Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut Laboratorium Radiasi PERCOBAAN R2 EKSPERIMEN RADIASI β DAN γ Dosen Pembina : Drs. R. Arif Wibowo, 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 Terdapat tiga jenis peluruhan radioaktif, yakni peluruhan partikel alfa, beta, dan gamma. Telah dilakukan Eksperimen Radiasi β dan γ yang bertujuan untuk mempelajari spektrum energi radiasi dan menentukan energi puncak radiasi β dan γ. Eksperimen dilakukan menggunakan inti Na-22 sebagai sumber radiasi partikel beta positif atau positron dan inti Sr-90 sebagai sumber radiasi partikel beta atau elektron. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh bahwa pada proses peluruhan Na-22 menjadi Ne-22 didapat energi partikel beta positif sebesar
dengan resolusi 8,2143%. Sedangkan pada
proses peluruhan Sr-90 menjadi Y-90 dihasilkan partikel beta dengan energi sebesar dengan resolusi 375%. Pada percobaan kali ini, tidak dilakukan pengambilan data untuk sumber radiasi gamma. Kata kunci : beta, beta positif, elektron, energi, gamma, partikel, peluruhan, positron, resolusi, spektrum atas dan ambang bawah dari alat pencacah
1. METODE PENELITIAN Pada eksperimen kali ini, praktikan
tersebut. Hanya saja MCA terdiri dari
mencoba mempelajari spektrum radiasi β
beberapa komponen yang lebih rumit
dan γ dengan menggunakan MCA (Multi
dibandingkan dengan SCA. Selain itu,
Channel Analyzer) yang memiliki prinsip
MCA juga dapat membuat spektrum
kerja hampir sama dengan SCA (Single
radiasi-β dan radiasi-γ secara sekaligus
Channel
karena memiliki pencacah lebih dari 1
mencacah
Analyzer) pulsa-pulsa
yakni yang
dengan tinggi
saluran.
amplitudonya tidak melebihi dari ambang 1
Dalam
eksperimen
dilakukan, praktikan
yang
telah
menyiapkan
2. DATA DAN ANALISIS
dan
(terlampir)
mensetting alat-alat yang akan digunakan dalam eksperimen ini. Setelah selesai kami
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
menyiapkan bahan atau unsur radioaktif
Resolusi merupakan salah satu
yang akan dicacah yakni Co-60,Sr-90 dan
parameter penting pada pencacahan radiasi
Na-22. Dalam pencacahan unsur radioaktif
menggunakan detektor. Resolusi atau daya
ini harus dilakukan secara berurutan agar
pisah
tidak terjadi kesalahan pengambilan data.
kemampuan detektor untuk membedakan
Unsur yang pertama adalah Co-60 yang
spektrum dengan energi yang berbeda-
kemudian
detektor
beda. Sehingga semakin besar resolusinya,
Setelah
semakin baik kinerja detektor tersebut
sintilator
diletakkan (Leybold
pada
559
90).
selesai, komponen komputer dihidupkan dan
program
MCA yang ada
energi
radiasi
menunjukkan
dalam membedakan spektrum.
pada
Pada eksperimen kali ini, sumber
komputer diaktifkan. Untuk memperolah
radiasi Co-60 digunakan sebagai kalibrator
spektrum radiasi bahan, power supply
untuk menentukan spektrum terbaik yang
dinyalakan dan ditentukan tegangannya
ditandai
sehingga program MCA dapat membaca
(mendekati 100%). Berdasarkan analisis
spektrum radiasi yang dikeluarkan oleh
data, didapat :
dengan
tingginya
resolusi
bahan. Dalam hal ini tegangan yang digunakan
adalah
825
Volt.
Setelah
HV (Volt)
Resolusi
MCA
650
733,3%
spektrum
700
270,6%
750
20,00%
800
10,96%
dibuat grafik. Dari data grafik yang
825
189,6%
didapatkan, nantinya akan dibandingkan
850
168,4%
tegangan dijalankan
ditentukan, dan
program
didapatkan
Sumber
radiasi dari Co-60 yang kemudian setiap
Co-60
nilai cacahan disimpan datanya untuk
dengan spektrum radiasi bahan yang lain. Setelah pengambilan data dari Co-60
Maka yang dipakai sebagai spektrum
selesai, berikutnya adalah Na-22 dengan
kalibrator adalah sumber Co-60 dengan
langkah-langkah yang sama seperti yang
HV 850 Volt. Persamaan regresi linear
dilakukan pada Co-60. Begitupun dengan
yang diperoleh adalah
Sr-90.
; dengan y adalah energi, dan x 2
adalah nomor kanal. Persamaan inilah
sekurang-kurangnya,
maka penciptaan
yang selanjutnya akan digunakan sebagai
elektron sangat mungkin terjadi.
patokan untuk mencari energi awal (E 0) peluruhan inti yang lain. a. Peluruhan beta (β) Sinar beta (β) merupakan radiasi partikel yang bermuatan negatif. Sinar partikel beta merupakan elektron yang
Grafik distribusi energi partikel beta
berasal dari inti atom. Energi sinar ini
(absis : energi kinetik, ordinat : jumlah elektron)
sangat bervariasi, selain itu memiliki daya tembus yang lebih besar dibandingkan
Sr-90, HV 825 Volt
dengan sinar partikel alfa, tetapi daya 3000
peng-ion-nya lebih lemah. Sinar beta sangat energik dan dapat menembus
2000
sampai 300 cm dalam udara.
1000
Dalam proton
peluruhan beta, sebuah
berubah
menjadi
inti
0 0
atau
200
400
-1000
sebaliknya. Jadi Z dan N masing-masinng
Grafik distribusi energi partikel beta Sr-90
berubah satu satuan, tetapi A tidak
(absis : energi kinetik, ordinat : jumlah elektron)
berubah. Pada peluruhan beta, yang paling utama adalah sebuah netron meluruh menjadi
sebuah proton
sebuah
unsur radioaktif yang memancarkan radiasi
elektron. Ketika proses peluruhan ini
beta pada proses peluruhannya menjadi
pertama kali dipelajari, partikel yang
inti 10Ne22. Pada proses peluruhan beta ini,
dipancarkan
beta,
dihasilkan suatu partikel beta positif (+1β0)
kemudian baru diketahui bahwa partikel
atau disebut sebagai positron (e +). Reaksi
itu
peluruhan yang terjadi adalah :
adalah
dan
Unsur 11Na22 merupakan salah satu
disebut partikel elektron.
Elektron
yang
dipancarkan pada peluruhan beta bukanlah elektron
kulit
atom
dan juga
11Na
22
10Ne
22
+ +1β0 + υe
bukan
e+ adalah elektron positif atau positron
elektron yang semula berada dalam inti.
yang merupakan antipartikel dari elektron.
Tetapi elektron ini diciptakan oleh intidari
Positron memiliki massa sama dengan
energi yang ada. Jika ada beda energi diam
elektron, tetapi memiliki muatan elektrik 3
yang berlawanan.
Apabila
positron
Sedangkan
berdasarkan
analisis
bertemu dengan elektron, keduanya akan
data pengamatan diperoleh bahwa nilai
bergabung
dan
energi puncak positron dari peluruhan Na-
dinamakan
anhilasi.
berubah
musnah.
menjadi
Proses
Energi
ini
keduanya
22
gelombang
sebesar
sehingga
persentase kesalahan hitung adalah sebesar
elektromagnetik.
17,16%. Resolusi atau daya pisah energi radiasi untuk unsur Na-22 diperoleh sebesar 8,2143%. Selain
11Na
22
, unsur lainnya yang
juga menghasilkan partikel beta dalam proses peluruhan adalah
38Sr
90
. Reaksi
peluruhannya adalah sebagai berikut : 38Sr
90
90 39Y
+ -1β0 +υe
Grafik distribusi energi positron
Berdasarkan
(absis : energi kinetik, ordinat : jumlah positron)
literatur,
energi
kinetik positron hasil peluruhan Na-22 diperoleh dari :
Na-22, HV 825 Volt 400 300 200 100 0 -100
0
200
400
Sedangkan
Grafik distribusi energi positron Na-22
literatur,
analisis
data pengamatan diperoleh bahwa nilai
(absis : nomor kanal, ordinat : jumlah cacahan)
Berdasarkan
berdasarkan
energi puncak elektron dari peluruhan Sr90
energi
sebesar
sehingga
persentase kesalahan hitung adalah sebesar
kinetik positron hasil peluruhan Na-22
87,29%. Resolusi atau daya pisah energi
diperoleh dari :
radiasi
untuk
unsur
Sr-90
diperoleh
sebesar 375%. Satu hal yang menarik, karena partikel
beta
bermuatan
listrik
dan
bergerak dengan kecepatan tinggi, apabila 4
melintas dekat inti atom, maka gaya
4. KESIMPULAN
elektrostatik inti menyebabkan partikel
1.
11Na
22
merupakan
inti
yang
beta membelok dengan tajam. Peristiwa ini
memancarkan partikel beta positif atau
partikel beta kehilangan energinya dengan
positron
dalam
memancarkan gelombang elektromagnetik
menjadi
inti
yang
analisis data, energi puncak positron
dikenal
sebagai
sinar-X
Bremsstrahlung.
proses
10Ne
22
.
peluruhan Berdasarkan
yang dihasilkan adalah dengan persentase kesalahan 17,16%.
b. Peluruhan gamma (γ)
Daya pisah energi radiasi Na-22
Sinar gamma (ɤ) adalah bentuk
sebesar 8,2143%.
radiasi elektromagnetik yang berenergi
2.
38Sr
90
merupakan
inti
yang
tinggi, tidak memiliki muatan dan tidak
memancarkan
memiliki massa. Sinar gamma diproduksi
elektron
dalam
oleh radioaktif atat proses nuklit seperi
menjadi
inti
penghancuran
analisis data, diperoleh energi puncak
yang
positron-elektron.
membentuk
Sinar
spektrum
partikel
beta
proses 90 39Y .
atau
peluruhan Berdasarkan
radiasi elektron sebesar
elektromagnetik ini adalah energi tertinggi
dengan persentase kesalahan sebesar
dibandingkan dengan sinar alfa dan beta.
87,29% dan resolusi Sr-90 sebesar
Sinar gamma mempunyai daya tembus,
375%.
tetapi kurang bisa mengionisasi. 5. DAFTAR PUSTAKA
Peluruhan gamma terjadi bila suatu inti
atom
menjadi
metastabil inti
atom
Beiser, Arthur. 1987. Konsep Fisika
bertransformasi stabil
Modern.
dengan
tidak
bermassa
dan
http://staff.undip.ac.id/fisika/ekohidayanto/ files/2009/11/07-peluruhan-
energi elektromagnetik diskrit.
gamma.pdf Tanggal akses : 13
Salah satu contoh unsur yang akan partikel
gamma
Penerbit
http://id.wikipedia.org/
tidak
bermuatan, atau disebut foton, yaitu paket
menghasilkan
:
Erlangga.
memancarkan partikel gamma. Partikel gamma
Jakarta
Mei 2012.
ketika
Krane, Kenneth. 2008. Fisika Modern.
meluruh adalah Cs-137, namun praktikan
Jakarta : Penerbit Erlangga.
tidak mengambil data untuk peluruhan
Pramuditya, Syeilendra. 2005. Analisis
gamma.
Neutronik, Termal Hidrolik, dan Termodinamik pada Perancangan 5
Pressurized
Water
Reactor.
http://syeilendrapramuditya.word press.com. Tanggal akses : 13 Mei 2012. Sulaiman, dkk. 2007. Pemisahan dan Karakterisasi Kompleks
Spesi Ytrium-90
Stronsium-90
Senyawa dan dengan
Elektroforesis Kertas. JFN, Vol. 1 No. 2 November 2007. 6. TENTANG PENULIS Penulis
: Septia Kholimatussa’diah NIM. 080913025
Anggota 1
: Mirza Andiana Devita P.
NIM. 080913043 Anggota 2
: Lailatul Badriyah
NIM. 080913056
6
LAMPIRAN I Data Hasil Pengamatan a. Penentuan jumlah cacahan latar (background)
Background, HV 650 Volt 160 140 120 100 80 60 40 20 0 -20
0
100
200
300
400
500
600
700
Background, HV 700 Volt 160 140 120 100
80 60 40 20 0 -20
0
100
200
300
400
7
500
600
700
800
Background, HV 750 Volt 180 160 140 120 100 80
60 40 20 0 -20 0
100
200
300
400
500
600
700
800
Background, HV 800 Volt 140 120
100 80 60 40 20 0 -20
0
200
400
600
800
1000
Background, HV 825 Volt 120
100 80 60 40 20 0 0
100
200
300
400
-20
8
500
600
700
Background, HV 850 Volt 120 100 80 60 40 20 0 0
100
200
300
400
500
600
700
-20
b. Penentuan jumlah cacahan Co-60 sebagai kalibrator
Co-60, HV 650 Volt 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200
0
100
200
300
400
9
500
600
700
Co-60, HV 700 Volt 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200
0
100
200
300
400
500
600
700
600
700
Co-60, HV 750 Volt 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200 0
100
200
300
400
500
Co-60, HV 800 Volt 700 600
500 400 300 200 100 0 -100
0
200
400
600
10
800
1000
Co-60, HV 825 Volt 600 500 400 300 200 100 0 0
100
200
300
400
500
600
700
600
700
-100
Co-60, HV 850 Volt 600 500 400 300 200 100 0 0
100
200
300
400
-100
11
500
c. Penentuan jumlah cacahan radiasi sumber Na-22
Na-22, HV 825 Volt 350 300 250 200 150
100 50 0 0
-50
100
200
300
400
500
600
700
d. Penentuan jumlah cacahan sumber radiasi Sr-90
Sr-90, HV 825 Volt 3000 2500
2000 1500 1000 500 0 0
100
200
300
-500
12
400
500
LAMPIRAN II Analisis Data a. Penentuan resolusi optimum No.
HV (Volt)
FWHM
x2 – x1
R
1.
650
66
9
733,3%
2.
700
46
17
270,6%
3.
750
6
30
20,00%
4.
800
8
73
10,96%
5.
825
110
58
189,6%
6.
850
128
76
168,4%
b. Kalibrasi dengan sumber Co-60 Energi (keV)
Nomor kanal
1173,208
539
1331,464
615
c. Kurva kalibrasi dengan sumber Co-60
Kurva kalibrasi dengan Co-60, HV 850 Volt 1400 y = 1,1297x + 6,0924 R² = 1
1200
energi
1000
800 600 400 200 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
nomor kanal
Persamaan garis linear yang akan digunakan untuk kalibrasi selanjutnya adalah : ; dengan y adalah energi, dan x adalah nomor kanal.
13
d. Energi puncak sumber radiasi Na-22
e. Daya pisah energi radiasi (resolusi) Na-22
f. Energi puncak sumber radiasi Sr-90
g. Daya pisah energi radiasi (resolusi) Sr-90
14
