Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi –BATAN
ABSTRAK
PENGARUH SERAPAN DIRI TERHADAP EFISIENSI PENCACAHAN PARTIKEL ALFA PADA PENCACAH TIPE SCALER 2000 YANG DILENGKAPI DENGAN DETEKTOR ZnS(Ag). Salah satu masalah yang harus dipecahkan dalam pencacahan partikel alfa adalah faktor serapan diri yang besar yang disebabkan oleh daya tembus partikel alfa yang sangat kecil. Untuk mengatasi itu dibuatlah grafik kalibrasi efisiensi terhadap ketebalan sampel yang berfungsi sebagai koreksi dalam pencacahan. Dibuat enam buah variasi ketebalan dengan berat 20 mg, 70 mg, 140 mg, 300 mg, 380 mg, dan 430 mg dengan matrik serbuk alumina dan larutan uranil asetat sebagai sumber standarnya. Hasil kalibrasi menunjukan bahwa semakin tebal sampel, efisiensi pencacahannya akan semakin kecil sesuai dengan persamaan : y = -0,0084x + 9,8889 dimana y adalah efisiensi pencacahan dan x adalah berat sampel.
Kata Kunci : serapan diri, detektor ZnS(Ag), efisiensi pencacahan.
ABSTRACT
SELF ABSORPTION EFFECT FOR ALPHA PARTICLE COUNTING EFFICIENCY AT COUNTER TYPE SCALER 2000 APPLIED WITH ZnS(Ag) DETECTOR. A problem that must be solved in alpha particle counting is high self absorption which caused by reaching power of alpha particle that very short. Making graph of efficiency calibration to sample thickness which is used for counting correction may solve the problem. It’s made six thickness variations with weight of 20 mg, 70 mg, 140 mg, 300 mg, 380 mg, and 430 mg using matrix of alumina flour and uranium acetate solution as standard source. The result of calibration show that the counting efficiency equal with equation: y = -0.0084x + 9.8889 where y is counting efficiency and x is sample weight.
Key Word: self absorption, ZnS(Ag) detector, counting efficiency.
I. PENDAHULUAN
Pencacah tipe Scaler 2000 yang dilengkapi dengan detektor ZnS(Ag), merupakan pencacah jenis 2π buatan Ludlum Measurement Inc. USA yang portabel dan dapat dioperasikan untuk mencacah partikel alfa maupun partikel beta. ZnS(Ag) adalah sulfida seng yang berbentuk bubuk seng kristalin dengan menggunakan aktivator perak
yang digunakan sebagai sintilator untuk digunakan sebagai detektor.
ZnS(Ag) merupakan jenis detektor yang peka terhadap radiasi partikel alfa dan partikel beta. Detektor ini akan memancarkan cahaya tampak apabila terkena radiasi yang sesuai, cahaya tampak ini kemudian dikuatkan oleh PMT (Photo Multiplier Tube) dan cahaya inilah yang digunakan sebagai acuan untuk
menghitung jumlah radiasi yang dipancarkan oleh sumber radioaktif.
Untuk mendapatkan hasil pencacahan yang akurat perlu dilakukan kehati-hatian dalam beberapa hal, diantaranya adalah persiapan sampel, pembuatan sumber standar yang sesuai dengan sampel yang akan diukur, homogenitas sampel, laju cacah latar, kalibrasi efisiensi pencacahan, dan lain-lain.
Permasalahan yang selalu timbul dalam pencacahan partikel alfa dan partikel beta adalah faktor serapan diri yang besar yang terjadi pada sampel bila dibandingkan dengan pencacahan sinar gamma. Hal ini dikarenakan daya tembus partikel alfa dan partikel beta sangat kecil, lebih-lebih partikel alfa yang hanya mampu menembus sejauh kurang lebih 30 cm saja pada udara bebas. Oleh karena itu pada pencacahan partikel alfa banyak sekali partikel alfa yang tidak bisa menembus matrik sampel dan keluar menuju detektor, sehingga akan banyak partikel alfa yang tidak terdeteksi oleh detektor, yang pada akhirnya akan berpengaruh terhadap efisiensi pencacahan.
Efisiensi pencacahan dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya adalah matrik sampel dan ketebalan sampel. Pada matrik yang berupa endapan, semakin tebal sampel yang akan dicacah, efisiensinya akan semakin rendah, hal ini disebabkan oleh adanya faktor serapan diri pada sampel tersebut. Efisiensi pencacahan didefinisikan sebagai banyaknya radiasi yang mampu dideteksi oleh detektor dibandingkan
dengan jumlah radiasi yang dipancarkan oleh sampel. Efisiensi pencacahan biasanya ditulis dalam satuan persen (%).
Sebelum melakukan pencacahan partikel alfa maupun partikel beta perlu dilakukan kalibrasi efisiensi, yaitu berupa grafik linier yang menggambarkan hubungan antara ketebalan ataupun berat sampel terhadap efisiensi pencacahan guna menghasilkan pencacahan yang akurat. Grafik efisiensi ini dibuat dengan cara membuat sampel yang bervariasi ketebalannya tetapi mempunyai aktifitas yang sama.
II. TEORI
II.1. Deteksi Radiasi Partikel Alpha
dengan Detektor ZnS(Ag)
ZnS(Ag) merupakan jenis sintilator anorganik berupa sulfida seng yang berbentuk bubuk seng kristalin dengan menggunakan aktivator perak yang digunakan sebagai sintilator untuk mendeteksi partikel bermuatan. Effisiensi sintilasi ZnS(Ag) cukup baik, tetapi ZnS(Ag) tidak mampu melewatkan cahaya dengan baik. Dengan demikian ZnS(Ag) hanya digunakan dalam bentuk lapisan yang sangat tipis, supaya hanya terjadi sedikit penyerapan cahaya yang dihasilkan oleh interaksi partikel bermuatan dengan ZnS(Ag). Konsekuensi penggunaan lapisan tipis ini ialah bahwa hanya partikel-partikel yang mempunyai daya ionisasi besar yang dapat dideteksi. Dalam hal ini partikel alpha dan partikel beta memenuhi
Partikel bermuatan yang melewati sintilator akan membentuk banyak pasangan
elektron-hole yang dihasilkan karena terjadi proses eksitasi elektron-elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Hole yang bermuatan positif akan segera menuju ke kedudukan aktivator dan mengionisasi aktivator tersebut. Sedangkan elektron dapat terus bergerak bebas dalam kristal sebelum menumbuk aktivator yang telah terionisasi. Pada tumbukan ini elektron dapat turun ke kedudukan aktivator dan menciptakan suatu tingkat tenaga tereksitasi. Apabila tingkat tenaga yang terbentuk ini memungkinkan terjadinya de- eksitasi dari tingkat tenaga tersebut ke tingkat dasar, maka akan terjadi proses de-eksitasi yang sangat cepat dan mempunyai kebolehjadian yang besar untuk memancarkan foton tampak 2. Proses yang terjadi dalam detektor sintilasi dibagi dalam tiga tahap yaitu :
a. Proses Absorbsi
Partikel bermuatan yang masuk ke dalam sintilator akan kehilangan energinya. Semakin besar energi yang dimiliki oleh partikel maka jarak tempuhnya akan semakin besar, sehingga jumlah material detektor yang terionisasi akan semakin banyak.
b. Proses Sintilasi
Sintilasi atau pemancaran radiasi akan timbul karena adanya de-eksitasi elektron- elektron sintilator untuk mencapai kestabilan
kembali setelah mengalami eksitasi pada proses absorbsi.