JURUSAN FISIKA FAKULTAS ILMU PENGETAHUAN ALAM DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG

PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN

RADIASI GAMMA

Deskripsi :

Praktikum ini bertujuan untuk mengobservasi jumlah impuls (intensitas) rata-rata radiasi Gamma yang terjadi antara 2 unsur, dengan unsur yang satu sebagai acuan (Ameresium) dan unsur yang lain sebagai unsur yang akan dicari nilai energi radiasi Gammanya (Cobalt). Seperti pada praktikum Radiasi Alpha, dengan mengetahui pola level energi radiasi pada detektor dan dibandingkan dengan nilai energi radiasi sesungguhnya (sesuai dengan literatur) untuk unsur Ameresium, penyetaraan level energi detektor tersebut dapat digunakan sebagai faktor pembanding untuk menentukan nilai energi radiasi Gamma yang sebenarnya untuk unsur Cobalt.

Tujuan :

  1. Menentukan dan membandingkan level energi radiasi Gamma pada unsur Ameresium sesuai energi radiasi di literatur yang sudah ada sebagai level energi acuan
  2. Menentukan besar energi radiasi Gamma yang dipancarkan Cobalt, sesuai perbandingan level energi acuan radiasi Gamma Ameresium sebelumnya

Tinjauan Pustaka :

Kebanyakan bahan Radioaktif tidak langsung berubah ke bentuk stabilnya, namun secara bertahap meluruh ke bentuk isotop lain yang mengikuti rantai peluruhan tertentu. Seperti terlihat pada deret Radium Gambar 1, Radium 226 meluruh ke bentuk isotopnya Radon 222, dilanjutkan ke Polonium 218, ke Timah 214 dan begitu seterusnya sampai ke bentuk isotop-isotop stabil lain, dimana setiap kali terjadi proses peluruhan, isotop memancarkan energi radiasi sesuai dengan mode peluruhan yang terjadi. Mode peluruhan tersebut dapat berupa radiasi Alpha (α), Beta (β) ataupun Gamma (γ).


Gambar 1. Radium series (Sumber: http://en.wikipedia.org/)

Secara matematis, peluruhan Gamma dari atom A ke atom A yang lebih stabil diberikan oleh Persamaan 1, dimana Z=nomor atom, N=nomor massa dan e=energi radiasi. Untuk unsur Ameresium sebagaimana terlihat pada Tabel 1, meskipun tidak memiliki mode peluruhan Gamma, radiasi Gamma tetap terjadi pada masing-masing isotopnya. Begitu juga dengan Cobalt, masing-masing peluruhan isotopnya memancarkan radiasi Gamma.

(1)

Tabel 1. Isotop Ameresium

Sumber: Argonne National Laboratory, EVS

Tabel 2. Isotop Cobalt

Sumber: Argonne National Laboratory, EVS

Setting Up Rangkaian :

  1. Klik tombol Run yang berada di tengah bawah aplikasi
  2. Sambungkan 3 kabel Sintilator, masing-masing ke High Voltage Power Supply dan 2 kabel lainnya ke Single Channel Analyzer.
  3. Sambungkan kabel Osciloscope ke Single Channel Analyzer dan ke channel I atau II pada Osciloscope itu sendiri. Jangan lupa merubah set Osciloscope jika digunakan channel II.
  4. Sambungkan kabel Digital Counter ke Single Channel Analyzer dan ke Digital Counter itu sendiri.
  5. Pasang bahan Radioaktif: Ameresium atau Cobalt tepat di bawah Sintilator.
  6. Dekatkan Sintilator ke bahan yang akan dideteksi.
  7. Nyalakan High Voltage, set Voltage input 1100 Volt untuk Ameresium atau 925 Volt untuk Cobalt.
  8. Nyalakan Single Channel Analyzer, set tombol base pada 0.00, tombol amplifier ±45º, tombol window ≥45º dan switch ke arah: Manual dan Reset.
  9. Nyalakan Osciloscope, set tombol Time/Div 2 µs/div dan tombol Volt/div 0.5 Volt/div (sesuai channel yang digunakan). Kemudian atur sedemikian rupa sehingga sinyal output dapat dilihat dengan jelas. Jika sinyal tidak muncul dimungkinkan terdapat kesalahan rangkaian dalam langkah sebelumnya.
  10. Nyalakan Digital Counter, set tombol putar mode ke mode frekuensi (Hz). Sama yang terjadi pada Osciloscope, jika Digital Counter tidak melakukan counting, dimungkinkan terdapat kesalahan rangkaian dalam langkah sebelumnya.
  11. Tekan tombol Reset, yang berada disamping tombol Run jika setiap kali terjadi crash pada aplikasi.
Evaluasi:
  1. Jika spektrum terlalu lebar: kecilkan dengan mengecilkan amplifier.
  2. Jika spektrum terlalu dekat: besarkan dengan membesarkan amplifier.
  3. Jika puncak terlalu tinggi: rendahkan dengan mengecilkan window.
  4. Jika puncak terlalu rendah: tinggikan dengan membesarkan window.

Video Tutorial:

untuk melihat video tutorial penggunaan aplikasi ini, dapat dilihat di sini.

Pengambilan Data :

Sintilator digunakan untuk mendeteksi impuls radiasi Gamma yang dipancarkan oleh bahan. Kemudian impuls yang terdeteksi oleh Sintilator tersebut, dipilah-pilah sesuai level energi yang telah dikonversi antara 0.00 sampai 10.00 (range nilai tombol base) oleh Single Channel Analyzer. Jumlah impuls yang mempunyai level energi setara antara nilai tombol base dan nilai tombol base yang ditambah nilai tombol window-nya, tidak lain adalah nilai yang diterhitung di Digital Counter. Jumlah rata-rata impuls yang terdeteksi per level energi ini, dengan mengambil selisih nilai tertentu, merupakan data percobaan yang diambil dalam praktikum dan merupakan data yang digunakan untuk membuktikan pada level energi ke berapa jumlah impuls radiasi yang paling banyak tercatat. Selain itu plot hubungan level energi dengan jumlah rata-rata impuls Ameresium dicocokan dengan literatur yang sudah ada, dan dijadikan sebagai pengkalibrasi konversi level energi yang dilakukan Single Channel Analyzer untuk membandingkan, sekaligus menghitung energi radiasi Gamma dari Cobalt.

Contoh tabel pengambilan data yang digunakan dalam praktikum Radiasi Gamma ini dapat di download di sini.

Sedangkan untuk contoh hasil pengambilan data, dapat dilihat pada plot pengambilan data Bahan Ameresium berikut ini:

Grafik di atas merupakan grafik hubungan antara Level energi (tombol base) dengan jumlah rata-rata impuls yang terdeteksi oleh Sintilator. Pengambilan data mengambil range 0.5 dan menunjukkan bahwa radiasi gamma yang terdeteksi berada pada level energi lebih kecil dari 1.00.

Analisa Data :

Hal-hal yang menjadi problem pokok dari praktikum Radiasi Gamma ini antara lain:

  1. Mengapa Voltage input 1100 Volt untuk Ameresium atau 925 Volt untuk Cobalt?
  2. Bagaimanakah metode pembandingan hubungan jumlah/intensitas impuls radiasi Gamma per level energi yang terdeteksi dengan literatur yang sudah ada?
  3. Bagaimanakah teknik penggunaan data radiasi Gamma pada Ameresium sebagai pembanding/acuan radiasi Gamma pada Cobalt, beserta cara untuk mendapat nilai-nilai energi radiasinya?
  4. Bagaimanakah kecocokan nilai energi radiasi Cobalt yang didapatkan dari percobaan, jika dibandingkan dengan literatur yang sudah ada (mis. Tabel 2)?
Keempat hal-hal di atas merupakan yang menjadi tugas bagi praktikan untuk menjawabnya berdasarkan praktikum yang mereka lakukan.

Referensi :

Anonymous. 2010. Petunjuk Praktikum Fisika Eksperimen II. Laboratorium Fisika Lanjutan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya. Malang

Silaban, Pantur. 1990. Fisika Modern. Edisi Ketiga. Erlangga. Jakarta

Anonymous. 2005. Cobalt. Human Health Fact Sheet. Argonne National Laboratory. http://www.evs.anl.gov/pub/doc/Cobalt.pdf

Anonymous. 2005. Americium. Human Health Fact Sheet. Argonne National Laboratory. http://www.evs.anl.gov/pub/doc/Americium.pdf

Authorisasi :

Simulator Praktikum Fisika Eksperimen: Radiasi Gamma ini ditujukan untuk membantu pelaksanaan pratikum Fisika Eksperimen yang diadakan di Laboratorium Fisika Lanjutan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya Malang. Aplikasi ini dapat digunakan untuk kepentingan pribadi, namun tidak diperkenankan untuk meng-copy, merubah, memodifikasi, atau menggandakannya untuk kepentingan komersil dalam bentuk apapun, baik sebagian atau keseluruhan konten, tanpa izin tertulis dari Creators.

Kritik, saran atau pertanyaan dapat dilayangkan melalui email di : uboiz@yahoo.com.

Tim Penyusun (Creator)
Penanggung Jawab :
Drs. Unggul Punjung Juswono, M.Sc.

Programmer :
Drs. Sugeng Rianto, M.Sc.
Dr. Eng Agus Naba, S. Si., M. T, Ph. D.
Ubaidillah, S. Si.

Dibuat dengan Greenfoot - www.greenfoot.org