Dosimeter ini sangat menyerupai dosimeter film badge, hanya detektor yang digunakan ini adalah kristal anorganik thermoluminisensi, misalnya bahan LiF seperti pada Gambar 2.5. Proses yang terjadi pada bahan ini bila dikenai radiasi adalah proses termoluminisensi. Senyawa lain yang sering digunakan untuk TLD adalah CaSO4.
Gambar 2.5 Contoh TLD Berbahan LiF (Hendriyanto, 2006)
Pemrosesan dilakukan dengan memanaskan kristal TLD sampai temperatur tertentu, kemudian mendeteksi percikan-percikan cahaya yang dipancarkannya.
Alat yang digunakan untuk memproses dosimeter ini adalah TLD reader.
Dosimeter TLD dapat digunakan berulang kali kira-kira 100 kali pemakaian dan setelah itu akan mengalami penurunan sensitivitas karena adanya efek dari thermal quenching.
Keunggulan TLD dibandingkan dengan film badge adalah terletak pada ketelitiannya. Selain itu, ukuran kristal TLD relatif lebih kecil dan setelah diproses kristal TLD tersebut dapat digunakan lagi. (Hendriyanto, 2006).
Sedangkan kelemahannya tidak dapat dibaca secara langsung. Selain itu, informasi dosis akan hilang setelah proses pembacaan (setelah menerima stimulasi panas).
2.5.1 Standarisasi Thermoluminiscene Dosimeter (TLD)
Tabel 2.2 Persyaratan Dosimetrik Pada Area Aplikasi Utama (Sumber: Bos 2001) No Application Area Dose
Range (Gy) Uncertainty,
1 S.D. (%) Tissue
Keterangan : aSemakin banyak +, semakin sering digunakan
bMelibatkan sterilisasi, pengolahan makanan, pengujian material, dan lain-lain
Fenomena TL dapat diamati pada banyak bahan. Namun, hanya pada beberapa bahan menunjukkan sifat yang diperlukan untuk dosimetri . Persyaratan ini tergantung pada aplikasi dosimetrik. Banyak TLD diterapkan di berbagai bidang masing-masing berdasarkan tuntutan dan kendala tersendiri (Tabel 2.2).
2.5.2 Fenomena Thermoluminesence
Material yang dapat menunjukan fenomena TL antara lain adalah material yang memiliki energy band gap. Sehingga, konsep rencana dasar untuk menjelaskan fenomena TL adalah konsep pita energy electron. Pada model ini digambarkan model tingkat energy tertentu yang dipisahkan oleh suatu pita larangan.
Dalam TLD, radiasi ionisasi akan dapat memberikan energy kepada electron, sehingga elektron akan bergerak dari pita valensi ke pita konduksi (tahap -1) dan pada pita konduksi elektro akan bergerak dengan bebas. Oleh karena itu, hole (h) tetap pada pita valensi dengan kondisi tanpa electron yang juga dapat bergerak didalam Kristal. Karena pengotor dan doping dari Kristal, traps elektron (e-) dan h terbentuk di dalam energi band gap antara pita valensi dan pita konduksi. Elektron dan hole yang yang baik adalah elektron yang bergabung atau
terperangkap dalam kondisi metastabil (tahap-2 dan 2’). Sehingga e- dan h terperangkap pada pengotor. Jika traps ini berada lebih dalam, elektron dan hole tidak akan memiliki cukup energi untuk melepaskan diri.
Selama material disimpan pada kondisi temperatur diatas nol maka terdapat kemungkinan probabilitas bahwa elektron akan mendapatkan energy tambahan yang cukup untuk kembali ke daerah pita konduksi (tahap-2).
Probabilitas ini akan meningkat seiiring dengan meningkatnya temperatur.
Pemanasan material akan meningkatkan energi yang dimiliki oleh elektron dan hole. Setelah kembali ke pita konduksi, elektron dapat kembali bergabung dengan hole (tahap-4) dan kembali lagi ke kondisi alaminya (ground state), yang diiringi dengan pelepasan energi melalui emisi foton atau cahaya, yang disebut dengan lusen (Cameron et al., 1968)
Gambar 2.6 Mekanisme Thermoluminisensi (A. Scharmann, 1995) Sebuah TLD dapat dikatakan sebagai detector integrasi, ketika jumlah e -dan h, yang terperangkap, adalah jumlah pasangan e-/h yang dihasilkan selama proses paparan. Setiap pasangan e-/h yang terperangkap akan memancarkan satu foton. Jumlah foton yang dipancarkan akan sebanding dengan jumlah pasangan muatan yang bergabung, yang juga sebanding dengan dosis yang diserap material.
Dengan meningkatnya temperatur, laju keluarnya elektron dari hole akan meningkat dan mengakibatkan waktu paruh rata-rata e-/h akan berkurang. Kondisi ini akan mencapai maksimum pada saat temperatur spesifik dan kemudian akan berkurang dengan cepat. Puncak yang terdapat dalam grafik intensitas terhadap temperature dapat disebut dengan puncak pancar (glow peak).
2.5.3 Prinsip Kerja TLD-Reader
Pada proses pembacaan Dosimeter dengan menggunakan Thermo Scientific Harshaw Model 3500 Manual TLD Reader. Di dalam proses pembacaan terjadi proses termoluminisensi, cahaya yang diemisikan dan kemudian melewati filter optic dan light filter, setelah itu ditangkap oleh PMT melalui pandu cahaya dan akhirnya cahaya tersebut diukur. Berikut adalah skema dari TLD-Reader
Gambar 2.7 Mekanisme TLD-Reader (Ariono Verdianto, 2012) Pemanasan pada dosimeter menyebabkan dosimeter memancarkan cahaya tampak yang kemudian di tangkap fotokatoda , setelah melewati filter cahaya inframerah dan filter cahaya luminesiense PMT terdiri dari Fotokatoda yang akan mengubah cahaya yang diserap menjadi arus listrik. Kemudian didalam PMT arus listrik telah diperkuat sehingga memudahkan saat pengukuran. Diperlukan
material fosfor yang tepat untuk sensitifitas yang pada fotokatoda. Keluaran dari PMT sebanding dengan jumlah foton yang dihasilkan. Hasil keluaran dari PMT dikonversi menjadi pulsa yang akan dicacah, sehingga diperoleh data hasil cacahan radiasi dari TLD dalam bentuk intensitas thermoluminisensi (intensitas TL). Hasil cacahan radiasi dinyatakan dalam satuan arus listrik nanocoloumb (nC) (Ariono Verdianto, 2012 ).
2.5.4 Sensitivitas Bahan
Sensitivitas dari bahan TLD tertentu didefinisikan sebagai sinyal TL (tinggi puncak atau intensitas TL terintegrasi melalui daerah suhu tertentu) unit dosis serap dan per satuan massa. Sensitivitas (S) sebagai perbandingan antara intensitas TL yang dihasilkan (ITL) dan dosis radiasi (D) yang diterima sebelumnya, atau secara perhitungan dapat digambarkan melalui persamaan (2.4).
(2.4)
Masing-masing sensitivitas dari suatu material sangat bervariasi, meskipun semua dosimeter tersebut memiliki spesifikasi bantuk dan bahan yang sama (M.
Thoyib Thamrin, dkk., 1999). Variasi akan semakin bertambah besar seiiring bertambahnya waktu pemakaian dosimeter, hal ini terjadi akibat berkurangnya fosfor dan perubahan sifat optik bahan dosimeter. Variasi sensitivitas ini merupakan salah satu sumber penyebab terjadinya kesalahan dalam evaluasi dosis. Tinggi rendahnya kesalahan bergantung pada tinggi-rendahnya variasi sensitivitas tersebut
2.5.5 Pemakaian Kembali (Cycle Life)
Salah satu poin menarik dari TLD adalah kemungkinan untuk digunakannya kembali bahan TL setelah berkali-kali dipakai. Untuk memastikan bahwa pada pemakaian kembali bahan TL yaitu tepat memiliki sifat yang sama sebelum prosedur pemanasan anil. Prosedur anil dimaksudkan untuk beberapa tujuan, yaitu untuk mengosongkan semua perangkap yang sejauh ini belum terjadi
selama pembacaan pada TLD Reader. Tidak lain yakni me-reset sinyal TL ke angka nol. Kedua, membangun kembali keseimbangan cacat termodinamika yang ada di bahan sebelum iradiasi dan pembacaan (Bos., 2001).
2.5.6 Residual TL pada Bahan
Sinyal TL residu terutama tergantung pada bahan TL, besarnya paparan sebelumnya dan sejarah iradiasi detektor individu. Untuk mengetahui pengaruh iradiasi sebelumnya pada sinyal TL sisa, bahan yang diiradisi dengan dosis tertentu akan dianalisis dengan TLD Reader. Pada bahan yang sama segera dianalisa ulang setelah pembacaan pertama. Residu setidaknya diperoleh sekecil-sekecilnya, misalnya sebesar 6% dari pembacaan pertama (Espinosa dkk 2008).
2.5.7 Reproduksibilitas bahan pada Data TL
Pada bahan TL seharusnya memiliki ukuran yang hampir mendekati sama dari pembacaan setelah diiradiasi dengan dosis tertentu. Bahan yang digunakan dan perlakuan pada bahan juga sama. Tujuannya untuk mendapatkan ukuran yang lebih tepat dalam reproduksibilitas dalam respon. Nilai standar deviasi dibagi rata-rata pengukuran dalam presentase pada bahan setidaknya tidak kurang dari 8%
(Teixeira 2011). Pada detektor jenis apapun sangat penting untuk mengetahui apakah pembacaan detector berbanding lurus dengan dosis yang diukur, yaitu dosis untuk bahan detektor tersebut. Artinya semakin tinggi dosis yang diberikan pada bahan maka pembacaan akan semakin meningkat dan kenaikan digambarkan dalam garis lurus (linier).