PENGARUH TEKANAN GAS ISIAN ARGON ALKOHOL TERHADAP KARAKTERISTIK DETEKTOR GEIGER-MÜLLER TIPE SIDE WINDOW CARI RISTIANI M0204021
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta
Abstrak
Telah dibuat detektor Geiger-Müller tipe side window dengan gas isian Argon-Alkohol. Tabung detektor terbuat dari pipa gelas dengan diameter 16 mm dan panjang daerah aktif 80 mm. Anoda terbuat dari kawat tungsten dengan ukuran diameter 0,03 cm. Katoda terbuat dari bahan Cu yang diuapkan dan menempel pada bagian dalam tabung gelas. Gas isian terdiri dari Argon dan Alkohol dengan perbandingan 90% : 10%. Parameter tekanan gas isian divariasi dengan tujuan dapat diketahui pengaruh tekanan gas isian terhadap karakteristik detektor. Dari pengukuran diperoleh plateau, slope sebesar (75 volt, 41 % / 100 volt), (200 volt, 4,6 % / 100 volt), (50 volt, 36 % / 100 volt) masing-masing untuk tekanan 8 cmHg, 10 cmHg dan 12 cmHg. Tekanan optimum yang memenuhi karakteristik detektor adalah pada tekanan 10 cmHg. Hasil penelitian menunjukkan panjang plateau dan slope berfluktuasi, dalam arti panjang plateau dan slope tidak tergantung oleh tekanan gas isian. Kata kunci : Geiger-Müller , plateau, slope , tekanan
kecelakaan yang mungkin terjadipun akan semakin
I. PENDAHULUAN
teknologi
besar.
Karena
nuklir
yang
itu
penerapan
baik
sangat
Perkembangan teknologi saat ini
memperhatikan seberapa jauh kemanfaatan,
begitu pesat, dimana salah satunya adalah
keselamatan dan resiko kecelakaan bagi
teknologi nuklir yang penerapannya mulai
kepentingan umum yang mungkin terjadi,
terasa dibutuhkan sangat mendesak pada
karena
beberapa bidang antara lain : industri logam
Bahaya radiasi merupakan dampak lain
(deteksi sambungan las dan kebocora n
dari penerapan teknologi nuklir, dimana
pipa), perusahaan rokok, survey radiasi
resiko tersebut tidak dapat dihilangkan.
pada suatu daerah/lokasi dan sebagainya.
Dengan adanya kenyataan itu, maka usaha
Semakin tinggi suatu teknologi, maka resiko
yang dapat dilakukan adalah menekan dan
1
pemakaian
teknologi
tersebut.
2. sistem vakum pelapis tabung dan
mengurangi resiko tersebut sekecil mungkin.
pengisian gas
Radiasi nuklir tidak dapat dideteksi dengan panca indra, maka perlu dibuat alat
3. alat pelacak kebocoran vakum
bantu yang mampu
4. multimeter
mendeteksi radiasi
5. pesawat ultrasonik
nuklir seawal mungkin. Alat bantu tersebut
b. Bahan
berbentuk detektor radiasi nuklir. Semua jenis detektor nuklir berdasarkan interaksi
1. tabung gelas
radiasi dengan materi. Detektor
2. tembaga murni sebagai bahan pelapis
nuklir
katode
mempunyai jenis serta bentuk yang cukup banyak. Salah satu dari sekian banyak jenis
3. kawat ferniko sebagai terminal katode
detektor nuklir adalah detektor Geiger-
4. kawat tungsten sebagai anode
Müller . Detektor Geiger-Müller termasuk
Dalam penelitian ini dititik beratka n
golongan detektor radiasi nuklir dengan gas
pada pengaruh tekanan gas isian Argon
isian sebagai medium aktifnya. Prinsip kerja
Alkohol terhadap karakteristik detektor GM
detektor jenis gas isian adalah berdasarka n
tipe Side Window. Sehingga dalam penelitian
interaksi radiasi dengan materi. Bahan
yang perlu dilakukan adalah : Pembuatan
materi yang mampu berinteraksi dengan
detektor GM tipe Side Window dengan
radiasi adalah gas isian yang dalam hal ini
katoda yang dilapisi Cu dengan ukura n
gas-gas mulia dan gas-gas poliatom (Irianto,
panjang daerah aktif 8 cm dan diameter 16
2008). Pada penelitian-penelitian terdahulu
mm serta optimasi pengisian gas untuk
telah dibuat detektor Geiger-Müller dengan
variasi tekanan 8 cmHg, 10 cmHg dan 12
gas isian argon dan uap alkohol dengan hasil
cmHg dengan perbandingan 90% gas argon
kurang baik. Hal ini disebabkan oleh
dan 10%Dalam uap alkohol penelitian (Singru,ini1972). data yang
banyak parameter yang berpengaruh dalam
diamati
pembuatan detektor Geiger-Müller anta r a
ambang, tegangan kerja (plateau), dan slope.
lain : kebersihan tabung, tingkat kevakuma n
Detektor Geiger-Müller
tabung. Untuk peningkatan karakteristik
apabila mempunyai daerah plateau yang
perlu
ulang.
panjang dan slope yang kecil yaitu menur ut
Pembuatan tabung detektor Geiger-Müller
Ortec besarnya plateau antara 100-300 volt
dengan gas isian argon dan alkohol dan
dan slope kurang dari 8 % per 100 volt. Data
pengujiannya dilakukan optimasi terhadap
yang
tekanan gas isian. Dengan penelitian ini
pengaruh antara variasi tekanan terhadap
akan diperoleh tekanan gas isian yang
karakteristik
optimum terhadap karakteristik detektor
Prosedure
Geiger-Müller .
sebagai berikut :
dilakukan
penelitian
II. METODOLOGI PENELITIAN a. Alat : 1. sistem uji detektor
2
adalah
diperoleh
perubahan
ini
detektor
penelitian
tegangan
dikatakan baik
untuk
mengetahui
Geiger-Müller secara
.
matematis
Geiger-Müller
dengan cara memvariasi
tegangan terhadap perubahan cacah per menit, sehingga diperoleh panjang plateau, slope, dan tegangan ambang. Untuk analisa
Mulai
datanya diamati pengaruh tekanan terhadap perubahan Persiapan Bahan
tegangan
ambang,
panjang
plateau dan slope. Besarnya slope dinyatakan dalam % per 100 volt (Arya, 2007) yang dinyatakan dengan persamaan :
Pembuatan Tabung Detektor
Slope = Persiapan Pelapisan
N 2 − N1 (V2 − V1 ) (100)
×100%
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses Pelapisan Bahan Katoda
Dalam p roses pengujian detektor ini diperoleh bentuk plateau yang tidak sesuai
Proses Pemasangan Bahan Anoda Analisa
dengan karakteristik yang diinginkan. Hal
Kegagalan
ini disebabkan karena tingkat kebersihan
Proses Pemvakuman Tabung Detektor
dalam tabung, bentuk geometri tabung (anode tidak simetris) dan ada kebocoran di
Proses Pengisian Gas
dalam tabung yaitu kebocoran sistem vakum disebabkan karena banyaknya sambungan dari sistem vakum ke tabung detektor yang
Tidak
kurang rapat sehingga molekul gas yang ada
Uji
Detektor
diluar
masuk.
Juga disebabkan karena
pengelasan yang kurang sempurna sehingga Baik
terjadi keretakan pada tabung detektor maupun sistem vakum sehingga gas argon
Karakterisasi Detektor
dan uap alkohol tidak bercampur seca r a homogen Analisis data
tabung,
maka
dilakukan
pelapisan,
pembuatan
pemvakuman,
pengisian Dalam gas berulang-ulang. penelitian ini
dan untuk
menentukan tekanan dalam pengisian gas mengalami
kesulitan
karena
pada
manometer air raksa sangat cepat mengalir III. PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA Data-data yang dikumpulkan
naik turun walaupun kran tersebut sedikit dibuka.
dalam
Sehingga
untuk
menetukan
besarnya tekanan harus pelan-pelan dalam
penelitian ini adalah data uji fungsi detektor
membuka kran.
3
menunjukkan
Hasil karakterisasi detektor :
belum
bisa
membedakan
adanya radiasi Cesium. Hal ini disebabkan karena kebolehjadian ion elekt ron sampai
Cacah per menit (cpm)
40000
pada anode sedikit sehingga perbedaan 30000
cacah yang dihasilkan dengan sumber dan tanpa
20000
sumber
kelihatan
sama.
Juga
137
TanpasumberCs
disebabkan karena gerakan elektron dan ion
137
DengansumberCs 10000
masih lambat sehingga sebelum elektron dan ion mencapai ke elekt rode yang sesuai ada
0 800
850
900
950
1000
kemungkinan
Tegangan(volt)
antara
elekt ron
dan
ion
bertemu dan bergabung kembali. Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan dengan cacah pada tekanan 8 cmHg
Cacah per menit (cpm)
30000
Berdasarkan Gambar 4.1 penguku ran dengan sumber diperoleh panjang plateau 75 volt dan besarnya kemiringan plateau 41 %. Dari data tersebut terlihat bahwa tegangan detektor dapat dioperasikan antara 875 – 950 volt.
25000 20000 137
15000
TanpasumberCs
10000
DengansumberCs
137
5000 0 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500
Tegangan(volt)
Cacah per menit (cpm)
4000 3500
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan dengan
3000
cacah pada tekanan 12 cmHg
2500 137
2000
Tanpasumber Cs
1500
Dengansumber Cs
Berdasarkan
137
Gambar
4.3
terlihat
1000
bahwa panjang plateau sangat pendek yaitu
500
50 volt dan kemiringan plateau diperoleh
0 1000
1100
1200
1300
sebesar 36 %.
1400
Tegangan(volt)
Berdasarkan grafik tersebut bahwa
Gambar 4.2 Grafik hubungan tegangan
pengaruh tekanan 8 cmHg, 10 cmHg dan 12
dengan cacah pada tekanan 10 cmHg
cmHg terhadap karakteristik detektor yaitu terlihat
panjang plateau dan slope saling berfluktuasi
bahwa panjang plateau yaitu 200 volt. Pada
dalam artian panjang plateau dan slope tidak
tekanan ini detektor dapat dioperasikan
tergantung pada besarnya tekanan gas isian
pada tegangan kerja antara 1150 – 1350 volt
dalam tabung.
Berdasarkan
Gambar
4.2
dengan kemiringan plateau 4,8 %. Pada tegangan 1000 – 1125 volt
4
berfluktuasi dalam arti pengaruh panjang Tegangan ambang (volt)
1400
plateau dan slope tidak tergantung pada
1300
besarnya tekanan gas isian dalam tabung.
1200
Tekanan 8 cmHg : plateau 75 volt dan slope
threshold 1100
41 % / 100 volt
1000
Tekanan 10 cmHg : plateau 200 volt dan
900
slope 4,8 % / 100 volt
800 8
9
10
11
12
Tekanan 12 cmHg : plateau 50 volt dan slope
Tekanan (cm Hg)
36 % / 100 volt Gambar 4.4 Grafik hubungan tekanan dengan
2. Tekanan
tegangan ambang Berdasarkan
Gambar
yang
memenuhi
karakteristik detektor adalah pada tekanan 4.4
10 cmHg.
bahwa
3.
semakin besar tekanan gas isian detektor Geiger-Müller
optimum
Adanya
hubungan
linieritas
anta r a
tegangan ambang dengan tekanan yaitu
semakin besar tegangan
semakin besar tekanan gas isian detektor
kedua elektrodenya yaitu tegangan ambang.
maka tegangan ambang yang terjadi akan
Hal ini karena tekanan gas yang besar maka
semakin tinggi.
gerak elektron ion untuk mencapai ke elektrode akan semakin lambat, sehingga
VI. SARAN
untuk menambah tenaga yang diperlukan elektron maupun ion agar geraknya lebih
Untuk penelitian lebih lanj ut maka
cepat mencapai anode dan katode maka tegangan
antara
anoda
dan
untuk
katode
memperoleh
detektor
dinaikkan. Tenaga elekt ron ion tersebut
kebersihan
berasal dari adanya medan listrik anta r a Apabila tekanan dinaikkan lebih tinggi kedua elektrode. lagi lebih besar dari 12 cmHg maka
yang
hasil
maksimal
dalam
karakteristik perlu
pembuatan
dijaga tabung
sehingga vakum yang diperoleh mencapai kevakuman tingkat tinggi.
tegangan ambang detektor tersebut akan
VII. DAFTAR PUSTAKA
semakin tinggi. Hal ini mengakibatkan
Arya, Wisnu Wardhana. 2007. Teknologi
kemampuan
Nuklir, Proteksi Radiasi dan Aplikasinya.
kerja
detektor
menjadi
berkurang yaitu seluruh gas yang ada dalam
Penerbit Andi Yogyakarta.
tabung akan terionisasi dan ion tersebut
Irianto, dkk.2008. Peningkatan spesifikasi
tertarik menuju elektrode dan detektor
Kinerja Detektor Geiger-Müller . Usulan
kehilangan gas sehingga detektor menjadi
Program Kerja Kegiatan Batan tahun 2009.
rusak.
RM.1972. Introduction to Experimental Nuclear pyisics.Wiley Singru,
Eastern Private
V. KESIMPULAN 1. Pengaruh tekanan gas isian terhadap panjang plateau dan kemiringan plateau
5
Limited.
New
Delhi.
1
