Kalibrasi Alat Ukur Radiasi

1

KALIBRASI SURVEY METER MODEL 14C DENGAN ALAT UKUR

RADIASI STANDAR RADIAMETER FH 40

G-L

I. TUJUAN

1. Mengetahui cara mengkalibrasi alat ukur radiasi 2. Menghitung faktor kalibrasi dengan metoda langsung 3. Menghitung faktor kalibrasi dengan metoda tak langsung 4. Menentukan kesalahan pengukuran dari alat ukur.

II. DASAR TEORI

Sudah merupakan suatu ketentuan bahwa setiap alat ukur proteksi radiasi harus di kalibrasi secara periodik oleh instansi yang berwenang. Hal ini dilakukan untuk menguji ketepatan nilai yang ditampilkan alat terhadap nilai sebenarnya. Perbedaan nilai antara yang ditampilkan dan yang sebenarnya harus dikoreksi dengan suatu parameter yang disebut sebagai faktor kalibrasi ( Fk ). Dalam melakukan pengukuran, nilai yang

ditampilkan alat harus dikalikan dengan faktor kalibrasinya. Secara ideal, faktor kalibrasi ini bernilai satu, akan tetapi pada kenyataannya tidak banyak alat ukur yang mempunyai faktor kalibrasi sama dengan satu. Nilai yang masih dapat 'diterima' berkisar antara 0,8 sampai dengan 1,2. Faktor Kalibrasi dapat dihitung dengan persamaan berikut.

Dimana Ds adalah nilai dosis sebenarnya, sedangkan Du adalah nilai yang ditampilkan

alat ukur. Terdapat dua metode untuk melakukan kalibrasi yaitu:  menggunakan sumber radiasi standar

 menggunakan alat ukur standar

Klasifikasi Alat Ukur Radiasi Standard

 Alat ukur radasi standard primer

Alat ukur radiasi standard mempunyai tingkat ketelitian yang sangat akurat, dan mempunyai penyimpangan (standard deviasi) lebih kecil dari 5%. Alat ukur radiasi standard ini digunakan untuk kalibrasi alat ukur radiasi standard sekunder.

 Alat ukur radiasi standard sekunder

Alat ukur radiasi standard yang dikalibrasi dengan membandingkan ketelitian pengukurannya dengan alat ukur radiasi primer. Alat ukur radiasi standard ini digunakan untuk kalibrasi uur radiasi tersier.

 Alat ukur radiasi standard tersier.

Alat ukur radiasi standard yang dikalibrasi dengan membandingkan tingkat ketelitiannya terhadap alat ukur radiasi standard sekunder.

2  Alat ukur radiasi standard Nasional

Suatu alat ukur radiasi standard yang ukurannya ditetapkan oleh para ahli yang berkedudukan di IAEA sebagai standard untuk kalibrasi alat ukur radiasi di suatu Negara.

Metoda Kalibrasi Alat Ukur Radiasi

Ada dua cara atau metoda kalibrasi yang digunakan, diantaranya :

 Cara pertama, alat ukur diletakkan pada jarak tertentu, misalnya 1 m, dari sumber standar yang telah diketahui jenis nuklida maupun aktivitasnya. Dosis paparan yang mengenai survaimeter (Ds) ditentukan berdasarkan perhitungan.

 Cara kedua, alat ukur yang akan dikalibrasi dan alat ukur standar diletakkan pada jarak yang sama dari suatu sumber, sehingga dosis radiasi yang mengenai dua alat ukur tersebut sama. Nilai dosis radiasi yang ditampilkan oleh alat ukur standar dianggap sebagai dosis sebenarnya ( Ds ).

Tanggapan atau respon suatu alat ukur terhadap dosis radiasi ternyata berbeda untuk energi radiasi yang berbeda. Setiap alat ukur seharusnya dikalibrasi dengan sumber yang mempunyai tingkat energi yang 'sama' dengan tingkat energi radiasi yang digunakan di lapangan. Perbedaan respon tersebut sangat “significant” pada rentang energi di bawah 200 keV seperti terlihat pada Gambar IV.5 berikut. Pada rentang energi di atas 500 keV, perbedaan responnya sudah tidak terlalu besar.

Rumus – Rumus Yang Digunakan :

a)

A

t

A

e

t  



₀ dengan 2 / 1 2 ln T  

3 b) ₂

d

A

X

_s







t (R/jam) c) k s s k

X

X

f

f



; denganX_k laju dosis paparan radiasi dari percobaan

d) ( ) 100% 1 1 2   



_r p X n E dengan s s k r X X X X   e) Et  (Es Ep)2 Keterangan : t

A = aktivitas sumber pada saat dilakukan percobaan (satuan currie : Ci)

0

A = aktivitas awal sumber ((satuan currie : Ci)

t = selang waktu dari aktivitas sumber mula-mula sampai dengan aktivitas sumber akhir

( saat waktu pengukuran dilakukan)

2 / 1

T = waktu paro sumber standard (satuan hari; bulan; atau tahun)

s

X = laju dosis paparan radiasi sumber standard pada jarak tertentu berdasarkan perhitungan (satuan : R/jam)

k

X = harga rata-rata laju dosis paparan radiasi sumber berdasarkan pembacaan alat ukur radiasi yang dikalibrasi pada jarak yang sama (satuan : R/jam)

= Faktor gamma sumber standard dengan alat ukur radiasi yang dikalibrasi (satuan : meter)

p

E = besar kesalahan relatife dari pengukuran

s

E = besar kesalahan dari sumber standard (1 %) n= jumlah kali pengukuran

k

4

Periksa sertifikat kalibrasi: Pemeriksaan sertifikat kalibrasi harus memperhatikan faktor

kalibrasi alat dan memeriksa tanggal validasi sertifikat. Faktor kalibrasi merupakan suatu parameter yang membandingkan nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur dan nilai dosis sebenarnya.

Dsebenarnya = Dterukur x Faktor Kalibrasi

Bila sertifikat kalibrasinya sudah melewati batas waktunya, maka survaimeter tersebut harus dikalibrasi ulang sebelum dapat digunakan lagi.

III. PERALATAN PRAKTIKUM

1. Sumber radiasi

Zat radioaktif yang digunakan untuk kalibrasi alat ukur radiasi. 2. Alat Ukur Jarak

Suatu alat ukur untuk menentukan jarak yang diinginkan dalam pengamatan laju dosis paparan radiasi.

3. Survey Meter

Alat ukur radiasi yang digunakan sebagai alat ukur yang akan dikalibrasi 4. Kontainer + Kolimator

Tempat penyimpan sumber radiasi yang juga berfungsi sebagai shielding (penahan) paparan radiasi dari sumber tersebut, sedangkan kolimator berfungsi sebagai pengarah sinar yang dipancarkan oleh sumber radiasi.

5. Statif (Penyangga)

Suatu alat penyangga yang berfungsi sebagai tempat dudukan alat ukur radiasi yang akan dikalibrasi.

IV. PROSEDUR KERJA

A. Kalibrasi Langsung

1. Bacalah poket dosimeter yang saudara gunakan, catat penunjukkan jarumnya. 2. Tempatkan survey meter yang akan dikalibrasi pada penyangga (statif). 3. Periksa bateray surveymeter sebelum melakukan praktikum kalibrasi.

4. Atur titik tengah detektor surveymeter agar segaris dengan titik tengah sumber radiasi

5. Letakkan titik kaki statif pada jarak yang telah ditentukan oleh pembimbing praktikum, kemudian shielding sumber dibuka dan tariklah sumber tersebut hingga tepat berada pada kolinmator.

6. Amati dan catat laju dosis paparan radiasi yang dtunjukkan surveymeter, minimum tiga kali pengamatan

7. Lakukan seperti pada langkah nomor 5 pada jarak yang telah ditentukan oleh pembimbing praktikum

B. Kalibrasi Tak Langsung

1. Setelah mendapatkan data dari percobaan kalibrasi secara langsung, surveymater diganti dengan surveymeter standard.

2. Periksa terlebih dahulu bateray dari surveymeter standar tersebut apakah masih dalam kondisi baik atau masih dalam batas yang diperbolehkan.

5 3. Tempatkan surveymeter tersebut pada jarak yang telah ditentukan seperti jarak

yang telah dilakukan pada percobaan kalibrasi langsung.

4. Buka shielding sumber dan tarik keatas sumber tersebut sehingga sumbernya tepat berada pada kolimator.

5. Amati dan catat laju dosis paparan radiasi yang dtunjukkan surveymeter, minimum tiga kali pengamatan

6. Lakukan seperti pada langkah nomor 5 pada jarak yang telah ditentukan oleh pembimbing praktikum (jarak disamakan dengan langkah 7 pada kalibrasi langsung)

7. Setelah selesai praktikum matikan surveymeter, switch pada posisi OFF. 8. Lihat poket dosimeter yang saudara gunakan, apakah jarum bergeser kekanan

dari posisi semula.

9. Kembalikan poket dosimeter setelah selesai praktikum.

Tabel Faktor Gamma () beberapa radioisotop

No. Isotop Rm2/jam Ci

1 Antimony - 122 0,24 2. Cesium - 137 0,33 3. Cobalt - 60 1,32 4. Iodine -125 0,23 5. Iodine - 131 0,07 6. Mercury - 203 0,13 7. Potasium - 42 0,14 8. Radium - 226 0,825 9. Sodium - 22 1,20 10. Sodium - 24 1,84 11. Zink - 65 0,27

6

V. DATA PENGAMATAN

1. Sumber radiasi : Mn-54 2. Aktivitas : 1μCi

3. Waktu Paruh : 312,3 day sejak dari Oktober 2011 4. Standar Internasional : Radiometer FH 40 G-L 5. Alat yang dikalibrasi : Surveymeter MODEL 14C

Data Pengamatan Pada Standar Internasional

Data Pengamatan pada Standar Primer

5cm μsv/hr 17 15 15 16 16 16 16 15 15 17 Cpm 3.5 3.1 3.1 3.3 3.3 3.3 3.3 3.1 3.1 3.5 7cm μsv/hr 11 13 12 12 11 13 12 11 12 12 Cpm 2.3 2.7 2.5 2.3 2.7 2.5 2.5 2.3 2.5 2.5 9cm μsv/hr 9 6 8 8 7 8 7 7 6 8 Cpm 1.9 1.3 1.7 1.5 1.7 1.5 1.5 1.5 1.3 1.7 11cm μsv/hr 7 8 7 7 7 7 7 8 8 7 Jarak Cpm 1.5 1.7 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.7 1.7 1.5 13cm μsv/hr 5 6 6 5 6 7 6 6 6 6 Cpm 1.1 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.5 15cm μsv/hr 6 7 6 6 8 7 7 8 7 6 Cpm 1.3 1.5 1.3 1.3 1.7 1.5 1.5 1.7 1.5 1.3 17cm μsv/hr 4 4 5 4 4 5 4 5 4 5 Cpm 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 1.1 1.1 1.1 1.1 20cm μsv/hr 3 4 4 4 4 3 4 4 3 3 Cpm 0.7 0.9 0.9 0.9 0.7 0.9 0.9 0.9 0.7 0.7 Jarak 5cm 9cm 7cm 11cm 13cm 15cm 17cm 20cm 419 242 344 109 100 122 109 117 423 227 341 108 98 119 107 116 423 238 335 110 101 117 106 113 μsv/hr 521 246 343 119 106 119 105 112 530 281 352 117 111 114 116 128 450 280 342 140 109 113 118 131 495 299 368 137 108 111 117 132 515 379 371 136 107 110 116 137 521 383 384 137 141 115 118 135 526 408 372 138 138 114 120 135

7

VI. PERHITUNGAN

VI.1.

kalibrasi langsung



Jarak 5cm Ao = 1μCi 1 x 10-6 T½ = 312,3 hari λ

=

=

= 2,2190 x 10 -3 / hari t = Oktober 2011 – 9 Oktober 2012 = 375 hari At = Ao

e

-λt = 10-6 Ci .

e

-(2,219x10-3 /hari)(375hari) = 4,3512 x 10-7 Ci

ᴦ

= Mn-54 : 0,51134 Rm2/Jam Ci d = 5cm = 0,05m Xs = ᴦ

=

=

8,8998 x 10 -5 R/Jam Laju cacah (R/Jam)

Laju Cacah rata-rata (R/Jam) X - Xrata-rata (R/Jam) (X – Xrata-rata) (R²/Jam) 4,19 x 10-5 4,832 x 10-5 -0,642 x 10-5 4,12164 x 10-11 4,23 x 10-5 -0,682 x 10-5 3,62404 x 10-11 4,32 x 10-5 -0,512 x 10-5 2,6214 x 10-11 5,21 x 10-5 0,378 x 10-5 1,42884 x 10-11 5,30 x 10-5 0,468 x 10-5 2,19024 x 10-11 4,50 x 10-5 -0,332 x 10-5 1,10224 x 10-11 4,95 x 10-5 0,118 x 10-5 0,13924 x 10-11 5,15 x 10-5 0,318 x 10-5 1,01124 x 10-11 5,21 x 10-5 0,378 x 10-5 1,42884 x 10-11 5,26 x 10-5 0,428 x 10-5 1,83184 x 10-11 19,4996 x 10-11

8

f

k =

=

= 1,84

σ

=

√

∑

= √

=

4,6547 x 10 -6 R/Jam

k =

x 100% =

x

100% = 19,2661 %

Dengan cara yang sama, diperoleh data sebagai berikut :

Jarak , d (m) Xs ( R/jam) Laju cacah (R/jam) Rata-rata laju cacah (R/jam) Standard Deviasi (R/jam) Faktor kalibrasi Ketelitian (%) 0.07 4.5407 x 10-5 0.0000344 0.00003552 1.69758 x 10-6 1.27835 9.558446 0.0000341 0.0000335 0.0000343 0.0000352 0.0000342 0.0000368 0.0000371 0.0000384 0.0000372 0.09 2.74684 x 10-5 0.0000242 0.00002983 6.74785 x 10-6 0.920832 45.24202 0.0000227 0.0000238 0.0000246 0.0000281 0.000028 0.0000299 0.0000379 0.0000383 0.0000408 0.11 1.8388 x 10-5 0.0000109 0.00001251 1.36337 x 10-6 1.469861 21.79648 0.0000108 0.000011 0.0000119 0.0000117 0.000014 0.0000137 0.0000136 0.0000137 0.0000138

9 0.13 1.31653 x 10-5 0.00001 0.00001119 1.51471 x 10-6 1.176527 27.07249 0.0000098 0.0000101 0.0000106 0.0000111 0.0000109 0.0000108 0.0000107 0.0000141 0.0000138 0.15 9.88863 x 10-6 0.0000122 0.00001148 3.64539 x 0.861379 6.350859 0.0000119 0.0000117 0.0000114 0.0000113 0.0000111 0.000011 0.0000115 0.0000114 0.0000113 0.17 7.69876 x 10-6 0.0000109 0.00001132 5.75036 x 0.680103 10.15965 0.0000107 0.0000106 0.0000105 0.0000116 0.0000118 0.0000117 0.0000116 0.0000118 0.000012 0.2 5.56236 x 10-6 0.0000117 0.00001256 9.95769 x 0.442863 15.85619 0.0000116 0.0000113 0.0000112 0.0000128 0.0000131 0.0000132 0.0000137 0.0000135 0.0000135

10

Rata – rata nilai Fk Langsung

=

= 1,08

VI.2

. kalibrasi primer

 Untuk d = 0,05 m

Xs = 8,9889 x 10-5 R/Jam

Laju cacah (R/Jam)

Laju Cacah rata-rata (R/Jam) X - Xrata-rata (R/Jam) (X – Xrata-rata) (R²/Jam) 0,00017 1,58 x 10-3 1,2 x 10-5 1,44 x 10-10 0,00016 2 x 10-6 4 x 10-12 0,00015 -8 x 10-6 6,4 x 10-11 0,00015 -8 x 10-6 6,4 x 10-11 0,00016 2 x 10-6 4 x 10-12 0,00015 -8 x 10-6 6,4 x 10-11 0,00015 -8 x 10-6 6,4 x 10-11 0,00016 2 x 10-6 4 x 10-12 0,00017 1,2 x 10-5 1,44 x 10-10 0,00016 2 x 10-6 4 x 10-12 5,6 x 10-12

F

TL =

=

= 0,1048

σ

=

√

∑

= √

=

7,8881 x 10-6 R/Jam

k =

x 100% =

x

100% = 0,9985 %

Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut :

Jarak , d (m) Laju cacah (R/jam) Rata-rata (R/jam) Standard Deviasi ( R/jam) Xs (R/jam) Faktor Kalibrasi Standard Faktor Kalibrasi Tidak Langsung Ketelitian (%) 0.07 0.00011 0.000119 7.38 x 10-6 4.541 x 10-5 1.27835 0.487782 0,9342% 0.00011 0.00012 0.00012

11 0.00013 0.00013 0.00011 0.00012 0.00012 0.00012 0.09 0.00009 0.000074 9.66 x 10-6 2.747 x 10-5 0.9208323 0.341808 1,2228% 0.00008 0.00007 0.00006 0.00006 0.00007 0.00007 0.00008 0.00008 0.00008 0.11 0.00007 0.000073 4.83 x 10-6 1.839 x 10-5 1.4698605 0.370243 0,6114% 0.00007 0.00007 0.00008 0.00008 0.00007 0.00008 0.00007 0.00007 0.00007 0.13 0.00005 0.000059 5.68 x 10-6 1.317 x 10-5 1.1765273 0.262532 0,7189% 0.00005 0.00006 0.00006 0.00006 0.00006 0.00006 0.00006 0.00006 0.00007 0.15 0.00006 0.000068 7.89 x 10-6 9.889 x 10-6 0.8613793 0.125263 0,99873% 0.00006 0.00007 0.00007 0.00007 0.00008 0.00008 0.00006 0.00006

12 0.00007 0.17 0.00004 0.000044 5.16 x 10-6 7.699 x 10-6 0.6801028 0.118999 0,6532% 0.00004 0.00004 0.00004 0.00004 0.00004 0.00005 0.00005 0.00005 0.00005 0.2 0.00003 0.000036 5.16 x 10-6 5.562 x 10-6 0.4428628 0.068427 0,6532% 0.00004 0.00004 0.00003 0.00004 0.00004 0.00004 0.00003 0.00004 0.00003

Rata – rata nilai Fk TL

=

13

VII. PEMBAHASAN

Praktikum ini bertujuan untuk menjelaskan tata cara melakukan kalibrasi alat ukur radiasi, menghitung faktor kalibrasi alat ukur radiasi langsung dan tidak langsung serta dapat menghitung ketelitian alat hitung yang digunakan.

Kalibrasi alat ukur harus dilakukan secara periodik untuk menguji ketepatan nilai yang ditampilkan oleh alat terhadap nilai yang sebenarnya. Untuk melakukan koreksi terhadap nilai yang ditampilkan alat maka diperlukan faktor kalibrasi (fk). Apabila alat

ukur tersebut tepat maka faktor kalibrasinya bernilai 1, namun pada kenyataannya hanya sedikit alat ukur yang memiliki faktor kalibrasi = 1, sehingga nilai yang masih diterima adalah 0,8 sampai 1,2.

Ada dua cara dalam melakukan kalibrasi alat ukur yaitu secara langsung dan secara tidak langsung. Kalibrasi yang dilakukan pada praktikum ini adalah kalibrasi langsung dengan cara meletakkan survey meter MODEL 14 C yang akan dikalibrasi sejajar dengan sumber radiasi Mn-54 dengan variasi jarak antara detektor dengan sumber yaitu 5cm, 7cm, 9cm, 11cm, 13cm, 15cm, 17cm, 20cm.

Berdasarkan percobaan dan perhitungan diperoleh nilai rata-rata faktor kalibrasi langsung sebesar 1,08. Nilai ini menununjukkan bahwa detektor tersebut masih bekerja dengan baik, sehingga nilai faktor kalibrasi langsung pada percobaan ini diterima. Smentara nilai rata-rata faktor kalibrasi tidak langsung yang diperoleh sebesar 0,235 nilai yang sangat kecil ini menunjukkan bahwa nilai faktor kalibrasi tidak langsung pada percobaan ini tidak dapat diterima karna nilai faktor kalibrasi kurang dari 0,8 atau pada batas minimum ini suatu detektor baru dikatakan bekerja dengan baik. Faktor kalbrasi yang kecil tersebut dapat terjadi dikarenakan galat pengujian jarak masih besar sehingga untuk memperbaiki galat tersebut diperlukan adanya tambahan tapis digital.

Selanjutnya dilakukan pengujian terhadap ketelitian alat. Untuk menghitung ketelitian alat, maka dari data-data pengukuran dihitung standart deviasinya terlebih dahulu. Suatu data dikatakan baik apabila nilai standart deviasi atau simpangannya kecil. Nilai ketelitian alat akan berbanding terbalik dengan nilai simpangannya, apabila nilai simpangannya kecil maka ketelitiannya beasar. Pada praktikum dan berdasarkan perhitungan diperoleh keteitian pengukuran kalibrasi langsung pada jarak: 1. 5cm = 19,2661 % 2. 7cm = 9,558446 % 3. 9cm = 45,24202 % 4. 11cm = 21,79648 % 5. 13cm = 27,07249 % 6. 15cm = 6,350859 % 7. 17cm = 10,15965 % 8. 20cm =15,85619 %

14 Data diatas menunjukkan bahwa nilai simpangan pada masing – masing jarak relatif

besar sehingga dapat disimpulkan bahwa ketelitiannya kecil. Sementara nilai ketelitian pengukuran kalibrasi tidak langsung berkisaran antara 0,6114% sampai 1,2228%. Data ini menunjukkan bahwa nilai ketelitian yang diperoleh sangat kecil sehingga dapat disimpulkan bahwa ketelitiannya sangat besar.

Ketelitian yang kecil pada percobaan ini disebabkan oleh : 1. Ketidakpastian dalam Pengukuran Berulang

2. Kesalahan kalibrasi yaitu kesalahan yang terjadi akibat adanya penyesuaian pembubuhan nilai pada garis skala saat pembuatan alat.

3. Pengamat kurang terampil dalam menggunakan instrumen, posisi mata saat membaca skala yang tidak benar, dan kekeliruan dalam membaca skala.

VIII. KESIMPULAN

1. Kalibrasi langsung adalah mengkalibrasi alat ukur dengan cara mengukur laju dosis paparan sumber radiasi standart.

2. Rata-rata nilai pada faktor kalibrasi langsung sebesar 1,08 3. Rata-rata nilai pada faktor kalibrasi tidak langsung sebesar 0,235 4. Ketelitian alat ukur pada:

a. kalibrasi langsung berkisar : 6,350859 % sampai 45,24202 % b. kalibrasi tidak langsung berkisar : 0,6114% sampai 1,2228%

IX. DAFTAR PUSTAKA

Tim Asisten ADPR.2012.”Petunjuk Praktikum Alat Deteksi & Proteksi Radiasi”. Yogyakarta : STTN-BATAN

http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Pengukuran_Radiasi/Proteksi_05.htm http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-x/macam-macam-kesalahan-pengukuran/

Yogyakarta, 15 Oktober 2012 Asisten Praktikan,

15

LAMPIRAN

Survey Meter MODEL 14 C Sumber radiasi (Mn-54)