PEMBUATAN THERMOLUMINESCENCE DOSIMETER (TLD) SERBUK CASO 4 :DY DENGAN PENERAPAN TEKNOLOGI NANO

SEMINAR NASIONAL XI SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 15 SEPTEMBER 2015 ISSN 1978-0176 _______________________ ________________________________________________ _____________________________________________

PEMBUATAN THERMOLUMINESCENCE DOSIMETER (TLD) SERBUK CASO4:DY DENGAN PENERAPAN TEKNOLOGI NANO Lukman Ajiz1, Sutanto1, Eri Hiswara2, Eka Djatnika Nugraha2 1

Program Studi Kimia, FMIPA Universitas Pakuan, Jl. Pakuan PB 452, Bogor, Jawa Barat 16143 2 Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi – BATAN, Jl. Lebak Bulus Raya No. 49, Jakarta 12070 [email protected] ABSTRAK

PEMBUATAN THERMOLUMINESCENCE DOSIMETER (TLD) SERBUK CaSO4:Dy DENGAN PENERAPAN TEKNOLOGI NANO. Thermoluminescence Dosimeter (TLD) CaSO4:Dy merupakan dosimeter personal yang banyak digunakan saat ini di Indonesia, akan tetapi TLD tersebut masih impor dari luar negeri, untuk itu perlu adanya studi pendahuluan untuk pembuatan TLD CaSO 4:Dy sebagai tahap awal produksi dosimeter personal dalam negeri. Penelitian ini bertujuan untuk membuat TLD serbuk CaSO4:Dy dengan penerapan teknologi nano yang ditujukan untuk produksi dosimeter personal. TLD serbuk CaSO4:Dy mikrokristal dibuat melalui proses kristalisasi dengan menggunakan bahan dasar CaSO 4.2H2O yang ditambahkan dengan Dy2O3, sedangkan TLD serbuk CaSO4:Dy nanokristal yang merupakan metode bottom-up dari penerapan teknologi nano dibuat melalui proses koagulasi dari bahan (CH 3COO)2Ca, (NH4)2SO4, serta Dy2O3. Serbuk TLD CaSO4:Dy mikrokristal dilakukan pengecilan ukuran partikel menjadi 100 Mesh, serta 100 nm sebagai penerapan teknologi nano pada penelitian ini. Selanjutnya dilakukan analisis uji morfologi dan komposisi bahan dengan menggunakan XRD, XRF, dan SEM. Untuk mengetahui respon terhadap radiasi dari TLD serbuk CaSO4:Dy ini, maka dilakukan uji respon terhadap radiasi dengan sumber radiasi 90Sr. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan penerapan teknologi nano, metode bottom-up memiliki respon yang tinggi terhadap radiasi daripada metode top-down. Linieritas dari uji respon variasi dosis antara bottom-up dan top-down dengan masing-masing R2= 0,9965 dan 0,8831, serta faktor kalibrasi masing-masing 0,01522 mGy/nC dan 0,0226 mGy/nC. Kata kunci: TLD, CaSO4:Dy, Teknologi nano, Dosimeter

ABSTRACT PRODUCTION THERMOLUMINESCENCE DOSIMETER (TLD) POWDER CaSO 4:Dy WITH APPLICATION OF NANOTECHNOLOGY. Thermoluminescence Dosimeter (TLD) CaSO4:Dy is a personal dosimeter used today in Indonesia, but the TLD is still imported from abroad, for it is necessary preliminary studies for the creation of TLD CaSO4:Dy as early stages of production of the domestic personal dosimeter. This research aims to create a TLD powder CaSO4:Dy with application of nanotechnology which is intended for the production of a personal dosimeter. TLD CaSO4:Dy microcrystalline powder is created through a process of crystallization by using basic ingredients CaSO 4.2H2O added by Dy2O3, whereas TLD CaSO4:Dy nanocrystalline powder which is the bottom-up method of the application of nanotechnology is created through the process of coagulation of (CH3COO)2Ca, (NH4)2SO4, and Dy2O3. TLD CaSO4:Dy microcrystalline powder done diminution particle size to 100 Mesh, as well as 100 nm as the application of nanotechnology in this research. Furthermore the morphology test analysis performed and the composition of materials by using XRD, XRF, SEM and. To know the response to radiation from TLD powder CaSO 4:Dy, then performed a test of the response to radiation with 90Sr. Results of the study showed that with the application of nanotechnology, bottom-up methods have a high response against radiation rather than a topdown method. Linieritas of test response dose variation between bottom-up and top-down with each R2 = 0,9965 and 0,8831, as well as the respective calibration factors for 0,01522 mGy/nC and 0,0226 mGy/nC. Keywords: TLD, CaSO4:Dy, nanotechnology, dosimeter

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 161


PENDAHULUAN Perkembangan teknologi nuklir telah menjadi bagian dari kehidupan manusia, dan dirasakan manfaatnya dalam berbagai bidang, misalnya di bidang kesehatan, bidang pertanian, dan sebagainya. Pemanfaatan dari aplikasi teknologi nuklir ini harus dilakukan secara terkendali dan perlunya perhatian terhadap keselamatan pekerja radiasi akan resiko yang ditimbulkan dari reaksi nuklir yang dipaparkan. Tentunya, hal ini dapat menyebabkan bahaya jika dalam pelaksaananya tidak mengikuti prosedur kerja radiasi yang telah ditentukan. Menurut PP No.33 Tahun 2007, keselamatan radiasi adalah tindakan yang dilakukan untuk melindungi pekerja, anggota masyarakat dan lingkungan hidup dari bahaya radiasi, sedangkan proteksi radiasi adalah tindakan yang dilakukan untuk mengurangi pengaruh radiasi yang merusak akibat paparan radiasi [1]. Setiap pekerja radiasi wajib menggunakan dosimeter personal secara terusmenerus untuk memantau dosis paparan radiasi pengion yang diterimanya agar tidak melampaui nilai batas dosis yang ditetapkan. Pemantauan dosis dilakukan secara kontinyu menggunakan dosimeter yang disesuaikan dengan lingkungan tempat kerja, jenis dan laju paparan radiasi yang dimanfaatkan. Dosimeter personal yang digunakan dalam pemantauan dosis radiasi eksterna adalah thermoluminescence dosimeter (TLD). Salah satu jenis dari thermoluminescence dosimeter (TLD) adalah TLD CaSO4:Dy yang telah diproduksi oleh Bhaba Atomic Research Center (BARC) India. TLD (Thermoluminescence Dosimeter) merupakan jenis dosimeter personal yang digunakan untuk mengukur dosis radiasi gamma, sinar-X, dan beta, serta neutron. TLD ini menggunakan kristal anorganik termoluminensi, seperti bahan LiF dan CaSO4. Dosimeter ini digunakan dalam jangka waktu tertentu, misalnya satu bulan, yang kemudian diproses untuk mengetahui jumlah dosis radiasi yang sudah diterimanya. Thermoluminescence (TL) merupakan fenomena luminesensi yang dapat diamati ketika bahan padat tersebut menerima stimulasi panas. TLD akan melepaskan sejumlah cahaya yang sebanding dengan paparan radiasi dan ini

memungkinkan untuk mengukur jumlah dosis radiasi yang diberikan pada saat pemanasan. Mekanisme pita energi yang dilalui oleh sumber energi dari pengaruh yang terjadi dapat disimpan dalam sebuah model traps yang sederhana dalam bahan tersebut. Jadi termoluminensi adalah proses dimana, material yang dipapar, menyerap energi yang kemudian dipancarkan sebagai foton dengan panjang gelombang berada dalam area cahaya tampak dan spektrum gelombang elektromagnetik [2]. Secara komersial, TLD tersedia dalam bermacam tipe bahan. Tipe bahan TLD diantaranya Li2B4O7, LiF, CaSO4, CaF2 dengan berbagai tipe pengotornya. Luminesensi merupakan fenomena fisika berupa pancaran cahaya dari suatu bahan yang sebelumnya menyerap radiasi pengion. Peristiwa ini terjadi karena adanya elektronelektron yang menyerap energi radiasi dan berpindah ke orbit yang lebih tinggi, sehingga bahan berada dalam keadaan tereksitasi [3]. Terdapat dua peristiwa luminesensi, yaitu fluoresensi dan fosforesensi. Fluoresensi adalah pancaran sinar secara spontan, dimana pancarannya akan berakhir jika proses eksitasi yang terjadi pada bahan juga berakhir. Sedang pada peristiwa fosforesensi, pancaran cahayanya berakhir beberapa saat setelah proses eksitasi pada bahan berakhir. Bahan yang mampu memperlihatkan gejala ini disebut fosfor. Pada thermoluminesensi, intensitas luminesensi sebanding dengan energi radiasi pengion yang diserap bahan fosfor sebelumnya. Proses pemantauan dosis dengan TLD dilakukan dengan cara membaca jumlah energi radiasi yang tersimpan di dalam dosimeter tersebut. Energi radiasi yang diserap fosfor dapat dikeluarkan dalam bentuk cahaya tampak dengan intensitas sebanding dengan jumlah energi yang diterima fosfor sebelumnya. Karena keluarnya cahaya tampak tersebut sebagai akibat pemanasan fosfor dari luar, maka sistem instrumen pembaca TLD dirancang agar mampu memberikan pemanasan pada fosfor dan mendeteksi cahaya tampak yang dipancarkan. Untuk mendapatkan hasil TL bersih dilakukan pembacaan sebanyak dua kali, bacaan pertama merupakan bacaan intensitas total sedangkan bacaan kedua merupakan bacaan intersitas latar.

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 162


TLbersih = TLtotal - TLlatar Sedangkan dosis radiasi didapatkan dari beberapa kali penyinaran distrik yang diterima TLD selama proses pemantauan. Secara matematik dosis radiasi dirumuskan: D = TLbersih . FK Dengan : D = Dosis radiasi (mGy) TLbersih = Intensitas (nC) FK = Faktor Kalibrasi (mGy/nC) Dy sangat berperan dalam menciptakan perangkap. Menurut J.I Lee unsur-unsur lantanida atau tanah jarang dapat meningkatkan sifat optic electric material, jadi sangat cocok sebagai dopan untuk tujuan material optoelektrik. Dalam literatur sebelumnya juga dinyatakan bahwa dopan Dy berfungsi sebagai sensitizer yang dapat meningkatkan kepekaan [4]. Alasan lainnya adalah karena Dy merupakan unsur golongan lantanida yang memiliki eksitasi 4f, cenderung menghasilkan pusat f dan pusat H, dimana pusat tersebut juga merupakan perangkap elektron [5]. Teknologi nano atau nanosains adalah ilmu pengetahuan dan teknologi pada skala nanometer, atau sepermilyar meter. Rekayasa material dengan Teknologi nano secara garis besar dapat dilakukan dengan dua metode yaitu metode top-down dan metode bottom-up. Metode top-down adalah metode pembuatan material nano dengan cara memotong-motong atau menghancurkan material berukuran besar menjadi ukuran nanometer, sedangkan metode bottom-up merupakan teknik yang digunakan untuk menata dan mengendalikan atom dan molekul menjadi material berukuran nano [6]. Metode top-down dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti milling, ultrasound, dan laser ablation sedangkan metode bottom-up meliputi Spray pyrolisis, chemical vapour decomposition (CVD), microemulsion dan lain-lain [7]. Penerapan teknologi nano pada penelitian ini merupakan metode lanjutan dari dua penelitian sebelumnya yaitu pembuatan TLD CaSO4:Dy dengan metode kristalisasi serta metode sintering, yang masing-masing didapatkan konsentrasi optimum dari penambahan Dy sebagai aktivator dari TLD tersebut.

CARA KERJA Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini diantaranya neraca analitik, oven, grinder, saringan 100 mesh, alat destilasi, erlenmeyer, furnace, magnetic stirrer, Saringan 100 mesh, kertas saring whatman, sumber radiasi 90Sr, TLD Reader 3500 yang ada di Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi BATAN. Untuk alat analisis komposisi bahan digunakan X-Ray Diffraction (XRD) serta X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscope (SEM). Bahan yang digunakan pada penelitian ini diantaranya kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) dan asam sulfat (H2SO4) 96%, disprosium oksida (Dy2O3), kalsium asetat ((CH3COO)2Ca), Ammonium sulfat ((NH4)2SO4), etanol (C2H5OH), Aquades, gas nitrogen (N2) kering serta natrium hidroksida (NaOH). Pembuatan TLD Serbuk Serbuk mikrokristal CaSO4:Dy Pembuatan TLD serbuk mikrokristal CaSO4:Dy dilakukan dengan cara kristalisasi. Disiapkan 10 gram kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) dan 0,04 gram disprosium oksida (Dy2O3) kedalam tabung destilasi, selanjutnya ditambahkan 20 mL asam sulfat (H2SO4) 96%. Bahan yang telah dicampurkan tersebut kemudian dikristalisasi pada suhu 350oC sampai terbentuk kristal. Kristal yang terbentuk ini selanjutnya dipanaskan pada suhu 700oC. Setelah itu, kristal yang telah terbentuk dilakukan proses pengecilan ukuran dari partikel kalsium sulfat dihidrat dan disprosium oksida menjadi ukuran mesh dengan grinder impactor. Proses ini dilakukan dengan mengubah ukuran partikel menjadi 100 Mesh. Serta dilakukan pula pengecilan ukuran partikel menjadi ukuran nanometer mengunakan High Energy Milling, dengan ukuran 100 nm. Serbuk nanokristal CaSO4:Dy Pembuatan TLD serbuk nanokristal CaSO4:Dy dilakukan dengan cara pencampuran bahan hingga homogen dengan mengunakan pelarut. Disiapkan 1,5810 gram

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 163


kalsium asetat ((CH3COO)2Ca) yang dilarutkan dalam 40 mL etanol, 1,3210 gram ammonium sulfat ((NH4)2SO4) yang dilarutkan dalam 40 mL aquades, serta 0,0613 gram disprosium oksida (Dy2O3) yang dilarutkan dalam 20 mL asam sulfat (H2SO4) 0,01 N. Ketiga bahan tersebut masing-masing dihomogenkan dengan magnetic stirrer, setelah bahan melarut sempurna, ketiganya dicampurkan dan ditempatkan pada tempat yang sama, kemudian dilakukan kembali pengadukan dengan magnetic stirrer, sampai terbentuk endapan nanokristal dari bahan tersebut. Endapan yang terbentuk kemudian dipisahkan dari pelarutnya dengan menggunakan kertas saring whatman. Hasil penyaringan kemudian dikeringkan di oven. Analisis Morfologi dan Komposisi Bahan Setelah pembuatan TLD serbuk CaSO4:Dy mikrokristal dan nanokristal dilakukan analisis morfologi dan komposisi bahan dengan X-Ray Diffraction (XRD) serta X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscope (SEM). Uji Respon Radiasi dan Kalibrasi TLD serbuk mikrokristal dan nanokristal yang telah dibuat terlebih dahulu dilakukan kalibrasi dan uji respon terhadap radiasi dengan cara yaitu penyinaran dari sumber radiasi 90Sr sehingga didapatkan keseragaman respon. Uji respon radiasi dilakukan dengan cara penyinaran dengan dosis 15 mGy. Setelah dilakukan uji respon radiasi kemudian TLD tersebut dipanaskan pada suhu 400oC selama 1 jam. Setelah itu, TLD disinari kembali dengan variasi dosis yaitu 3 mGy; 7,5 mGy; 15 mGy; 22,5 mGy; 30 mGy untuk pengujian kalibrasi.

memiliki kesamaan yaitu berbentuk serbuk dan berwarna putih serta terlihat ada kilapan kristalnya, perbedaannya terlihat pada sampel berukuran 100 nm tampak lebih kusam. Pembuatan TLD CaSO4:Dy serbuk nanokristal telah dilakukan dengan metode koagulasi yang menghasilkan serbuk kristal berwarna putih dan tampak sedikit memadat. Hasil Uji Morfologi dan Komposisi Bahan Hasil Uji X-Ray Diffraction (XRD) Uji dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) bertujuan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi, mengetahui struktur kristal yang terbentuk dan mendapatkan ukuran partikel. Pada uji menggunakan XRD didapatkan hasil yang baik karena terlihat dari intensitas, kristal CaSO4 yang dibuat dari penerapan teknologi nano yaitu metode top-down dan metode bottom-up memiliki kandungan kalsium yang sangat cukup tinggi dan memiliki sedikit pengotor lain yakni memiliki nilai intensitas dengan masingmasing dikisaran 50000 dan 90000. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar. 1. Hasil uji XRD dari Metode top-down

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pembuatan TLD Serbuk Mikrokristal dan Nanokristal Pembuatan TLD CaSO4:Dy serbuk mikrokristal telah dilakukan dengan teknologi yang sederhana yaitu proses kristalisasi. Secara kasat mata terlihat bentuk dan warna dari kedua jenis sampel yang dilakukan dengan pengecilan ukuran yaitu 100 mesh dan 100 nm

Gambar. 2. Hasil uji XRD dari Metode bottomup

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 164


Hasil Uji X-Ray Fluorescence (XRF) Uji dengan menggunakan X-Ray Fluorescence (XRF) bertujuan untuk melihat unsur-unsur yang terkandung dalam TLD serbuk CaSO4:Dy. Tiga sampel yang diuji yaitu sampel serbuk mikrokristal dengan ukuran partikel kristal 100 mesh, serbuk mikrokristal dengan ukuran partikel kristal 100 nm (metode top down), serbuk nanokristal (metode bottomup). Hasil dari ketiga sampel tersebut yang memiliki komposisi unsur kalsium (Ca) terbesar adalah partikel kristal 100 mesh yaitu 27,91%, sedangkan partikel kristal 100 nm dan nanokristal beturut-turut adalah 20,51%, 22,41% Selain itu, terdapat banyak pengotor lain yang didapatkan dari bahan pendukung lain seperti asam sulfat dan kalsium sulfat dihidrat yang tidak murni serta dari disprosium oksida. Pengotor dengan konsentrasi tertingi yang terdapat pada TLD serbuk, dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel. 1. Hasil Uji mikrokristal dan nanokristal Sampel Mikrokristal (100 mesh)

XRF

dikatakan baik apabila kristal-kristalnya selalu dibatasi oleh beberapa bidang datar yang jumlah dan kedudukannya tertentu. Keteraturannya tercermin dalam permukaan kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikuti pola-pola tertentu. Uji SEM ini dilakukan pada pembesaran 5000x.

Gambar. 3. Hasil Uji SEM dari Metode topdown

serbuk

Unsur Al

Si

Ca

Fe

0,788%

4,304%

27,91%

0,077%

0,497%

1,168%

20,51%

0,132%

0,236%

0,125%

22,41%

0,279%

Metode top down (100 nm) Metode bottomup(nanokrist

Gambar. 4.

Hasil Uji SEM dari Metode bottom-up

al)

Hasil Uji Respon Radiasi Hasil Uji Scanning Electron Microscope (SEM) Uji dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) bertujuan untuk mengetahui bentuk dan ukuran kristal dari TLD yang telah dibuat. Pada uji morfologi menggunakan SEM didapatkan hasil struktur kristal yang terbentuk dari TLD CaSO4:Dy memiliki bentuk yang tidak teratur dan bukan merupakan kristal yang baik. Ini karena susunan bidang-bidangnya tidak memenuhi hukum geometri. Kristal

Serbuk TLD yang telah dibuat dan dijadikan 3 variasi yaitu 100 mesh, 100 nm dan nanopartikel. 3 variasi serbuk tersebut diuji respon terhadap radiasi dengan cara menyinari bahan tersebut dengan dosis radiasi 15 mGy dari sumber radiasi beta (β) yakni Stronsium90 (90Sr). Hasil yang didapatkan dapat dilihat pada Tabel 2. Dari Tabel 2, sampel serbuk berukuran 100 mesh digunakan sebagai perbandingan untuk metode top-down. Metode top-down memiliki hasil pembacacan yaitu

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 165


155,53 nC, dibandingkan dengan serbuk 100 mesh yang mencapai 1094,93 nC. Tabel. 2. Hasil Uji respon terhadap radiasi Sampel Mikro (100 Mesh) top down (100 nm) bottom up

Dosi s (mG y) 15

15

15

Bacaan 1 (nC)

Bacaan 2 (nC)

TL Bersih (nC)

1097 1184 1072 282,8 295,2 280,4 684,2 685,4 683,5

21,49 26,63 20,97 122,1 143,2 126,5 13,11 14,56 13,05

1075,5 1157,8 1051,4 160,7 152,0 153,9 671,09 670,84 670,45

Rata-rata (nC)

puncak pada channel 50-100 dan suhu antara 100-150°C, puncak ini bisa hilang dengan suhu kamar. Pada Gambar 5 puncak kedua muncul pada channel 50-100 dan suhu antara 150200°C yang merupakan penyimpanan radiasi pada daerah perangkap dalam dari bahan tersebut.

1094,9

155,53

670,79

Keterangan: mGy (mili Gray), nC (nanoColoumb) Berdasarkan data dari Tabel 2, pengaruh dari perubahan ukuran mesh menjadi nanometer menggunakan alat High Energy Milling ternyata tidak membuat ukuran nanometer lebih sensitif dalam menerima respon radiasi, tetapi sebaliknya. Hal ini dapat disebabkan adanya proses oksidasi dalam bahan kristal yaitu kalsium sulfat (CaSO4) serta penyebaran disprosium (Dy) yang tidak merata dan tidak menyisip sempurna setelah adanya perubahan ukuran tersebut. Serbuk nanokristal yang merupakan metode bottom-up dari teknologi nano ternyata memiliki respon yang lebih baik dibandingkan dengan metode topdown. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2 yang menunjukkan nilai pembacaan metode bottomup yaitu 670,79 nC dibandingkan dengan metode top-down yang hanya 155,53 nC. Gambar 5,6, dan 7 menunjukkan kurva pancar yang dihasilkan dari ketiga sampel yang diuji. Kurva pancar dalam bentuk grafik didapat dari pembacaan menggunakan TLD reader model 3500 buatan Harshaw. Bentuk grafik kurva pancar ini memperlihatkan jumlah intensitas termoluminisensi (nC) yang terhitung. Berdasarkan Gambar 6 dan 7 menunjukkan bahwa metode bottom-up dikatakan lebih baik dari segi penerimaan respon radiasi dari sumber radiasi beta daripada metode top-down. Gambar 5 yang merupakan sampel serbuk berukuran 100 mesh menunjukkan adanya dua puncak yang muncul, puncak pertama menunjukkan penyimpanan radiasi pada daerah perangkap dangkal dari bahan cukup besar, dengan kemunculan

Gambar. 5. Kurva pancar serbuk 100 mesh

Gambar. 6. Kurva pancar serbuk 100 nm (topdown)

Gambar. 7.

Kurva pancar serbuk nanokristal (bottom-up)

Gambar 6 yang merupakan sampel serbuk berukuran 100 nm (metode top-down) terlihat puncak muncul pada channel 150-200 dan suhu 250-300°C yang merupakan daerah perangkap paling dalam dari suatu bahan TLD, dengan ini pula ternyata perangkap disprosium pada serbuk kristal dengan ukuran partikel 100 nm tidak mampu menyimpan radiasi secara optimal. Pada Gambar 7 yang merupakan kurva pancar dari serbuk nanokristal yang merupakan metode bottom-up menunjukkan bahwa radiasi yang diterima, terperangkap dengan optimal pada daerah dalam pada bahan

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 166


tersebut. Dari Gambar 7 ini terlihat bahwa puncak energi muncul pada channel 100-150 dan suhu 150-250°C. Hal inilah yang menunjukkan bahwa diantara dua metode teknologi nano yang memiliki sensitivitas dan respon radiasi yang baik adalah metode bottom-up daripada metode top-down. Selain itu pula, metode bottom-up dengan kurva pancar sesuai dengan Gambar 7 lebih baik dalam menyimpan radiasi dibandingkan dengan serbuk mikrokristal dengan ukuran 100 mesh yang lebih banyak menyimpan radiasi pada daerah perangkap dangkal.

Gambar. 8. Kurva kalibrasi serbuk 100 mesh

Hasil Uji Kalibrasi Radiasi Suatu bahan TLD yang telah digunakan dapat digunakan kembali setelah dilakukan annealing. Proses annealing yakni proses pemanasan pada temperatur 400°C selama satu jam. Hal ini dimaksudkan agar TLD serbuk CaSO4:Dy tersebut tidak menyimpan energi atau dengan kata lain TLD serbuk dikosongkan infomasi dosisnya sehingga dapat digunakan kembali. Setelah dilakukan annealing, TLD serbuk CaSO4:Dy tersebut diradiasi dari sumber radiasi 90Sr dengan berbagai variasi dosis. Dosis yang digunakan antara lain 3 mGy; 7,5 mGy; 15 mGy; 22,5 mGy; 30 mGy. Uji linieritas dibuat dengan hubungan antara intensitas (nC) terhadap dosis yang diberikan (mGy). Serbuk TLD CaSO4:Dy mikrokristal dengan ukuran partikel 100 mesh memiliki faktor kalibrasi sebesar 0,0123 mGy/nC, Serbuk TLD CaSO4:Dy mikrokristal dengan ukuran partikel 100 nano (metode topdown) memiliki faktor kalibrasi sebesar 0,0226 mGy/nC, sedangkan Serbuk TLD CaSO4:Dy nanokristal (metode bottom-up) memiliki faktor kalibrasi sebesar 0,01522 mGy/nC. Dari segi linieritas serbuk mikrokristal 100 mesh memiliki R2 = 0,9988, sedangkan serbuk 100 nano (metode top-down) tidak memenuhi kelinieritisan yang hanya memiliki R2 = 0,8831, serta serbuk nanokristal (metode bottom-up) R2 = 0,9965. Hal ini menunjukkan bahwa TLD yang dibuat melalui metode bottom-up memiliki akurasi dan presisi yang baik terhadap radiasi daripada metode topdown. Hasil uji kalibrasi radiasi disajikan dalam Gambar 8, 9 dan 10 dari kurva kalibrasi, sebagai berikut :

Gambar. 9.

Kurva kalibrasi serbuk 100 nm (top-down)

Gambar. 10. Kurva kalibrasi serbuk nanokristal (bottom-up)

KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa penerapan teknologi nano dengan metode bottom-up memiliki respon yang tertinggi terhadap radiasi daripada metode top-down. Linieritas dari uji respon variasi dosis antara bottom-up dan top-

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 167


down dengan masing-masing R2= 0,9965 dan 0,8831, serta faktor kalibrasi masing-masing 0,01522 mGy/nC dan 0,0226 mGy/nC. Untuk meningkatkan kualitas dari TLD CaSO4 ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan TLD tersebut antara lain: Perlu dilakukan proses pemanasan disaat pembuatan serbuk TLD CaSO4:Dy nanokristal sehingga menghasilkan kristal yang sempurna. Perlu dilakukan optimasi konsentrasi Disprosium (Dy) pada proses pembuatan serbuk TLD CaSO4:Dy nanokristal sehingga didapati konsentrasi yang lebih baik dalam respon terhadap radiasi. Perlu adanya penelitian lebih lanjut yang meliputi proses pemudaran dosis (fading), adanya pembuatan TLD CaSO4:Dy berupa chip sehingga dapat digunakan dalam bidang proteksi radiasi sebagai dosimeter personal. DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 33 Tahun 2007, Tentang Keselamatan Radiasi Pengion dan Keamanan Sumber Radioaktif. Mc Kinlay A. F, Thermoluminescence Dosimetry. Medical Physics Handbook , Adam Hilger, 1981 Delgado, A, Basic Concepts of Thermoluminescence, Personal Thermoluminescemce Dosimetry (Ed. : M. Oberhofer). Report EUR 16 277 EN, Luxemburg, pp. 47-69, 1995 J. I. Lee, High Sensitivity LiF `Thermoluminescent Dosimeter LiF(Mg,Cu,P). Health Physics, vol. 46, pp. 1063-1067. 1984 Krebs, R. E, The History and Use of Our Eart’s Chemical Elements: A Reference Guide, Second Edition. Greenwood Press: London, 1922 Arryanto, Y., amini, S., dan Rosyid, M,F., IPTEK Nano di Indonesia : Terobosan Peluang, dan Strategi, edisi 1, 12-35, Diglossia, Yogyakarta. 2007 Adityawarman, D., Peranan Nanoteknologi Dalam Menunjang Ketahanan Pangan, Artikel Seminar Nanoteknologi, Semarang. 2009

TANYA JAWAB Pertanyaan 1. Yang dimaksud dengan 100 mesh itu apa? 2. Keuntungan dari penerapan teknologi nano yang dilakukan dalam penelitian? 3. Apakah dengan penerapan teknologi nano membuat TLD lebih tahan lama? 4. Yang paling optimum metode apa dari penerapan teknologi nano? Jawaban 1. 100 mesh merupakan banyaknya lubang dari 1 inchi persegi. 2. Dengan peneraan teknologi nano ini diharapkan meningkatkan kesensitifan dari bahan tersebut sehingga dapat ditinjau lebih lanjut menjadi perbandingan dengan bahan yang berukuran lebih besar. 3. Tentu saja, karena dengan metode dari penerapan ini dapat meningkatkan kinerja dari TLD yang dibuat. 4. Metode bottom-up karena linieritas yang cukup tinggi daripada metode topdown dan selain itu memiliki respon terhadap radiasi lebih tinggi.

_______________________ ________________________________________________ _____________________ 168

PEMBUATAN THERMOLUMINESCENCE DOSIMETER (TLD) SERBUK CASO 4 :DY DENGAN PENERAPAN TEKNOLOGI NANO

Recommend Documents