• Tidak ada hasil yang ditemukan

Analisis Persamaan Respon Dosis Thermoluminescent Dosimeter (TLD) Pada Spektrum Sinar-X Menggunakan Metode Monte Carlo

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "Analisis Persamaan Respon Dosis Thermoluminescent Dosimeter (TLD) Pada Spektrum Sinar-X Menggunakan Metode Monte Carlo"

Copied!
9
0
0

Teks penuh

(1)

Analisis Persamaan Respon Dosis Thermoluminescent Dosimeter

(TLD) Pada Spektrum Sinar-X Menggunakan Metode Monte Carlo

Merina Handayani1, Heru Prasetio2, Supriyanto Ardjo Pawiro1 1Departemen Fisika, FMIPA UI, Kampus UI Depok 16424 2Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi, BATAN Jakarta merina.handayani@gmail.com, prasetio@batan.go.id, supriyanto.p@sci.ui.ac.id

ABSTRAK

Informasi yang akurat dari respon energi thermoluminesensi detector (TLD) sangat penting untuk memahami ketergantungan TLD terhadap respon energi. Respon energi Thermoluminescent Dosimeter menjadi penting karena selama pengukuran radiasi spektrum tidak persis sama dengan spektrum kalibrasi Penelitian ini bertujuan untuk menentukan persamaan estimasi respon dosis TLD pada spektrum sinar x dan untuk mengetahui respon dosis TLD terhadap perubahan energi dengan menggunakan simulasi Monte Carlo. Simulasi dilakukan dengan meletakkan TLD [LiF:MgTi] di tengah sinar x dengan jarak 100cm dari sumber dengan luas lapangan berukuran 10 cm x 10 cm, dan diradiasi menggunakan spektrum monoenergi dari 10 keV sampai 1500 keV dan spektrum sinar x kontinyu. Spektrum sinar x dihitung menggunakan program XCOMP5r pada RQR 2 sampai RQR 10. Dari simulasi, database respon monoenergi yang hasilnya akan digunakan untuk perhitungan estimasi respon dosis TLD. Ada 4 metode perhitungan untuk estimasi respon dosis TLD, berdasarkan perhitungan energi rata-rata, dua model perhitungan tidak memasukkan koreksi stopping power dan dua model perhitungan terakhir memasukkan koreksi stopping power. Perbandingan hasil simulasi Monte Carlo spektrum kontinyu dengan perhitungan metode no. 4, !  !.!".!!"#$%

!  !. , memberikan hasil yang lebih mendekati.

Kata kunci : Monte Carlo, respon dosis, spektrum sinar x, monoenergi, TLD

ABSTRACT

An accurate information of thermoluminesensi detector (TLD) energy response is very important to understand TLD energy response dependence. Thermoluminescent Dosimeter energy response becomes important because during the measurement radiation spectrum is not exactly the same as calibration spectrum. This study aims to determine the dose-response estimation equation of TLD in the X ray spectrum and to understand the dose response of TLD due to energy changes using Monte Carlo simulation. Simulation is done by placing the TLD [LiF: MgTi] in the middle of the

(2)

X ray beam at 100 cm from the source with 10 cm x 10 cm field size, and irradiated using monoenergy spectrum from 10 keV to 1500 keV and continuous X ray spectrum. The X ray spectrum is calculated using XCOMP5r using RQR 2 to RQR 10. From the simulation, monoenergy response database will obtained used for calculation of TLD dose response estimation. There are 4 calculation methods to estimate TLD dose response, which based on mean energy calculation, two calculation model does not include stopping power correction and the last two calculation model include stopping power correction. Comparison of Monte Carlo simulation result of continuous spectrum with calculation method no. 4,

!  !.!".!!"#$%

!  !. , is giving the closest result.

Key Words : Monte Carlo, dose response, X ray spectrum, monoenergy, TLD

I. PENDAHULUAN

Pengukuran dengan detektor diperlukan untuk mengetahui besar dosis yang dikeluarkan oleh sumber yang digunakan dalam radiodiagnostik dan radioterapi. Detektor yang digunakan untuk pengukuran harus memberikan hasil pengukuran yang tepat, sehingga perlu dilakukan kalibrasi terhadap detektor. Proses kalibrasi detektor mengharuskan energi yang digunakan terstandarisasi dan diketahui kualitas radiasinya dengan baik, agar diketahui respon detektor terhadap energi yang digunakan agar diperoleh faktor kalibrasi yang benar. Hal ini penting dilakukan karena standarisasi dapat memastikan detektor yang dikalibrasi memberikan hasil pengukuran yang sama walaupun detektor tersebut dikalibrasi oleh laboratorium yang berbeda.

Pengetahuan yang akurat dari respon energi merupakan alasan penting yang mendasar, karena permodelan thermoluminesensi detector (TLD) harus mampu menjelaskan ketergantungan TLD terhadap energi. Respon energi menjadi penting

(3)

dilakukan dengan melakukan perhitungan seluruh data energi yang terukur pada daerah sampling dengan persamaan berikut :

Metode Persamaan 1 !  !.!.!!"#$% !  !.! 2 !  !.!!  !!"#$% 3 !  !.!.!".!!"#$% !  !.! 4 !  !.!".!!  !.!"#$%

Dimana w merupakan faktor bobot energi, E merupakan energi, Sw merupakan

stopping power dan D merupakan dosis pada TLD. Dari persamaan ini akan diperoleh

respon TLD yang dihasilkan berdasarkan simulasi Monte Carlo.

II. METODE PENELITIAN

Permodelan setting eksperimen yang dilakukan, yaitu dengan meletakkan TLD 100 LiF:MgTi berukuran 3mm x 3mm x 1mm di tengah-tengah medium udara berukuran 30 cm x 30 cm x 30 cm dengan jarak 100 cm dari sumber radiasi seperti pada Gambar 3.1 (a). Pada posisi penyinaran, posisi TLD terletak pada koordinat X=2, Y=2< dan Z=1. Jika dilihat dari sumbu Z, koordinat X=2 dan Z=1, sumbu X-Y, koordinatnya menjadi X=2 dan Y=2, dan sumbu Y-Z, koordinatnya menjasi Y=2 dan Z=1. Posisi pada fantom dapat dilihat pada Gambar 3.1 (b).

(2.6)

(2.7) (2.8)

(2.8)

(4)

Gambar 3.1 (a) Pemodelan eksperimen yang digunakan untuk input DOSXYZnrc, (b)

Peletakkan TLD pada koordinat [Yunita, 2013]

Pemilihan energi pada eksperimen ini yaitu menggunakan energi diskrit dari 10 keV sampai 1500 keV. Pemilihan variasi energi ini karena energi terendah pada sinar-X yang mungkin dalam aplikasi medis adalah 10 keV. Sementara itu, memilih energi tertinggi 1500 keV karena energi tertinggi pada sinar gamma 1330 keV, yaitu Cobalt. Spektrum energi kontinyu dihitung menggunakan program XCOMP5r pada kualitas RQR 2 sampai RQR 10 atau pada tegangan potensial 40 kV sampai 150 kV

(a)  

(5)

berkas paralel yang diradiasikan dari depan dengan memasukkan ukuran sumber dengan sudut 90o. Berkas energi sumber yang digunakan dalam simulasai adalah

monoenergetic, jumlah history yang digunakan adalah 5×108.

Dari database respon dosis di energi diskrit akan dicari hubungan terhadap respon dosis di spektrum energi kontinyu atau spektrum energi non diskrit. Rasio dosis TLD dihitung dengan persamaan :

!"#$%  !"#$# = !!"#

!!"#$# (3.1)

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil respon rasio dosis terhadap energi seperti pada Gambar 4.1 dimana terlihat adanya perbedaan antara respon TLD dan udara. Hal tersebut disebabkan karena radiasi yang masuk pada medium udara dapat berinteraksi di seluruh medium udara yang dilewati, sehingga semakin banyak terjadi interaksi pada udara dan dosis yang dihasilkan lebih banyak. Sedangkan TLD mempunyai nomor atom lebih besar, sehingga radiasi yang berinteraksi pada medium cenderung lebih sedikit atau hanya dipermukaannya saja karena radiasi terhenti dipermukaan, maka dosis akan yang diterima lebih rendah. Pada energi rendah efek fotolistrik menjadi dominan pada probabilitas interaksi TLD. Ketika intensitas yang diberikan tinggi maka radiasi yang dapat ditangkap oleh TLD lebih banyak karena respon dosis TLD dipengaruhi oleh probabilitas pengisian traps pada saat radiasi berinteraksi dengan TLD.

(6)

Gambar 4.1 Respon TLD, Udara dan Rasio Dosis terhadap Monoenergi

Tabel 4.1 Respon Dosimeter TL, Udara dan Rasio Dosis TLD terhadap tegangan potensial sinar-x yang berbeda

Energi  

(keV)   (Gy/partikel)  Respon  TLD   Respon  Udara  (Gy/partikel)   Rasio  Dosis  (RTLD/Rudara)  

40   1.073E-­‐12   ±0.2%   4.16E-­‐13   ±0.6%   2.582   ±0.15%   50   1.000E-­‐12   ±0.2%   3.94E-­‐13   ±0.6%   2.538   ±0.16%   60   8.101E-­‐13   ±0.2%   3.11E-­‐13   ±0.7%   2.604   ±0.22%   70   6.634E-­‐13   ±0.2%   2.49E-­‐13   ±0.7%   2.660   ±0.27%   80   5.899E-­‐13   ±0.2%   2.20E-­‐13   ±0.8%   2.678   ±0.35%   90   5.360E-­‐13   ±0.2%   1.98E-­‐13   ±0.8%   2.711   ±0.38%   100   5.036E-­‐13   ±0.2%   1.83E-­‐13   ±0.9%   2.753   ±0.46%   120   4.528E-­‐13   ±0.2%   1.62E-­‐13   ±0.9%   2.788   ±0.51%   0.01   0.1   1   10   100   0.01   0.1   1   10   100   10   100   1000   Respon  Dosis  ( Gy)  

Respon  Dosis  Rela<f   Energi  (keV)  

(7)

kembali, sedangkan respon dosis menurun sampai tegangan tabung 150 kV, penurunan pada energi kontinyu terjadi karena spektrum kontinyu lebih didominasi oleh energi yang lebih rendah dari tegangan tabung sinar-x seperti pada Gambar 4.6(a), 4.6(b), 4.6(c) dan 4.6(d). Pada medium udara hampir sama dengan TLD pada saat energi terendah keduanya memiliki respon yang tinggi. Namun, pada spektrum monoenergi saat energi tertinggi respon dosis yang diterima lebih besar dibandingkan dengan spektrum energi kontinyu karena banyaknya interaksi diseluruh medium sehinga dosis yang diterima besar.

Gambar 4.6 (a) Respon Dosis TLD pada Energi Kontinyu, (b) Respon Dosis TLD pada Monoenergi, (c) Respon Dosis Udara pada Energi Kontinyu, (d) Respon Dosis Udara pada

(8)

  Gambar 4.7 Perbandingan Grafik Rasio Dosis Simulasi dan Pengukuran

Pada Gambar 4.7 menunjukkan energi mempengaruhi rasio dosis pada radiasi foton yang telah didapatkan pada penelitian sebelumnya [Ariono,2012]. Perbedaan pada energi rendah disebabkan karena tidak diketahui nilai spektrum pada pengukuran rasio dosis yang dilakukan oleh Ariono, tetapi memiliki pola yang sama yaitu turun satu nilai. Semakin tinggi energi terlihat rasio simulasi dan ariono tidak terlalu berbeda karena pada energi tinggi range spektrum semakin luas maka data error yang didapat semakin kecil

Pada Tabel 4.3 menunjukkan data mean energy terhadap rasio dosis pada simulasi monte carlo dan XCOMP5r. Data pada Tabel 4.3 menunjukkan hasil energi rata-rata berbeda dengan simulasi maka penggunaan energi rata-rata kurang tepat

0.4   0.6   0.8   1.0   1.2   1.4   40   50   60   70   80   90   100   120   150   Rasio  Dosis   Energi  (keV)  

(9)

Tabel 4.3 Mean Energy terhadap Rasio Dosis pada Simulasi Monte Carlo Monoenergi dan Kontinyu Energi   Rata-­‐ rata   (keV)   Rasio  Dosis  MC   (Energi  rata-­‐ rata)   Rasio  Dosis   (MCsp/MCErata2)   Rasio  Dosis  MC   (Spektrum   Kontinyu)   Tegangan   Potensial   (kV)   28.461   2.978   ±0.06%   0.867   ±0.06%   2.582   ±0.15%   40   32.582   3.002   ±0.10%   0.845   ±0.07%   2.538   ±0.16%   50   36.542   3.019   ±0.15%   0.863   ±0.10%   2.604   ±0.22%   60   40.087   2.883   ±0.19%   0.923   ±0.12%   2.660   ±0.27%   70   44.421   2.796   ±0.19%   0.958   ±0.15%   2.678   ±0.35%   80   47.854   2.793   ±0.22%   0.971   ±0.16%   2.711   ±0.38%   90   50.554   2.591   ±0.28%   1.063   ±0.20%   2.753   ±0.46%   100   55.474   2.560   ±0.31%   1.089   ±0.22%   2.788   ±0.51%   120   64.421   2.681   ±0.35%   1.116   ±0.23%   2.993   ±0.55%   150    

Dari simulasi yang dilakukan mendapatkan database respon monoenergi yang hasilnya akan digunakan sebagai perbandingan simulasi dengan penentuan estimasi, seperti pada Tabel 4.5. Terlihat bahwa dalam penentuan estimasi respon TLD yang lebih mendekati dengan hasil simulasi yaitu pada perhitungan metode 4 :

!  !.!".!!"#$% !  !.

pada metode ini !.!! digunakan untuk menormalisasikan dosis terhadap

spektrum, sedangkan dosis yang dikalikan denagn !"!!"# adalah untuk

menormalisasikan TLD terhadap radiasi materi dengan stopping power berguna sebagai faktor skala terhadap rasio dosis TLD dengan udara.

Gambar

Gambar 4.1 Respon TLD, Udara dan Rasio Dosis terhadap Monoenergi
Gambar 4.6 (a) Respon Dosis TLD pada Energi Kontinyu, (b) Respon Dosis TLD pada  Monoenergi, (c) Respon Dosis Udara pada Energi Kontinyu, (d) Respon Dosis Udara pada
Tabel 4.3 Mean Energy terhadap Rasio Dosis pada Simulasi Monte Carlo Monoenergi dan  Kontinyu  Energi	
   Rata-­‐ rata	
   (keV)	
   Rasio	
  Dosis	
  MC	
  (Energi	
  rata-­‐rata)	
   Rasio	
  Dosis	
  (MCsp/MC Erata2 )	
   Rasio	
  Dosis	
  MC	
  (Spektr

Referensi

Dokumen terkait

Hasil pengamatan menunjukkan terjadi interaksi pada jumlah cabang, varietas Argomulyo dengan dosis pupuk hayati 5g memiliki jumlah cabang yang lebih tinggi disbanding dengan

masih terdapat nilai nilai seni yang masih dapat dilihat hingga sekarang candi jabung memiliki ukiran ukiran yang sangat cantik pada bagian bagian yang berada

Peran atau upaya-upaya yang dilakukan oleh dinas sosial dalam menanggulangi angka kemiskinan diantaranya yaitu, Bantuan pembangunan perumahan, Bantuan perbaikan rumah

Martha Friska Multatuli membutuhkan sarana dan prasarana peralatan yang lengkap dan berteknologi tinggi, supaya pelaksanaan pelayanan kesehatan dimaksud dapat

Adalah pelabuhan yang fungsi pokoknya melayani kegiatan angkutan laut dalam negeri, alih muat angkutan laut dalam negeri dalam jumlah terbatas, merupakan pengumpan bagi

“Kita mengalami kesulitan untuk menentukan, apakah kita akan menunggu kedatangan Ki Sapa Aruh atau tidak?” berkata Ki Pandi “jika kita menunggu, maka dapat terjadi kesulitan yang

Pemerintahan bersama ini dilakukan oleh Ranggawuni yang bergelar Sri Jaya Wisnuwardana yang menguasai Kerajaan Tumapel, sedangkan Mahisa Cempaka bergelar

• Dalam upaya menciptakan kondisi sanitasi yang baik pada pengolahan makanan diperlukan beberapa jenis bahan yang dapat digunakan untuk mencapai tujuan tersebut.. • Dua jenis