiasi - Badon Tenaga Nuklir Nasional
60
Prosiding Pertemuan dan Presentasi l/miah Fungsional Pengembangan
Teknologi Nuklir 1
ISSN : 1978-9971
Jakarta, 12 Desember 2007
radiasi.
Salah
digunakan
satu
alat
yang
untuk
radionuklida
dapa!
menganalisis
tersebut
adalah
alat
pada dua puncak
energi yaitu energi
1173,24 keY dan energi 1332,50 key[1.2]. Selanjutnya diamati besarnya intensitas
Spektrometer Gamma EG & G ORTEC
radiasi
yang
fisika
yang dihasilkan sesuai dengan puncak
Teknologi Bahan
energi yang telah ditentukan. Besarnya
terdapat
di laboratorium
kimia Pengembangan Bakar Nukl ir.
cacahan
Spektrometer Gamma merupakan alat
analisis
identifik~i
(cacahan
yang
digunakan
radionuklida
untuk
radiasi)
radiasi
dan
dan resolusi
resolusi
yang
dihasilkan diamati dalam kurun waktu tertentu
dan dituangkan dalam bentuk
QC Charts.
dengan
cara
mengamati spektrum karakteristik
yang
QC Charts adalah merupakan
ditimbulkan oleh interaksi radiasi dengan
suatu kontrol kerja yang digunakan dalarn
materi
detektor.
pengendalian
Gamma
ini detektor
Pada
Spektrometer
mutu
untuk
memonitor
digunakan
keabsahan pengujian dan kalibrasi yang
adalah detektor HPGe. Oetektor HPGe
dilakukan pada sam pel yang sarna dalam
Inl
kurun waktu tertentu.
dapat
yang
berfungsi
dengan
baik
diharapkan
jika
Pada pembuatan QC Charts ini
detektor senantiasa didinginkan
sampa!
ada 4 garis penting yang dapat ditentukan
sebagaimana
yang
temperatur -196°C, Pendinginan detektor
yaitu melalui garis pusat
ini sangat mempengaruhi umur detektor
benar yang diperoleh
yang akan berdampak pada kinerja alat,
yang
sehingga
detektor harus selalu berada
kurun waktu tertentu, garis batas yang
dalam
keadaan
pendinginan
detektor
dilakukan
sebagai nilai
dari pengukuran
berulang-ulang
dalam
dingin.
Proses
dibolehkan dibatasi pada nilai 1SO, garis
dilakukan
dalam
batas peringatan
(warning
limit) pada
dewar yang diisi dengan nitrogen cair
nilai
setiap satu kali dalam satu minggu. Untuk
(action limit) pada nilai 3S0(3)
2S0,
garis
batas
tindak
lanjut
melihat kinerja detektor berfungsi dengan baik
sesuai
dengan
spesifikasi
alat
spektrometer gamma dimonitor melalui kegiatan
kalibrasi
alat.
Kalibrasi
energi
menggunakan
Bahan:
alat Sumber
dilakukan pada
II. TAT A KERJA
gamma sumber
Pusat Teknologi Keselamatan
standar
dengan Co-60,
Standar
Co-60
digunakan
sebagai bahan untuk kalibrasi energi pada pembuatan QC Charts.
dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional
61
Prosiding Pertemuan dan Presentasi J/miah FungsiofWl Pengembangan Jakarta,
Teknologi Nuklir 1
ISSN : 1978-9971
12 Desember 2007
Perala tan:
c. Masukan nilai energi dari Co-60
Spektrometer ORTEC digunakan
Gamma
yaitu energi
EG&G
sebagai alat
d. Amati
besamya
intensitas
FWTM
dan FWHM
cacahan, Prosedur
keY dan
Energi 1332,50 keY.
ukur
energl gamma.
1173,24
Percobaan
yang
dihasilkan
pada
channel
kondisi operasi
energi 1173,24 keY dan channel
Sebelum
melakukan
pengoperaslan
energi 1332,50 keY.
peralatan
dilakukan
pengkondisian
e. Kalibrasi dilakukan dengan 3 kali
ruangan dan peralatan sebagai berikut
pengulangan dalam kurun waktu
[4].
3 bulan.
1. Penyiapan
a. Kondisi ruangan
: Suhu 2] °C,
e. Rekam data yang diberikan dalam
Humiditas 63 %. b. Dewar
peta QC Charts.
detektor
telah
terisi
nitrogen cair paling lambat 7 jam
3. Pembuatan
QC Charts
Pembuatan
sebelum operasi[4].
QC
charts
dilakukan
dengan tahapan kerja sebagai berikut[3] 2. Pengoperasian
a. Buat QC Charts dari data nilai
Pengoperasian Gamma
alat
dilakukan
rata-rata pengujian
Spektrometer dengan
tahapan
metoda
gamma
menggunakan spektrometri
kerja sebagai berikut[4]:
sebagai ordinat, dan waktu sebagai
a. Tegangan tinggi dinaikkan secara
absis.
perlahan hingga mencapai 2.8 kY
b. Masukkan
nilai
rerata
dengan cara memutar tombol HV
serangkaian
yang
pengukuran) dan gunakan sebagai
terletak
pada panel MCA
(Multi Channel Analyzer)
secara
tengah
perlahan. b. Lakukan
pengujian
dari
dari
bagan
QC
(10
kali
Charts,
kemudian buat garis batas + lSD, kalibrasi
ISD ; +2SD, -2SD
peralatan
3SD
menggunakan sumber standar Co60, dengan detik.
lama cacahan
1000
dan +3SD, -
c.
Analisis
kinerja
alat
dengan
mengamati sebaran data pad a QC Charts
Pusat Teknologi Keselamatan
don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional
62
Prosiding Perlemllan OOn Presenlasi J/miah FlIngsional Pengembangan Jakarla,
/2 Desember
ISSN : 1978-9971
III. HASIL DAN PEMBAHASAN QC
Charts
adalah
merupakan
suatu kontrol kerja yang digunakan dalam pengendalian
mutu
untuk
memonitor
keabsahan pengujian dan kalibrasi yang dilakukan pada sam pel yang sarna dalam kurun waktu tertentu. Dari pengamatan kalibrasi
Teknologi Nuklir /
2007
energi
gamma
menggunakan
sumber standar Co-60, yang dilakukan pad a dua puncak energi yaitu pada energi 1173,24 keY dan 1332,50 keY. diperoleh besarnya intensitas cacahan energi ratarata dan
10 kali pengukuran
sebesar
42484 untuk energi 1173,24 keY dan 447895.
untuk
energi
1332,50
keY
seperti yang ditunjukkan dalam Tabel I.
Tabel I. Data Pengukuran intensitas energi Co-60 22 28 18 25 23 24 26Juli 45Juni Juni Juli Juli 2007 2007 2007 41865 43928 41456 43905 47013 49268 49836 46810 49543 47005 46311 49392 49868 43602 41616 41023 rerata 43671 39036 44143 14 44501 : 47895 1332,50 keV Tanggal
1173,24 keV
rerata:
Intensitas Energi
42484
Selanjutnya dilakukan pembuatan
Juni 2007 sampai dengan
13 Agustus
garis batas yang dibolehkan, garis batas
2007 dipetakan dalam QC chart, seperti
peringatan dan garis tindakan. Kemudian
yang ditunjukankan
besar intensitas cacahan yang diperoleh
Gambar 2.
pada Gambar 1 dan
dari pengukuran Co-60 pada tanggal 14
Pusal Teknologi Keselamalan
dan Metrologi Radias; - Badan Tenaga Nuklir Nasional
63
Prosiding Perlemuan
dan Presenlasi J/miah Fungsional Pengembangan
Teknologi Nuklir I
155N : 1978-9971
/2 Desember 2007
Jakarta,
QC Charts Spektrometer Gamma Menggunakan Co60(Energi 1173.24 keV) 49000 :;
~~~~=-":-_~===_-:-_-=--:-:~~~~===~= .. I X+3SD
47000t------------------------------IX+2
~ 45000 ~ UJ 43000 J
SD
~--=--=----------------
1
X rerata
J9
'!.s
X+1SD
41000 J
_
.5
:::::f=~=-=~=~=~~=~=~=~~=~=~=-=~=~~]:::: 14-Jun
24-Jun
4-Jul
14-Jul
24-Jul
3-Aug
13-Aug
Tanggal
Gambar 1. QC Charts Spektrometer Gamma Energi 1173,24 keY
Pada
Gambar-I
QC
cacahan
intensitas energi
terlihat
bahwa
titik-titik
masih
berada
pada
Charts
1173,24 keY pengukuran daerah
dibolehkan dan pada daerah
yang
garis batas
dalam
optimal
atau
sehingga
juga
dengan
peringatan
sehingga pengisian gas nitrogen
perlu dilakukan, sedangkan jika berada di
yang dibolehkan yaitu pada daerah 1SD , demikian
batas
menunjukkan bahwa kerja detektor tidak
daerah bahwa
-1 SD
daerah
batas
tindakan
men unj ukkan
fungsi
detektor
terganggu
perlu
tindakan
perbaikan,
intensitas cacahan pada energi 1332,50
namun tindakan perbaikan dilakukan bila
ke V yang ditunjukkan pada Gambar 2.
10 titik berada berada di daerah rerata
Nilai cacahan
intensitas
energi
yang sama[3)-
berada di daerah batas yang dibolehkan menunjukan bahwa fungsi detektor cukup optimal, dan bila nilai cacahan berada
Pusal Teknologi Keselamalan
dan Melrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional
64
Prosiding Pertemuan dan Presenlasi lImiah Fungsional Pengembangan Jakarta,
Telmologi Nuklir /
ISSN: 1978-9971
/2 Desember 2007
QC Charts Spektrometer Gamma Menggunakan Co-60(Energi 1332.50 keV)
r
I
I
55000 L .. _ .. _ .. _ .._ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _ .. _.~ X+3SD ' I 53000 c I X+2SD
I j
i-------------------------------1
I
X+1SD
, I
51000" 49000
I
45000 .1 47000 i
i
I'
_
r------.----------1h , ~-------------------------;;\-----
j!
X
rerata
~!k:__
X-1SD
y
m_~
1 I
1
)(..2SD
X-3SD ::::: -L~~. ~_-.=~=.~~.=~ =~~.~_~.=~=.~;.~~.=~~~~.=~=l
14-Jun
24-Jun
4-Jul
'.
14-.Jul
24-Jul
3-Aug
13-Aug
Tanggal
Gambar 2. QC Charts Spektrometer Gamma Energi 1332,50 keY dilakukan
Selanjutnya resolusi
pengamatan spektrometer ditentukan
dari
gamma. dari
alat Resolusi
perbandingan
antara
Maximum)
yang biasa disebut dengan
Gauss ratio. Nilai Gauss ratio yang baik adalah
berkisar
dengan
2,001,2]
antara Hasil
FWTM (Full Width at Tenth Maximum)
resolusi ditunjukkan dalam
dan
Gambar 3.
FWHM
(Full
Width
at
Half
1,83
sampal
pengamatan Tabel 2 dan
Tabel 2. Data Pegukuran FWTM dan FWHM Standar Co-60 Tanggal
Pada
FWHM 5.510 1.904 FWTM Gauss 5.420 5.380 5.470 5.500 5.430 5.370 2.840 2.870 2.860 2.880 Gauss 5.390 5.260 5.280 5.300 5.360 1.914 1.910 1.953 1.879 1.913 1.921 1.853 2.790 1.889 1.895 1.913 1.923 1.885 1.871 2.760 1.894 2.770 FWHM Ratio Ratio 5.490 2.820 2.910 5.430 5.330 5.460 1.912 1.936 1.927 1.947 1.893 2.800 2.850 2.840 2.820 Energi 1173,24 keV EnerQi 1332,50 keV
Tabel
2
terJihat
bahwa
dalam
Gambar-3
Gauss
Ratio
Co-60
resolusi alat yang dihasilkan dinyatakan
bahwa nilai Gauss ratio yang diberikan
dalam Gauss ratio yaitu sekitar
masih berada pada daerah pengukuran
1,83
sampai dengan 1,95. Nilai Gauss ratio
yang dibolehkan.
yang dibolehkan yaitu an tara 1,83 sampai
pengukuran dapat diterima. Nilai resolusi
dengan 2,00, seperti yang ditunjukkan
101
Pusal Telmologi Keselamatan
akan
Sehingga keabsahan
berpengaruh
dan Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional
kepada
hasil
65
Prosiding Pertemuan Jakarta,
dan Presentasi Ilmiah Fungsional
Pengembangan
Teknologi Nuklir 1
ISSN : 1978-9971
12 Desember 2007
tidak
berdekatan. Hasil resolusi yang tidak baik
maka akan terjadi kesalahan
memberikan indikasi bahwa adanya noise
pengukuran. terpenuhi
Jika
pengukuran,
nilai
resolusi
karena resolusi merupakan suatu
kemampuan membedakan
untuk
sistem
dua puncak
yang
berasal
dan
mengganggu pengukuran
detektor
dan
1,2].
energi yang
r---------------I
I-+- E=1173.24ke~
Nilai Gaus Ratio Co-60
I
1I
1.98 ~
!~
'"1332.50
I
"lI
:X:194~ 3:' I I U. -
I
~ •••••
1
1.9
I
3:
!
u.
1.86 ~ i
1.82
L!
--------.-----
22-Jul
27-Jul
6-Aug
1-Aug T aoggal
Gambar 3. Gauss Ratio pengukuran Co-60
IV. KESIMPULAN
SARAN
Pada pelaksanaan spektrometer Charts
kontrol kinerja
gamma menggunakan
dapat
pengukuran
disimpulkan
yang
dilakukan
QC
bahwa dapat
diterima dilihat dan nilai QC Charts yang berada
pada
daerah
batas
dibolehkan yaitu pad a daerah
pengukuran
memonitor pengujian
keabsahan
maka sebaiknya
kontrol kerja dengann menggunakan
QC
Charts dilakukan secara terus menerus secara periodik.
yang
I SD atau -I
SD. Sedangkan resolusi yang diberikan juga dapat diterima karena berada pada daerah yang dibolehkan yaitu 1,83 - 1,95.
Pusat Teknologi Keselamatan
Untuk
DAFT AR PUST AKA 1. HENDRIY ANTO H.T., metri Gamma ", Pelatihan Laboratorium Analisis Neutron, Pusdiklat SA TAN,
don Metrologi Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional
"SpektroPenyelia Aktivasi 2003
66
Prosiding Pertemuan dnn Presentasi llmiah Fungsional Pengembangan Jakarta.
Telmologi Nuklir
2. WIBOWO, L.N, "Analisis Perpforma Spektrometer Gamma EG&G ORTEC". Urania Buletin Triwulan Daur Bahan Bakar Nuklir ISSN 08524777 Vol.12 No.! Januari 2006
2. Penanya:
Manua! 4. ANONlM, "Operator's G Spectrometer Gamma EG ORTEC ", Tennesse, USA.
Pertanyaan : I.
Apakah untuk menentukan QC Charts harus menggunakan Co60, apakah tidak bisa digunakan Co-57 atau sumber standar yang lain yang energinya rendah?
2.
Apakah kerugiannya bila menggunakan sumber standar selain dari Co-60 untuk QC Charts?
&
Jawaban Tanya Jawab : Pratiti MF.
].
Tidak, bisa juga standar lain.
2.
Tidak ada kerugiannya, bisa saja dilakukan.
(pRR -BA TAN) 1. Kenapa kontro! kinerja menggunakan bahan standar Co60 yang hanya mempunyai 2 puncak energi, sementara ada bahan standar lain misa! Ba-133 yang mempunyai 4 puncak energi?
3. Penanya:
1.
Kenapa sumber stanadar hanya dipakai Co-60 energi ]] 73 dan 1332 keY, sedangkan dalam pengukuran MCA sebenarnya akan dijumpai energi yang rendah? Apakah dilakukan juga pengukuran QC Charts uotuk energi rendah seperti Co-57 atau Ba-133?
2.
Berapa lama data tersebut berlaku?
(PTBN - BAT AN)
2. Selama ini belum.
Pusat Teknologi Keselamatan
dnn Metr%gi
Yayan Tahyan
Pertanyaan :
: Noviarty
Untuk me!akukan kalibrasi energi cukup dilakukan pada 2 titik energi, karena ini hanya untuk mengka!ibrasi alat dan melihat unjuk kerja alat tersebut pada daerah energi tersebut. Bisa digunakan standar lain seperti Eu152 atau standar lainnya.
menggunakan
(PRR -BATAN)
2. Apakah pernah dicoba dengan menggunakan standar terse but dan bagaimana hasi! terhadap control chartnya?
I.
: Noviarty (pTBN - BAT AN)
Pertanyaan :
Jawaban
Nazaroh (PTKMR -BAT AN)
3. PUDJIASTUTI, U., "Pengendalian Mutu untuk laboratorium sesuai ISO/IEC 17025- 2005" Jakarta 2005
1. Penanya:
J
ISSN : 1978-9971
12 Desember 2007
Jawaban
QC
Charts
: Noviarty (PTBN - BAT AN)
I. Kita dapat menggunakan sumber standar lain tergantung dari sampel yang akan diukur, tetapi di pusat kami sering digunakan untuk mengukur uranium yang mempunyai energi cukup dikalibrasi dengan standar Co-60.
Radiasi - Badnn Tenaga Nuklir Nasiona/
67
Prosiding Per/emuan dan Presentasi J/miah Fungsional Pengembangan Jakar/a,
Teknologi Nuklir J
ISSN : 1978-9971
12 Desember 2007
2. QC Cahrts dapat diberlakukan sampai adanya tindakan action limit, jadi setelah dilakukan tindakan perbaikan maka QC Cahrts diperbaiki. 4. Peoaoya:
Wahyudi ( PTKMR-BA T AN) Pertaoyaan : I.
Selama pengukuran ada peluruhan, bagaimana dengan pengaruhnya terhadap QC Charts?
2. FWHM adalah lebar setengah dari tinggi puncak, sedangkan FWTM adalah lebar sepersepuluh tinggi puncak, sehingga data FWHM < FWTM, Bagaimana dengan data di Tabel QC Charts? Jawaban I.
: Noviarty (PTBN - BAT AN)
Pembuatan QC Charts menggunakan sumber standar yang waktu peluruhannya panjang. Jika untuk melakukan pengukuran suatu sampel, kita membuat sumber standar baru untuk pembuatan kurva kalibrasi standar.
2. Perhitungan Gauss Ratio dilakukan dengan menggunakan perbandingan FWHM dan FWTM, sehingga FWHM dibagi FWTM berkisar 1,83 sampai 2,00. Nilai Gauss Ratio menggambarkan nilai resolusi yang dipengaruhi oleh kinerja detektor.
Daftar Isi Pusa/ Teknologi Keselama/an
dan Metrologi
Radiasi - Badan Tenaga Nuklir Nasional
68
