01. KARAKTERISTIK TABUNG GIEGER MULLARD

(1)

LAPORAN EKSPERIMEN BIOFISIKA I KARAKTERISTIK TABUNG GEIGER MULLARD

(BioFis-I.GM)

Nama : Ida Ayu Putu Aristia Hutami

NIM : 1608521014

Tanggal : 22 Maret 2018

Kelompok : 2

Nama Anggota : Sylvia Ariska Susanti Luh Gede Puja Satwika

Nunung Purwati Dewi

LABORATORIUM BIOFISIKA PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA

(2)

DAFTAR ISI

Daftar Isi... ii

Pendahuluan... 1

Tujuan... 2

Dasar Teori... 2

Alat-Alat... 5

Prosedur Percobaan... 6

Data Pengamatan 5.1 20 V pada jarak 5 cm………...7

5.2 40 V pada jarak 5 cm ………7

5.3 20 V pada jarak 10 cm………...7

5.4 40 V pada jarak 10 cm………....8

Analisis Data 6.1 Ralat ...8

6.2 Perhitungan ...16

Pembahasan ... 20

Kesimpulan ...21

Daftar Pustaka...22

(3)

PENDAHULUAN

Radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalm garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya

Radiasi tidak bisa dilihat, dicium, didengar, maupun dirasakan oleh indra manusia. Oleh karena itu, untuk mengetahui dan mengukur besarnya radiasi, manusia harus mengandalkan pada kemampuan suatu peralatan khusus yang disebut dengan detektor radiasi. Ada beberapa jenis detektor yang secara spesifik mempunyai kemampuan untuk melacak keberadaan jenis radiasi tertentu. Radiasi dapat berinteraksi dengan materi yang dilaluinya melalui proses ionisasi, eksitasi dan lain-lain. Dengan menggunakan sifat-sifat tersebut kemudian digunakan sebagai dasar untuk membuat detektor radiasi.

Pendeteksian dan pengukuran radiasi dengan menggunakan alat ukur radiasi memanfaatkan kemampuan interaksi antara radiasi dengan suatu materi. Setiap alat ukur radiasi dilengkapi dengan detektor yang mampu mengenali adanya radiasi. Apabila radiasi melewati bahan suatu detektor, maka akan terjadi interaksi antara radiasi dengan bahan detektor tersebut dimana terjadi pemindahan energi dari radiasi yang datang ke bahan detektor. Perpindahan energi ini menimbulkan berbagai jenis tanggapan yang berbeda dari

(4)

I. Tujuan

1. Menentukan tegangan threshold tabung Geiger Mullard

2. Menentukan panjang plateau

3. Menghitung karakteristik slope.

II. Dasar Teori

Sinar radioaktif yang diradiasikan oleh suatu isotop radioaktif tidak dapat di deteksi oleh indera manusia, sehingga tidak dapat mengetahui apakah suatu bahan memancarkan radiasi radioaktif yang berbahaya atau tidak. Untuk mengatasi permasalahan tersebut perlu dikembangkan suatu peralatan yang dapat membantu manusia untuk dapat

mendeteksi sinar radioaktif tersebut. Sinar radioaktif merupakan partikel dengan tingkat

energy yang relatif tinggi dan relatif sulit berinteraksi secara kimia maupun listrik. Sehingga untuk mendeteksi radiasi radioaktif dibutuhkan detector khusus seperti detector tabung Geiger Muller. Namun, untuk menggunakan tabung Geiger Mueller dibutuhkan tegangan tinggi yang berkisar antara 300-600 V. Sehingga dapat ditentukan tegangan kerjanya dan dapat dibuat kurva plateau.

Detektor atau pencacah untuk mendeteksi radiasi α, β, γ, yang diciptakan oleh Geiger – Muller, peneliti dari Jerman Barat pada tahun 1928. Detektor GM berbeda dengan detektor proporsional dalam beberapa hal. Proses penggandaan ionisasi (avalanche) tidak hanya terjadi di dekat anoda saja melainkan hampir di seluruh ruangan. Selain itu avalanche juga disebakan oleh efek fotolistrik akibat eksitasi atom – atom molekul isian gas. Dengan demikian penggandaan ionisasi cepat menjalar ke seluruh isi tabung detector dan berkelanjutan. Hal ini mengakibatkan tinggi pulsa hanya dibatasi oleh

pemadaman mendadak (quenching) misalnya karena terjadi awan ion yang menebal

sehingga kuat medan listrik turun drastis. Dengan demikian tinggi pulsa tidak lagi brgantung pada tenaga radiasi partikel pengion, sehingga cocok untuk pencacahan radiasi

partikel β. _{Detektor isian gas prinsip kerjanya memanfaatkan terjadinya ionisasi gas isian}

(5)

Tabung-GM adalah tabung lucutan berbentuk silinder tipis yang berfungsi sebagai katode dengan kawat koaksial sebagai anode. Di dalamnya berisi gas mulia argon bertekanan rendah di tambah dengan halogen atau uap organik yang juga bertekanan

rendah untuk menghentikan terjadinya lucutan. Bila kedua elektrodenya diberikan

tegangan yang sesuai, maka masukan partikel α, β, atau foton γ ke dalam tabung

menyebabkan terjadinya peristiwa ionisasi pertama yang menghasilkan pulsa-pulsa

tegangan. Pulsa – pulsa tegangan ini dapat dicatat oleh tabung sinar Katode, Scaler, Elektroskope Pulsa, atau yang lainnya, yang kesemuanya berbeda satu sama lain bergantung pada tegangan kedua elektrodenya. Jika tegangan antara kedua elektrode sangat rendah maka arus ionisasi yang dihasilkan sangat kecil sehingga perlu penguatan yang tinggi; tetapi jika tegangannya dinaikkan maka energi electron-electron yang dibebaskan dalam ionisasi menjadi cukup besar untuk mengionisasi atom-atom netral gas. Ada sejumlah peralatan yang dapat digunakan untuk mendeteksi efek-efek pada partikel dan foton (sinar gamma) yang dipancarkan ketika inti radioaktif meluruh. Untuk mengamati radioaktivitas diperlukan suatu peralatan yaitu detektor. Alat ini dapat berinteraksi cukup efisien dengan sinar radioaktif. Pada umumnya detektor radiasi dibagi dalam 3 golongan salah satunya adalah detektor isian gas atau Geiger – Muller. Geiger

Muller Detektor atau pencacah untuk mendeteksi radiasi  dan diciptakan oleh

Geiger Muller, peneliti dari Jerman Barat pada tahun 1928. Detektor GM berbeda dengan detektor proporsional dalam beberapa hal. Proses penggandaan ionisasi (avalanche) tidak hanya terjadi di dekat anoda saja melainkan hampir di seluruh ruangan. Selain itu avalanche juga disebabkan oleh Efek fotolistrik akibat eksitasi atom-atom molekul isian gas. Dengan demikian penggandaan ionisasi cepat menjalar ke seluruh isi tabung detektor dan berkelanjutan. Hal ini mengakibatkan tinggi pulsa hanya dibatasi oleh pemadaman mendadak (quenching), misalnya karena terjadinya awan ion yang menebal sehingga kuat medan listrik turun drastis. Dengan demikian tinggi pulsa tidak lagi bergantung pada tenaga radiasi partikel pengion, sehingga cocok untuk pencacahan radiasi partikel beta

(). Seperti terlihat dalam gambar 1, detektor Geiger terdiri dari sebuah silinder logam

(6)

T karena di dalamnya akan diketahui sifat-sifat yang dapat menentukan baik dan buruknya kualitas detektor Geiger Muller di antaranya daerah tegangan kerja (plateau) dan slope. Panjang plateau suatu detektor Geiger Muller adalah dari tegangan ambang sampai pada batas tegangan permulaan terjadinya proses lucutan (kenaikan jumlah akan melonjak cacah pada saat penambahan tegangan detektor). Slope adalah merupakan ukuran besarnya kemiringan plateau dan diberi satuan persen per volt (%/volt) atau persen per 100 volt (%/100 volt). Untuk merekomendasikan tegangan operasi detektor Geiger Mueller, maka tegangan operasi dapat di atur pada tengah-tengah antara B dengan C atau titik D dari daerah tegangan kerja. Kurva daerah tegangan kerja (plateau) dari detektor Geiger Muller ditunjukkan pada Gambar 1

Geiger

A Applied Voltage (V)

(7)

Elektron-electron yang dihasilkan dalam benturan-benturan ini akan menimbulkan ionisasi lebih lanjut, dan demikian seterusnya. Proses-proses ini dikenal sebagai penguatan gas, yang berarti besar pulsa tegangan yang timbul dalam rangkaian luar akan naik dengan naiknya tegangan kedua elektrode. Hal ini ditunjukan oleh AB pada grafik Gambar 1.1, dan dikenal sebagai daerah proporsional. Kenaikan tegangan selanjutnya akan menaikkan penguatan gas/ electron-elektron ionisasi memancar sepanjang kawat anode. Pulsa yang

timbul hampir horizontal (B – C) disebut plateu Geiger yang digunakan dalam

penghitungan Geiger Muller. Dengan menaikkan tegangan di atas C menyebabkan lucutan terus-menerus sehingga tabung menjadi panas. Tabung GM yang normal beroperasi pada tegangan kira-kira 75 Volt di atas thresholg Geiger di B, dan besar plateau kira-kira 200 Volt.Plateau tabung GM tidak pernah datar, penyimpangan dari keadaan ideal. Diukur sebagai peresntase kenaikan tegangan pulsa per volt perubahan dalam tegangan operasi. Untuk tabung yang kontruksinya baik adalah kurang dari 0,1%.

III. ALAT-ALAT

1. GM-Tube Mulard

2. Radioactive Source ( Ra–226, Cs–137, Am–241) 3. Statif dan Klem

4. Kabel koaksial dan Soket

(8)

IV. Prosedur Percobaan

Susunlah perangkat alat seperti gambar 4.1

1. Hubungkan Digicounter pada sumber tegangan listrik AC-220 V, kemudian MAINS

di atur pada ON untuk memanaskan peralatan selama 5menit.

2. Putarlah tombol tegangan sampai Digicounter menunjukkan hitungan.

3. Catatlah tegangan tersebut, dan catat pula count-rate-nya tiap 100 detik berurutan,

kemudian rata-ratakan.

4. Ulangi langkah kerja (d) tiap menaikkan tegangannya 20 V hinggamencapai threshold (600 V).

(9)

V. Data Pengamatan

5.1 Count rate dengan kenaikan tegangan setiap 20 V pada jarak 5 cm

No Tegangan (V) Waktu (s) N (cacah) Count rate (cacah/100s)

1 520 100 5 0,05

2 540 100 22 0,22

3 560 100 7215 7,15

4 580 100 8116 81,16

5 600 100 9903 99,03

5.2 Count rate dengan kenaikan tegangan setiap 40 V pada jarak 5 cm

1 440 100 1 0,01

2 480 100 8 0,08

3 520 100 7 0,07

4 560 100 6012 60,12

5 600 100 4353 43,53

1 520 100 1 0,01

2 540 100 4 0,04

3 560 100 6 0,06

4 580 100 607 0,07

5 600 100 5195 51,95

1 440 100 0 0

2 480 100 1 0,01

3 520 100 3 0,03

4 560 100 3589 35,89

(10)

VI. Analisis Data VI.1. Ralat

VI.1.1. Count rate dengan kenaikan tegangan setiap 20 V, dengan s = 5 cm VI.1.1.1. Tegangan

Kebenaran praktikum = 100 %−Ralat Nisbi

¿100 %−2,52 %

(11)

VI.1.1.2. Count Rate

¿100 %−41,62 %

(12)

VI.1.2. Count rate dengan kenaikan tegangan setiap 40 V, dengan s = 5 cm

¿100 %−5,44 %

¿94,56 %

(13)

N (cacah/s) _N´_(cacah/s) _N_{− ´}_N_(cacah/s) ₍_N_{− ´}_N₎2_(cacah/s)2

¿100 %−62,33 %

¿37,67 %

(14)

V (V) _V´_(V) _V_{− ´}_V_(V) ₍_V_{− ´}_V₎2_(V)2

(15)

0,06 11,626 -11,566 133,772356

¿100 %−87,31 %

¿12,69 %

VI.1.4. Count rate dengan kenaikan tegangan setiap 40 V, dengan s = 10 cm VI.1.4.1. Tegangan

(16)

(17)

0,03 21,612 -21,582 465,782724

¿100−66,68 %

¿33,32 %

6.2 Perhitungan

(18)

0

Grafik 6.1 Grafik Count Rate Ra-266 pada kenaikan tegangan sebesar 20 V dan jarak 5 cm

1. Tegangan Threshold = 560 V

2. Panjang Plateau =

(

V2−V1

)

= (580−560)

= 20 Volt

= 0 Volt

(22)

VII.Pembahasan

Pada percobaan kali ini, yakni karakteristik tabung Geiger Muller betujuan untuk

menentukan tegangan threshold Tabung Geiger Mullard, menentukan panjang plateau

dan menghitung karakteristik slope. Tabung Geiger Muller sendiri adalah pencacah

untuk mendeteksi radiasi  dan diciptakan oleh Geiger Muller, peneliti dari

Jerman Barat pada tahun 1928. Detektor GM berbeda dengan detektor proporsional dalam beberapa hal. Proses penggandaan ionisasi (avalanche) tidak hanya terjadi di dekat anoda saja melainkan hampir di seluruh ruangan. Selain itu avalanche juga disebabkan oleh Efek fotolistrik akibat eksitasi atom-atom molekul isian gas. Dengan demikian penggandaan ionisasi cepat menjalar ke seluruh isi tabung detektor dan berkelanjutan. Hal ini mengakibatkan tinggi pulsa hanya dibatasi oleh pemadaman mendadak (quenching), misalnya karena terjadinya awan ion yang menebal sehingga kuat medan listrik turun drastis. Dengan demikian tinggi pulsa tidak lagi bergantung pada tenaga radiasi partikel pengion, sehingga cocok untuk pencacahan radiasi partikel

beta ().

(23)

VIII. Kesimpulan

Setelah melalukan percobaan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Tegangan threshold pada percobaan 1, 2, 3 dan 4 masing – masing sebesar 560 V, 0 V, 0 V dan 0 V

2. Panjang Plateau pada percobaan 1 , 2 ,3 dan 4 masing – masing sebesar 20 V, 0 V, 0 V dan 0 V

(24)

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad Ridwan Sidiq, dkk. 2015. Detektor Geiger Muller. Bandung : Jurusan Fisika Fakultas

Sains dan Teknologi, UIN Sunan Gunung Djati

Rupiasih, Ni Nyoman., dkk. 2018. Modul Praktikum Eksperimen Biofisika I. Jimbaran :

(25)