PENGUJIAN RESPON DOSIS RADIASI IONISASI DARI Nd SILIKA TERDOP SEBAGAI MATERIAL THERMOLUMINESEN DOSIMETER

Seminar Nasional Keselamatan Kesehatan dan Lingkungan VI Jakarta, 15-16 Juni 2010

PENGUJIAN RESPON DOSIS RADIASI IONISASI DARI Nd SILIKA TERDOP SEBAGAI MATERIAL THERMOLUMINESEN DOSIMETER Rini Safitri Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Syiah Kuala Kopelma Darussalam, Banda Aceh, Indonesia

ABSTRAK Pengujian Nd silika terdop sebagai Thermoluminesen Dosimeter (TLD) telah dilakukan dengan memilih salah satu dari pengujian karakteristik yang diperlukan yaitu pengujian respon dosis dari TLD. Untuk menguji respon dosis dilakukan dengan dua cara, pertama meradiasikan sampel dengan radiasi ionisasi yang berasal dari sinar X diagnostik, dengan variasi dosis yang diberikan adalah 3,4 mGy – 68,85 mGy dan menggunakan Linear Accelerator dengan dosis 0,5 Gy dan 6,5 Gy cara kedua yaitu mengukur dosis permukaan dari tubuh pasien yang diradiasikan dengan mengunakan Linear Accelerator,. Dari kedua cara tersebut teramati bahwa terjadi peningkatan secara linear respon TL terhadap penyinaran yang dilakukan. Berdasarkan adanya respons yang positif dari Nd silika terdop terhadap radiasi ionisasi dapat disimpulkan bahwa material ini akan dapat menjadi alternatif dari pengembangan material TLD. Kata kunci: Nd terdop silica, respon dosis, TLD.

ABSTRACT The examination of dose response for Nd-doped silica fibre as a thermoluminescence dosimeter (TLD) have been done in range energy ionization radiation. There are two ways for examination, first, irradiation sample with the diagnostic energy range from 3.4 mGy – 68.85mGy and, using radiotherapy energy range with Linear Accelerator from doses 0.5 Gy to 6.5 Gy. The second ways, measured off body surface dose cancer patient by using Linear accelerator. From both examinations were observed that there was an increase in a linear TL response to radiation is carried out. Based on the existence of a positive response from the Nd silica terdop against ionizing radiation can be concluded that this material would be an alternative of the TLD material development. Keywords : Nd-doped,

silica, doses response, TLD.

mengetahui dosis yang diterima TLD dari

I. PENDAHULUAN Penggunaan

Thermoluminesens

paparan radiasi.

Penggunaan TLD

yang

Dosimeter (TLD) sebagai alat ukur dosis

sangat luas, terutama dimanfaatkan pada

pada

bidang Radiotherapi.

aplikasi

ilmu

radiasi

berkembang dengan pesat.

saat

ini

Sasaran utama yang

Perkembangan

ingin dicapai pada bidang radiotherapi ini

tersebut didasari pada beberapa kenyataan,

adalah keakuratan dosis yang diterima pasien

diantaranya TLD merupakan suatu alat ukur

yang mengalami perawatan menggunakan

dosis yang sangat sederhana, dan dapat

radiasi pengion.

ditempatkan

diberbagai

bagian

yang

diinginkan. Penempatan TLD bertujuan dapat

PTKMR-BATAN, FKM-UI, KEMENKES-RI

Teknologi TLD sangat berkembang, diawali

dengan

ditemukannya

berbagai

120


material yang memiliki respon yang tinggi

Mutiara Penang Malaysia . Dari hasil

jika disinari dengan radiasi. Material yang

pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan

sangat populer penggunaannya sebagai alat

bahwa Nd Silika terdop memiliki respon

ukur dosis adalah material seperti, lithium

yang sangat baik terhadap radiasi ionisasi

fluoride (LiF), lithium borate (Li2B4O7), dan

sehingga

beryllium oxide (BeO). Juga material lain

digunakan sebagai material TLD alternatif.

seperti aluminum oxide, calcium sulphate (CaSO4) dan calcium fluoride (CaF2). Perkembangan memotivasi berbagai

beberapa material

ilmu

material

peneliti

mencari

lain

yang

dapat

dimanfaatkan sebagai TLD, material yang mendapat perhatian terutama dalam bidang

memiliki

potensi

dan

dapat

II. FENOMENA THERMOLUMINESENCE Bahan yang dapat

menunjukkan

fenomena dari TL antara lain adalah bahan isolator yang mempunyai model pita energi . Oleh

sebab

itu,

konsep

dasar

untuk

Telekomunikasi yaitu material berbahan

menjelaskan fenomena TL adalah konsep pita

dasar serat optik. Pemilihan serat optik

energi elektron (model pita). Dalam model

merujuk pada kenyataan bahwa material

ini digambarkan bahwa pada kristal terdapat

tersebut peka terhadap cahaya.

tingkat-tingkat

Didasari pada kenyataan diatas maka

valensi,

berpotensi memiliki respon yang cukup

konduksi.

. Terutama

yang

Model pita energi terdiri atas pita

suatu bahan berjenis serat optik yang paling tinggi terhadap radiasi ionisasi

tertentu

dipisahkan oleh suatu pita larangan.

telah dilakukan suatu penelitian terhadap

1,2

energy

daerah

perangkap

Mekanisme

dan

daerah

termoluminesensi

dapat dijelaskan seperti pada Gambar 1.

sekali adalah radiasi yang digunakan dalam bidang Radiotherapy. Bahan berserat optik yang diduga memiliki respon terhadap radiasi yaitu Nd silika terdop. Pengujian awal yang dilakukan

adalah

sample

terhadap

dengan sinar-X

meradiasikan berenergi

diagnostik, tujuannya untuk membuktikan Nd Silika terdop memiliki peluang yang dapat dipilih sebagai suatu material TLD. Pengujian Nd Silika terdop sebagai TLD tersebut juga dilakukan dengan penyinaran secara bersamaan pada beberapa pasien yang menderita penyakit kanker dan diharuskan melakukan perawatan dengan radiasi pengion

Gambar 1. Mekanisme Termoluminesence

di bagian Radiotherapy Rumah Sakit Pantai


121


Interaksi antara radiasi pengion dengan

radiasi. Prinsip dasar dalam pemanfaatan

fosfor dapat terjadi melalui proses fotolistrik,

fenomena TL untuk dosimeter radiasi ini

hamburan Compton, produksi pasangan serta

adalah bahwa akumulasi dosis radiasi yang

2

ionisasi langsung . Peristiwa tersebut dapat

diterima bahan akan sebanding dengan

menimbulkan ionisasi pada materi sehingga

intensitas pancaran TL dari bahan tersebut.

dihasilkan pasangan ion berupa elektron

Ada

bebas bermuatan negatif dan ion positif

umumnya

berupa atom atau molekul yang kekurangan

memiliki karakteristik sesuai dengan yang

elektron dan disebut lubang. Elektron bebas

dibutuhkan dalam dosimetri radiasi. Dari

yang telah menyerap energi radiasi memiliki

delapan unsur tersebut, empat di antaranya

energi yang cukup sehingga dapat melompat

memiliki nomor atom efektif (Z) yang rendah

dari pita valensi menuju pita konduksi

(setara dengan Z efektif jaringan tubuh

(langkah 1). Dalam pita konduksi ini elektron

manusia), yaitu : lithium fluorida (LiF),

dapat bergerak bebas (langkah 2), sehingga

lithium borat (Li2B4O7), beryllium oksida

akhirnya terperangkap di dalam pusat muatan

(BeO) dan magnesium borat (MgB4O7).

positif atau perangkap elektron (langkah 3).

Sedang empat senyawa lainnya merupakan

Jumlah elektron yang terperangkap akan

material yang tidak ekivalen dengan jaringan

sebanding dengan jumlah ionisasi yang

tubuh manusia atau merupakan bahan dengan

terjadi, sedang jumlah ionisasi ini sebanding

Z tinggi, yaitu : kalsium sulfat (CaSO4),

pula dengan energi atau dosis radiasi yang

calsium fluorida (CaF2), aluminium oksida

sebelumnya diterima materi

3

. Loncatan

delapan

(Al2O3)

senyawa

dimanfaatkan

dan

organik

yang

fenomena

magnesium

TL

orthosilikat

elektron ke pita konduksi akan meninggalkan

(Mg2SiO4).

lubang bermuatan positif yang dapat bergerak

prinsip TL dan dapat berperan sebagai

bebas di dalam pita valensi (langkah 2).

dosimetri

Lubang bebas ini pada akhirnya juga

dosimeter termoluminesensi atau lebih sering

terperangkap di dalam pusat muatan negatif

dikenal

3

Bahan yang dapat memenuhi itu

dikenal

dengan

sebagai

singkatan

(thermoluminescencedosemeter) .

III. DOSIMETER

IV. METHODOLOGI Pengujian

TERMOLUMINESENSI

meradiasikan fenomena

TL

TLD

4

atau perangkap lubang (langkah 3) .

Berdasarkan

bahan

akan

sample

dilakukan Nd

silika

dengan terdop

terhadap sinar X yang berenergi diagnostik,

diperoleh berbagai informasi mengenai dosis

Sample tersebut diperlakukan sebagai

radiasi yang diterima oleh material. Dalam

Dosimeter, Ukuran yang dipilih mendekati

hal ini bahan itu berperan sebagai dosimeter

ukuran TL dosimeter LiF yang berbentuk


TL

122


rod. Selanjutnya sampel disinari dengan sinar

dengan varisi dosis

X dengan dosis terukur sebesar 101,1 mGy.

68,85 mGy, Dari grafik tersebut teramati

Setelah sample disinari seluruh sample

bahwa respon TL dari Nd silika terdop

tersebut diuji untuk mengetahui bagaimana

menunjukkan kenaikan yang linear sebanding

respon sampel terhadap radiasi dengan

dengan kenaikan dosis yang diberikan,

menggunakan TL Reader merk Harshaw

gradien yang ditunjukkan adalah sebesar y =

jenis 3500. Berdasarkan pengamatan dari

0,0628x + 0,319. Dosis minimum yang

pembacaaan

terbaca adalah sekitar 0,507 nC dengan dosis

respon

terhadap

radiasi

diperoleh bahwa Nd Silika terdop memiliki

dari 3,4 mGy sampai

3,4 mGy.

tingkat respon terhadap radiasi cukup tinggi sekitar 9-11 nC

1

pada

penderita

kanker

yang

diharuskan melakukan perawatan penyakit kanker di bagian Radiotheraphy Rumah Sakit Pantai Mutiara Penang. Dalam melakukan penyinaran, Nd Silika terdop sebagai TLD ditempatkan pada sebuah kantong plastik dan ditempelkan di permukaan kulit pasien. Selanjutnya pasien dan Nd silika terdop

6

TL reading (nC)

pasien

. Pengujian juga dilakukan

4

2

0 0 10 20 y = 0.0628x + 0.3916 2 R = 0.9849

Nd silika terdop sebagai TLD

tersebut

juga

telah

melalui

serangkain

40

50

60

70

Dose (mGy)

Gambar 1. Kurva respon TL-dose respon curve untuk dosis rendah (3,4 sampai 68,85mGy).

sebagai TLD disinari dengan dosis yang telah diatur.

30

Pengamatan

selanjutnya

dilakukan

dengan memberikan dosis yang lebih tinggi yaitu

bukan

dalam

lingkungan

radiasi

pengujian karakteristik yang yang didasari

radiodiagnostik tetapi Radiotherapy yang

pada konsep dosimetri yang berlaku antara

dilakukan di Rumah Sakit Pantai Mutiara

lain pengujian terhadap, respon dosisnya,

Penang

dengan

menggunakan

Linear

accelerator (Primus Siemens B7), dengan V. HASIL PEMBAHASAN Dari hasil pengamatan yang telah dilakukan terhadap pengujian karakteristik dari Nd Silika terdop sebagai TLD diperoleh bahwa respon terhadap dosis yang diberikan

berkas foton 6 MV, jangkauan dosis nya 0,5 - 6 Gy (Gambar 2). Pemilihan dosis dikarenakan bahwa dosis tersebut sangat umum

digunakan

pada

perawatan

Radiotherapy.

dengan variasi dosis dapat teramati pada Gambar 1, yang merupakan gambar Respon TL Nd silica terdop sebagai fungsi dari dosis yang terbentuk dari hasil penyinaran radiasi


123


yang sangat baik tersebut dapat memberi

60

kesimpulan bahwa Nd silica terdop dapat

TL Intensity (nC) 40

menjadi suatu material alternatif sebagai

20

Tabel 1. Respon TL dari Nd terdop Si yang ditempatkan pada permukaan tubuh pasien yang melakukan perawatan penyakit kanker.

0 0

1

2

3

y = 8.1526x - 0.4454 R2 = 0.9896

4

5

6

7

Dose (Gy)

Gambar 2. Kurva TL-respon dosis dalam jangkauan dosis tinggi (0,5 Gy to 6 Gy).

Kurva tersebut menunjukan kenaikan yang cukup linear yaitu dengan faktor kemiringan 0,9896. Kelinearan yang terjadi memberikan respon yang sangat baik bagi Nd silika terdop sebagai material TL alternatif yang dipilih.

Pasien

TL Respon (nC)

Dosis

Kanker Payudara 1 Kanker Payudara 2 Kanker Pernafasan Restosagmoid cancer Tonsil cancer (left eye) Tonsil cancer (right eye)

200 cGy (6 MeV) 214 cGy (9 MeV) 160 cGy (6 MeV) 95 cGy (10 MeV) 80 cGy (6 MeV) 80 cGy (6 MeV)

33.619 36.599 26.687 10.879 6.444 6.412

Tahapan berikut yang dilakukan adalah

penyinaran

Nd

silika

terdop

VI. KESIMPULAN Pengujian yang dilakukan terhadap

bersamaan dengan pasien. Pada pengujian ini sampel Nd terdop yang telah di masukkan

Nd

didalam

dipermukaan

menunjukkan gambaran yang positif ditinjau

tubuh pasien yang mengalami perawatan

dari pengukuran parameter respon dosis yang

penyakit kanker dan teramati pada Tabel 1.

dilakukan, dimana

material TL dosimeter terutama untuk energi

TL dari Nd silika terdop menunjukkan

radiasi berdosis tinggi atau beradiasi tinggi.

kenaikan yang linear sebanding dengan

plastik

diletakkan

Dari Tabel 1 teramati bahwa pasien

silika

kenaikan

terdop

dosis

sebagai

TLD

dapat

teramati bahwa respon

yang

yang mendapatkan dosis yang tinggi 214 cGy

menggunakan

untuk penderita kanker paru-paru, maka

diagnostik dan radiotheraphy. Hal ini juga

respon TL dari Nd silika terdop adalah

dapat ditunjukan pada pengukuran dosis

36,599 nC dan radiasi dengan dosis sebesar

permukaan yang dilakukan pada pasien

80 cGy yang diradiasikan pada kanker tonsil

penderita penyakit kanker yang diradiasikan

menunjukkan response dosis nya sebesar

di Rumah Sakit Pantai Mutiara Penang. Dari

6,44 nC, dari data tersebut dapat dikatakan

hasil yang ditunjukkan dapat disimpulkan

bahwa terjadi peningkat response dosis

bahwa Nd silika terdop dapat menjadi

seiring dengan penambahan dosis. Respon

material TLD alternatif.


radiasi

diberikan,baik

ionisasi

berenergi

124


UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih penulis haturkan pada staf dan laboran, Laboratorium Fisika Medis University Sains Malaysia, Penang.

DAFTAR PUSTAKA 1.

YUSOFF, A.L., HUGTENBURG, R.P. AND BRADLEY, D.A., (2005). Review of development of silica-based thermoluminescence dosimeter. Radiation Physics Chemistry, 74, 459 – 481.

2.

ABDULLA, Y.A, AMIN, Y.M. AND (2001). The BRADLEY, D.A., thermoluminescence respon of Ge doped optical fiber subjected to photon irradiation. Radiation Physics Chemistry, 61, 409-410.

3.

AKHADI, M., Pengantar Teknologi Nuklir, Rineka Cipta, Jakarta, 1997.

4.

AKHADI, M, 2000, Dasar-Dasar Proteksi Radiasi, Rineka Cipta, Jakarta.

5.

AMIN Y.M, AND NG, K. H., Ge doped optical fiber as a thermoluminesence dosimetery in Diagnostic X-ray rd Measurement, 3 SEACOMP, Procedding, Kuala Lumpur, 2004, 73 – 77.

6.

RINI SAFITRI, M.S. JAAFAR. AND A. SHUKRI, M.K. (2005). Study of Nddoped Silica Fiber as A Thermoluminescence Dosimeter for XRays in the Diagnostic Energy Range. Proceeding, Presented at: 3rd Kentingan Physics Forum, 24 September 2005, Solo, Indonesia.


125

PENGUJIAN RESPON DOSIS RADIASI IONISASI DARI Nd SILIKA TERDOP SEBAGAI MATERIAL THERMOLUMINESEN DOSIMETER

Recommend Documents