PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011
PEMBUATAN TABUNG DETEKTOR GEIGER MULLER TIPE JENDELA SAMPING Tony Rahardjo, Sumber W, Bambang L. Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN, Babarsari Yogyakarta 55281 Email:
[email protected]
ABSTRAK PEMBUATAN TABUNG DETEKTOR GEIGER MULLER TIPE JENDELA SAMPING. Telah dilakukan pembuatan tabung detektor Geiger Muller tipe jendela samping, yang berfungsi sebagai katoda detektor.Tabung detektor Geiger Muller terbuat dari bahan stainless stell dengan ukuran diameter dalam tabung 20 mm, diameter luar tabung 22 mm, panjang tabung 120 mm, panjang tabung daerah aktif 100 mm, diameter sisi jendela 21 mm. Tabung detektor Geiger Muller dilengkapi dengan tutup jendela dengan diameter sisi dalam 20.9 mm dan diameter luar 22 mm. Pengujian tabung detektor dilakukan dengan mesin vacum. Hasil pengujian diperoleh tingkat kehampaan tabung mencapai 2 x 10-5 torr, sehingga tabung detektor dapat berfungsi dengan baik.
ABSTRACT FABRICATION OF SIDE WINDOW TYPE GEIGER MULLER DETEKTOR TUBE. A fabrication of side-window type Geiger Muller detector tube has been done. The detector has a function as of catoda detector. Geiger Muller tube detector was made of stainless steel with diameter of the tube 20 mm, outer tube diameter 22 mm, 120 mm tube length, tube length 100 mm actif area, the diameter of each side window 20 mm. Geiger Muller tube detector equipped with window cap with 20,9 mm of inner diameter and 22 mm of outer diameter. From the testing results, the level of vacuum can reach 2 x 10-5 torr, thus the detector, as the result of the fabrication, functions properly.
PENDAHULUAN
D
alam rangka meningkatkan penguasaan iptek nuklir khususnya dalam bidang deteksi radiasi, maka di PTAPB-BATAN dilakukan penelitian dan pengembangan pembuatan detektor nuklir, khususnya detektor Geiger Muller. Dengan dikuasainya teknologi pembuatan detektor Geiger Muller maka dapat membantu untuk mensosialisasikan pemanfaatan iptek nuklir kepada masyarakat. Untuk pembuatan detektor Geiger Muller agar diperoleh hasil yang berkualitas, maka pembuatannya harus memperhatikan parameterparameter yang berpengaruh terhadap karakteristik detektor Geiger Muller antara lain: bentuk (geometri), pemilihan jenis bahan, pengerjaan bahan, tingkat kevakuman sebelum Buku I hal 170
diisi gas, dan gas isian yang digunakan pada detektor Geiger Muller. (1) Karakteristik dalam detektor Geiger Muller memegang peran yang sangat penting, karena didalamnya akan diketahui sifat-sifat yang dapat menentukan baik buruknya kualitas detektor Geiger Muller. Karakteristik detektor Geiger Muller meliputi panjang daerah tegangan operasi (plateau), kemiringan daerah tegangan operasi (slope), waktu yang dibutuhkan untuk menanggapi datangnya radiasi berikutnya (resolving time) dan tegangan operasi detektor. Daerah tegangan kerja detektor Geiger Muller disebut plateau yang merupakan daerah dimana pada kenaikan tegangan detektor dihasilkan kenaikan jumlah cacah yang kecil sehingga banyaknya pulsa yang tercacah relatif sama. Apabila batas dilampaui, maka jumlah cacah akan
ISSN 1410 – 8178
Tony Rahardjo, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011
naik secara signifikan pada setiap penambahan tegangan, walaupun penambahan tegangan hanya sedikit. (2) Dalam pembuatan tabung detektor Geiger Muller diperlukan beberapa komponen yang terdiri dari tabung silinder sebagai katoda, kawat tungsten sebagai anoda, penutup tabung sebagai terminal anoda. Tabung silinder sebagai katoda dibuat dari bahan stainless steel berdiameter 20 mm, diameter luar 22 mm, panjang tabung 120 mm, panjang tabung daerah aktif l00 mm. Penutup tabung detektor dibuat dari bahan yang sama dengan diameter 20,9 mm dan diameter sisi luar 22 mm, panjang tutup tabung l5 mm, susunan tabung detektor Geiger Muller dapat dilihat pada Gambar. 1. Untuk pengerjaan tabung detektor Geiger Muller dilakukan dengan mesin bubut, pengerjaan permukaan yang berhubungan dengan kehampaan harus tidak boleh ada goresan sekecil apapun. Untuk menghilangkan goresan akibat pisau bubut dilakukan pemolesan untuk dinding dalam tabung maupun dinding luar tabung detektor Geiger Muller, karena terjadinya goresan sekecil apapun akan mempengaruhi tingkat kehampaan yang dapat dicapai.
Gambar.2 Tabung detektor Geiger Muller
Gambar.
1. Susunan tabung detektor Geiger Muller. Keterangan : 1. Tutup luar 4. Tutup dalam 2. Tutup dalam. 5. Tutup luar 3. Tabung TATA KERJA Dalam pembuatan tabung detektor Geiger Muller tipe jendela samping dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu : 1. Rancangan kerja ( Gambar kerja ). 2. Bahan dan peralatan. 3. Pengerjaan tabung detektor Geiger Muller. Rancangan kerja Rancangan kerja pembuatan tabung detektor Geiger Muller berupa gambar kerja yang dikerjakan sebelum pengerjaan pembuatan tabung detektor dimulai. Diharapkan dalam rancangan kerja dapat diterapkan dengan tepat dalam pengerjaan benda kerja, penggunaan bahan dan kekuatan serta kualitas bahan yang digunakan.
Tony Rahardjo, dkk.
Gambar 3. Tutup detektor Geiger Muller.
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal 171
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011
Bahan dan peralatan Bahan yang digunakan untuk membuat tabung detektor Geiger Muller tipe jendela samping adalah: • Pipa stainlles steel tipe 304 L • Pipa pejal stainlles steel tipe 304 L • Kertas gosok • Bahan poles (Autosol ) • Kain aval (putih) • Air pendingin /oli pendingin Sedangkan mesin dan peralatan yang digunakan dalam pengerjaan pembuatan tabung detektor Geiger Muller type jendela samping, antara lain: • Mesin gergaji • Gergaji tangan • Mesin bubut Horison tipe M 300 • Mesin gerenda • Pisau bubut wedia • Sketmact /alat ukur • Pirani meter Pengerjaan detektor Geiger Muller Untuk pengerjaan detektor Geiger Muller tipe jendela samping dilakukan secara dua tahap meliputi : 1. Pengerjaan tabung detektor. 2.
Pengerjaan tutup tabung detektor
Pengerjaan tabung detektor Dalam pembuatan tabung detektor Geiger Muller tipe jendela samping menggunakan bahan pipa stainlles steel tipe 304 L berdiameter 23 mm dengan tebal pipa 1 mm, yang dipotong sepanjang 130 mm. Bahan yang telah dipotong dikerjakan dengan mesin bubut dengan tahapan sebagai berikut: - Benda kerja tabung detektor dipasang pada pencekam mesin bubut, untuk mendapatkan hasil yang baik pemasangan benda kerja harus benar (putaran benda kerja harus simetris dan putaran mesin yaitu 180 Rpm), begitu juga untuk pemasangan pisau bubut yang digunakan yaitu pisau widia. - Pengerjaan tabung detektor dilakukan pada bagian sisi terlebih dahulu hingga didapat dimensi ukuran seperti gambar kerja. Pengerjaan pada sisi samping ini agar benda kerja dapat ditekan dengan alat penekan (center), sehingga benda kerja putarannya tidak oleng jika mendapat perlakuan pisau bubut. - Untuk mengerjakan bagian dalam tabung detektor digunakan pisau bubut dalam dengan mata pisau widia dan dikerjakan secara berulang-ulang hingga didapatkan hasil sesuai Buku I hal 172
gambar kerja. Demikian juga dalam mengerjakan bagian luar tabung detektor harus dilakukan sedikit demi sedikit supaya didapatkan hasil sayatan yang halus. - Pengerjaan pada bagian sisi samping selain untuk mendapatkan sisi samping seperti gambar kerja, juga untuk mendapatkan ukuran panjang tabung detektor sebenarnya. - Untuk pengerjaan bagian tutup tabung digunakan pipa pejal berdiameter ¾ Inchi dan dipotong sepanjang 20 mm. Pemotongan bahan dilakukan dengan menggunakan mesin gergaji potong. Bahan yang telah dipotong dikerjakan dengan mesin bubut dengan tahapan sebagai berikut: - Benda kerja tutup detektor dipasang pada pencekam mesin bubut seperti pengerjaan pada bagian tabung detektor. Pengerjaan pada bagian sisi samping ini untuk mendapatkan sisi samping dengan ukuran sesuai gambar kerja. - Untuk pengerjaan bagian dalam tutup detektor dilakukan dengan menggunakan ukuran mata boor secara bertahap dengan ukuran mulai dari kecil hingga ukuran 19 mm. Untuk mendapatkan ukuran sisi dalam tutup detektor yang sebenarnya dilanjutkan menggunakan pisau bubut dalam dengan mata pisau widia. - Pengerjaan dilakukan hingga didapatkan dimensi ukuran sisi dalam tutup detektor seperti gambar kerja. - Tutup detektor Geiger Muller dibuat dua buah kanan dan kiri sesuai gambar kerja. - Tutup dalam dari keramik dibuat dibagian bengkel fisika. - Membuat anoda yang terdiri dari bahan gelas, kawat tungsten diameter 0,25 mm dibentuk per dan tungsten diameter 0,08 mm. Pengujian Sebelum tabung detektor Geiger Muller diisi dengan gas isian, terlebih dahulu tabung detektor disambungkan dengan unit vakum pengisian gas dengan cara dilas dengan menggunakan alat las gelas, kemudian tabung detektor diuji kevakumannya, dengan urutan sebagai berikut: 1. Mengecek apakah sumber daya listrik telah disambungkan dengan unit vakum atau belum 2. Mengecek air pendingin pada unit pendingin (chiller) apakah cukup atau tidak. 3. Mengoperasikan unit vakum dengan cara menghidupkan pompa rotari, kemudian mengecek kebocoran vakum pada tabung detektor dengan menggunakan alat test leak vakum, jika terjadi kebocoran dilakukan perbaikan ditempat yang bocor dengan cara dilas menggunakan burner, kemudian unit vakum dioperasikan lagi.
ISSN 1410 – 8178
Tony Rahardjo, dkk
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011
4. Jika tekanan vakum telah mencapai sekitar 10-3 torr pompa difusi dihidupkan besrta unit pendingin untuk mendinginkan pompa difusi. 5. Jika tingkat kevakuman telah mencapai sekitar10-5 torr, tabung detektor Geiger Muller siap diisi dengan gas isian. 6. Menutup kran yang paling dekat dengan tabung detektor Geiger Muller, kemudian pompa difusi dimatikan. 7. Jika pompa difusi sudah cukup dingin, kemudian menghentikan operasi unit vakum dengan cara mematikan pompa rotari. 8. Mematikan pendingin (chiller).
Tabel 2. No
Hasil uji kevakuman tabung detektor Geiger Muller dengan pompa difusi Kevakuman
Waktu
( m bar )
pemompaan
Keterangan
( menit ) 1
4x
10-4
130
2
2 x 10-4
140
3
1x
10-3
150
4
4 x 10-5
160
5
2 x 10-5
180
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pembuatan diperoleh tabung detektor Geiger Muller jenis jendela samping seperti pada Gambar. 5. Setelah dilakukan pengujian diperoleh tingkat kevakuman tabung detektor Geiger Muller seperti ditampilkan pada tabel 1 dan 2.
Gambar.5. Foto Detektor Geiger Muller Tabel 1: Hasil uji kevakuman tabung detektor Geiger Muller dengan pompa rotari No
Kevakuman
Waktu
( m bar )
pemompaan ( menit )
1
1000
0
2
400
2
3
100
6
4
60
8
5
10
10
6
1
12
7
4x
10-1
19
2x
10-1
30
8 9 10 11 12 13 14 15
1,0 x
40
KESIMPULAN
4x
10-2
55
2x
10-2
60
Berdasarkan hasil pembuatan dan pengujian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: - Pembuatan tabung detektor Geiger Muller dapat diselesaikan dengan baik. - Dari penunjukan pirani meter pada mesin vakum, kevacuman tabung detektor Geiger Muller dapat mencapai 4 x 10-3 mbar dengan menggunakan pompa rotari, sedangkan dengan
1,0 x
10-1
Keterangan
Pengujian kevakuman bertujuan untuk mengetahui tingkat kevakuman akhir dari tabung detektor Geiger Muller yang akan diisi dengan gas isian misalnya argon dan alkohol. Hal ini dilakukan karena sangat berkaitan dengan laju kebocoran dari tabung detektor Geiger Muller sehingga akan mempengaruhi tingkat kemurnian gas yang diisikan. Jika laju kebocoran gas kedalam tabung makin besar akan menyebabkan fungsi detektor tidak maksimal dan umur detektor menjadi pendek. Pengujian kevakuman ini dilakukan dengan pompa rotari dan pompa difusi yang hasilnya ditunjukan dalam Tabel 1 dan Tabel 2. Dari hasil pengujian dengan menggunakan parameter pirani didapat kevakuman1,0 x 10-1 mbar dicapai dalam waktu 40 menit, dan kevakuman maksimum untuk pompa rotari sampai dengan 4 x 10-3 mbar. Berdasarkan sepesifikasi pompa rotari mempunyai kemampuan 5 x 10-3 mbar kevakuman tidak tercapai dikarenakan vaktor umur mesin vakum. Selanjutnya digunakan pompa difusi untuk mendapatkan tingkat kevakuman yang lebih tinggi, pompa difusi dihidupkan setelah tingkat kevakuman didapatkan kira- kira 10-3mbar. Dari hasil pengujian kevakuman yang dilakukan dengan pompa difusi didapatkan kevakuman maksimum 2 x 10-5 mbar dicapai dalam waktu 180 menit.
10-2
70
4x
10-3
80
2x
10-3
100
1,0 x
10-3
Tony Rahardjo, dkk.
120
ISSN 1410 – 8178
Buku I hal 173
PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011
menggunakan pompa difusi dapat mencapai 2 x 10-5 mbar dicapai dalam waktu 180 menit, sehingga tabung detektor dapat digunakan sebagai katoda detektor Geiger Muller tipe jendela samping.
• Kepada rekan-rekan staf Fisika dan Rancang Bangun dan Perawatan Mekanik yang telah banyak membantu menyelesaikan pekerjaan ini. DAFTAR PUSTAKA
UCAPAN TERIMAKASIH Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: • Kepala Balai Elektromekanik yang telah memberikan kepercayaan kepada kami sebagai pelaksana dalam pembuatan tabung detektor Geiger Muller. • Kepala Kelompok Rancang Bangun dan Perawatan Mekanik yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan, dan peralatan untuk menyelesaikan pekerjaan tersebut.
Buku I hal 174
1. SAYONO, “Pembuatan Detektor Geiger Muller Tipe Jendela Samping Dengan Isian Argon-Etanol dan Argon-Brome”, Presentasi Ilmiah Peneliti Madya, PTAPB-BATAN, Yogyakarta,2006. 2. SCHONMETZ, IA, SINNL, IP, HEUBERGER, IJ, “Pengerjaan logam dengan mesin”, Angkasa Bandung, 1985. 3. SURBAKTY.B.M, “Ketrampilan membubut” CV Sinar harapan Madiun, edisi ke dua. 1985.
ISSN 1410 – 8178
Tony Rahardjo, dkk
