PENGUKURAN AKTIVITAS PENCACAH 41T
~
SECARA
ABSOLUT
DENGAN
MENGGUNAKAN
P.P.H. Ismmtoyo BATAN
-
PUSAT REAKTOR
Abstrakt
ATOM
BAN DUNG
:
PENGUKURAN AKTIVITAS ~ SECARA ABSOLUT DENGAN MENGGUNAKAN PENCACAH 4n PENGUKURAN isotop-isotop yang hanya meluruhkan zarrah ~ saja dikerjakan dengan menggunakan pencacah 4n yang merupakan 4n gas flow counter. Watak detector untuk 2 macam gas diamati, yaitu untuk p-gas dan gas propan. Cara preparasi sample digunakan kollodium yang dilarutkan dalam amylacetate dan ctil-ether dengan perbandingan I : 2 : 2. Pengukuran absolutnya dikerjakan untuk isotop-isotop P-32, S-35, Sr-90,-Y-90. ternyata diperlukan kollodium yang dilapis emas dan insulin sebagai penyebar (agar debu-debu hasil pengeringan dapat merata), untuk mendapatkan efisiensi sehingga mcncapai 100%. PENDAHULUAN: Dalam pengukuran aktivitas, baik untuk pancaran-pancaran alpha, beta maupun gamma. dari isotop-isotop radioaktip, dikenal dua macam eara. Cara yang pertama dikenal dengan nama cara relatip, dimana detektor effisiensinya ditentukan lebih dahulu dcngan menggunakan sum her standard, kemudian baru dipakai untuk mencacah radioisotop yang ingin diketahui aktivitasnya. Baik sumber standard maupun yang akan diukur merupakan radioisotop yang sejenis dan mempunyai dimensi sarna (atau ordcnnya sarna). Kalau tidak ada sumber standard yang sejenis, dapat dipakai sumber standard yang mcmpunyai spektrum hampir sarna ataupun salah satu puncakspektrum yang hampir sama. Cara yang kedua adalah dcngan mempergunakan detektor yang mempunyai effisiensi 100 %, dengan demikian dapat dengan langsung diketahui aktivitas dari radioisotop tersebut. Cara ini dikenal dengan nama cara absolut. Pada tulisan ini akan dibicarakan metoda yang kedua dan hanya untuk pancaran zarah beta saja. Pengukuran zarrah beta secara absolut sendiri dapat beberapa macam cara antara lain metoda sudut ruang (pencacahnya dapat berupa pencacah G.M.), metoda pencacah 4n dan lain sebagainya. Yang utama agar pencacahan absolut dapat dikerjakan adalah asal setiap zarah beta yang masuk ke dalam pencacah dapat tercatat, maka pencacah tersebut dapat dipakai untuk pengukuran absolut. 1.
Pen
cae
a h
4n
Yang dimaksud dengan pencacah 4n adalah suatu pencacah dim ana mampu untuk mendeteksi zarrah-zarrah' yang dipancarkan pada seluruh sudut ruang. Pencacah 41T ada bcrbagai macam, untuk pencacah bent uk gas dapat bekerja pada daerah proportionil ataupun daerah Geiger Muller. Sedangkan gasnya dapat dengan cara dialirkan ataupun diisikan saja. Pada umumnya yang dipakai adalah yang pcrtama, yaitu dcngan mcngalirkan gas tersebut terus menerus. Sebab dari pilihan tersebut adalah dari segi praktisnya pelaksanaan pengukuran. Pada pencacah dengan gas yang diisikan, maksudnya gas untuk multiplikasi diisikan dan kemudian ditutup, banyak hal yang harus dikerjakan sebelum pencacahan sendiri dapat dilakukan. Misalnya pengosongan udara, yang tentu saja mcmerlukan sistim vakum, pengisian gas dan lain-lain. Dengan demikian untuk mencacah beberapa sample saja akan memerlukan waktu beberapa jam, karena setiap kali mengganti sumber berarti harus div?kumkan lagi terlebih dahulu. Didalam experimen ini pencacah dikerjakan dengan menggunakan pencacah.41T dengan gas yang dialirkan (. 41T Gas flow counter). Pencacah 4n terse but dioperasikan 204
pada dacrah
proportionil,
sehingga
masih pcka terhadap
cncrgi dari zarrall,
disamping
itu
juga akan memberikan resolving time yang keci!. . Pada 41T Gas flow counter yang dioperasikan pacta daerah proportionil dengan design yang tepat, akan didapatkan Icbar plateau antara 300 sampai 1000 Volt dan dengan kecondongan (slope) antara 0,1 sampai 0,2%. Lebar dan kecondongan dari platcau ini akan tergantung dari macam gas yang dipakai. Pencacah 41T yang dipakai di Pusat Reaktor Atom Bandung berasal dari Rusia,. yang berbentuk dua buah setengah bola dan anodanya berbentuk lingkaran (Gambar I). Diantara kedua detektor ada meja tempat meletakkan sumber yang dapat digeser (diputar) Meja tersebut mampu untuk menampung tiga buah sumber.
6
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Anoda meja tempat menompang sumber Lapisan tipis' kollodium Sumber Tempat gas masuk Tempat gas keluar Isolator.
51 Gambar
1.
Untuk mempelajari watak-watak dari pencacah 41T tersebut dipakai dua macam gas, yaitu P-gas dan Propan. Tetapi selanjutnya hanya dipakai gas propan saja, karcna gas tcrsebut tidak perlu didatangkan dari luar negeri, sedangkan P-gas selain harganya Icbih mahal, juga hams didatangkan dari luar negcri. Kemurnian gas pun tidak perlu terlalu tinggi, yang dipakai hanyalah gas propan yang sering dipakai untuk bahan bakar saja. Pc· ngontrolan aliran gas dikerjakan dengan melewatkan aliran terscbut pada minyak pelumas. dengan jumlah gelembung dua sampai tiga gelembung per-dctik. Dari hasil pengamatan ternyata gas propane membcrikan lcbar plateau ataupun kecondongan yang lebih baik daripada P-gas, hanya tegangannya hams lebih tinggi. (lihat Tabel I). Bentuk plateau untuk bermacam-macam isotop (energi rata-rata dari zarrah ~ yang dipancarkan) terlihat pada Gambar-2. Tabel Gas
I. V Lebar Kecondongan % 2,1 1,1 kV % 700 0,1 V Plateau Tegangan Operasi ~,4 300 kV
205
p., ::E
U 78
slOS 4
26
3 9
" .' . "
" A'" I I 4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
I
I
.~,.
..
•..•. Q"'·o
.••.. "'g,,"'a
.••,q:r.••.
g" _·~··"""}-"-·-4_. _4_ .•.••._. _ .•4_·-<>_.-41_ .a • '")0
.. « .. ..
"
•.
++++++
II 3.0
3.1 3.2
3.3
3.4
untuk p32 untuk S3S untuk Sr90 + y90
3.5
3.6
3.7
Kilo Volt
Gambar 2. Perluditerangkan disini, bahwa pencacah 4n ini hanya di pakai untuk mencacah zarrah ~ saja. Sedangkan zarrah 'Y pencacah initidak peka at au pun kepckaannya sangat rcndah. Oleh karena itu hanya dipakai untuk isotop-isotop yang memancarkan zarrah ~ saja. Untuk isotop-isotop pcmancar zarrah ~ dan 'Y secara serentak dipakai alat lain yang disebut . 4n ~ - 'Y coincidence. _ Kalau kita perhatikan plateau dan kecondongan yang diperoleh, terlihat bahwa pada daerah itu adanya effek spurious counting belum ada. Dengan demikian pilihan untuk meletakkan tegangan operasi menjadi lebih bebas. 2.
E k s per
i men
2.1.
Preparasi Sumber:
:
Telah diterangkan didepan, bahwa di dalam pengukuran zarrah yang dipancarkan ke segala sudut ruang harus dapat dicacah. Oleh karena itu sumber diletakkan pad a suatu lapisan yang sangat tipis. Lapisan atau film ini harus cukup kuat pula untuk menahan sumber yang berbentuk cairan pada awalnya. Untuk membuat lapisan terscbut diRakai kollodium yang dilarutkan pada campuran amyl ace tat dan ethil'ether. Pcrtama kali dicoba dengan pcrbandingan be rat I : I : I. tetapi ternyata masih tcrlalu kcntal. Kcmudian amyl acetat dan ethil ether-nya ditambah lagi dengan jumlah satu bagian berat dan ternyata berh? sil dengan baik . . Cara membuat lapisan tipis tersebut adalah dengan meneteskan larutan tersebut pada permukaan air. Larutan tersebut akan meluas dan membentuk suatu lapisan dengan tebal yang homogin, Tebal tipisnya lapisan yang terbentuk akan tcrgantung dari keenceran larutan, Untuk satu tetes dengan perbandingan diatas akan menghasilkan lapisan seluas ~ 25 Cm2 dengan ketebalan ~ 30/ug/Cm2. Lapisan ini akan kering dalam satu sampai dua menit. Kemudian lapisan ini diletakkan pada plancet yang berbentuk cincin dengan ukuran eliameter dalam 1,8 Cm dan diamter Iuar 3,4 Cm. 206
Agar dapat diketahui dengan tepat, bcrat dan sample yang akan diatur, maka sample tersebut ditimbang setiap 30 dctik mulai dari saat ditetapkan. Dcngan mengekstrapolasi dan grafik berat vs waktu, akan diperoleh berat zat radioaktif pada saat diteteskan. Pengeringan dari cuplikan harus dikerjakan pada tcmperatur ruangan, tidak boleh dipanaskan. Setiap cuplikan dibuat sl'hingga cacah permenitnya antara 100.000 sampai 200.000. Pada cacah sekian ini koreksi terhadap dead time bcJum perlu atau kecil sekali, disamping itu pengaruh dari background dapat diabaikan. Oleh karena itu untllk larutan-Iarutan yang mempunyai aktivitas jenis yang tinggi perlu diencerkan. Pada pengenceran ini perlu cliberi "carrier", agar jangan sampai isotop-isotop yang radioaktip justru malah menempel pada pipet. Sering kali euplikan sesudah mengering meneiut menjadi keeil, karcna kentalnya. Akibatnya serapan diri clari euplikan menjadi besar. Untuk menghindarkan ini, maka ditambahkan eairan insulin sesudah ditimbang. Disamping itu luas dari cuplikan jangslI1 sampai melebihi I em diamternya. 2.2.
Eksperimen: Pada awal eksperimen plancet hanya diletakkan begitu saja pada rumah cet, ternyata hanya memberikan hasil yang kurang memuaskan (Tabel 11).
-32p 9(')Sr +90y 35S
Tabel II 204TI
plan-
95% 89% Effisiensi 95% 70%
Isotop
Hal ini disebabkan oleh kontak yang kurang baik antara planeet. Untuk mengatasinya dibuat rumah plancet yang clikerupkan, sehingga kontaknya betulbetul baik. HasH sesudah memakai rumah planeetnya baru tertera pad a tabel III.
Tabel III 32p 204TI 90Sr + 90y 3SS
100%% Effisiensinya 70
Isotop
207
Tcrlihat bahwa untuk S-35 effisicnsi dari detcktor masih bclum dapat mencapai 100%. Hal ini disebabkan ole\1 sifat kol1odium yang merupakan bahan isolator, ~chinlli),a an tara anoda dan kol\odium tidak ada mcdan listrik. Hal mi tidak terlihat gejalanya pada isotop-isotop yang mcmpunyai energi lebih tinggi. Sebelum mencapai kesimpulan ini telah dicoba pengaruh absorbsi dari kollodium, t"ernyata pengaruh tebal kollodiumnya tidak ]ebih dari 2%. Agar medan listrik antara anoda dan kollodium juga ada, maka kollodiumnya dilapis dengan emas setcbal antara 20 sampai 30 A0 Gambar - 3.
Ternyata hasilnya sangat mcmuaskan dan dapat dicapai effisiensi 100%. Disamping itu untuk sumber S-35 selalu perlu diberikan insulin agar sera pan dirinya dapat diperkecil. Insulinnya sendiri perlu diencerkan sampai 20 kali dari ampul Insulin. Cara mclapis emas ini dikerjakan dcngan menguapkan emas pada ruang volum dan karena di Pusat Reaktor Atom Dandung belum mempunyai alatnya pelapisan ini dikerjakan di Lembaga Elektronika Nasional. Besarnya dead time dari pencacah 411' ini tidak lcbih dari 3/u detik. Sehingga untuk pencacahan sebesar 200.000 hanya akan memberikan koreksi sebesar 1%. Sedangkan backgroundnya sendiri sckitar 400, dengan dcmikian dapat diabaikan Apabila penimbangan dengan hati-hati dan dipakai timbangan yang diteliti maka ralat yang didapat akan kurang dari 5%, bahkan dapat dicapai kurang dari 3%.
Pad a pencacahan zarrah ~ dengan pencacah . 411' , koreksi yang perlu diadakan hanyalah koreksi serapan dari lapisan kollodium dan dead time. Koreksi serapan diri, asal "carrier"rtya tepat dan insulinnya tidak terlalu kental akan sangat kecil pengaruhnya. Kesimpulan: Untuk isotop-isotop yang memancarkan zarrah ~ cukup tinggi encrsinya, ternyata effisiensi 100% dcngan mudah dapat dicapai, asal "carrier" dan insulinnya diberikan dengan tepat. Bahkan kalau larutan sumber cukup encer, maka tidak perlu dipakai insulin. Pada sumber S-35 kollodium yang dilapis emas mutlak diperlukan akibatnya preparasi untuk S-35 akan memerlukan waktu lebih lama, bila tidak mempunyai persediaanplancet yang cukup banyak. Dengan dapat dipakainya gas propan tehnis, akan sangat memudahkan supplynya, karena dapat diperoleh di dalam negeri, Bahkan terlihat memberikan slope dan lebar plateau yang sangat memuaskan. Pustaka:
l.
208
Proc. of Sumposium on Metrology of Radionuclides, Vienna 1959 paper No : I. 1. II. 2.1. II. 2.11 II. 2.2 II. 2.3 II. 2.4
I.
3.
I.
10
2.
Radoszewsky, Thomasz "Lecture notes on Metrology of Radionuc1ides" Pusat Reaktor Atom Bandung, 1972.
DISKUSI: DR. H.P. SOEPANGKA T: Bagaimana pengaruh impurities dalam gas Propan pada hasil-hasil pengukuran dibandingkan dengan P-gas. ISMUNTOJO : Scpcrti terlihat dari hasil experiment, pengaruh dari impurities tidak ada sarna sekali. Mengenai pengukuran pad a P-gas, karena terbatasnya pcrsediaan P-gas tidak dikerjakan, akan tetapi kalau dilihat dari slope yang diperoleh daTi experiment terlihat untuk propan akan Icbih baik ketelitiannya. Dan untuk setiap tabung propane yang diganti seharusnya dikalibrasi lebih !;lulu ditampung kalibrasi periodik untuk ~etiap 6 bulan. Z. ABIDIN IS : Dalam pengontrolan aliran gas disebutkan hanya dcngan menggunakan gclemhunggelumbung gas yang dilewatkan pada minyak pelumas dengan jumlah gelcmbung tcrtentu. Dengan demikian apakah kita dapat mengetahui berapa tekanan dalam ruang alat peneacah, ataukah memang dalam hal ini kita perlu mengetahui secara pasti berapa tekanan disitu? Bukankah alat terse but dapat bekerja baik dengan tekanan tertentu. ISMUNTOJO : Dari segi aliran telah diamati: I. Kalau aliran kurang hasil peneaeahannya berkurang. 2. Kalau aliran dipereepat terlihat tidak ada pengaruh, hanya disini kalau aliran terlalu besar akan menyebabkan tersemburnya minyak pengontrol dan ini ditakutkan masuk ke dalam detektor, yang tentunya akan dapat mengubah karakteristik dari detektornya. DJARWANI SOEHARSO : Menurut paper, halaman 5, ukuran eincin plancct adalah; 1,8 em diameter dalam dan 4,4 diameter bagian luar. Sedangkan source (cuplikan) diamternya I em. Pertanyaan: Bagaimana saudara meletakkan source pad a planeet? ISMUNTOJO: Yang dimaksudkan disini adalah diamter maximum dari source yang diizinkan adalah I em.
209
