Gas dialirkan secara terns menerns selama Pencacah a-f3 tipe MPC 9400 merupapencacahan

PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-I0 TERHADAP KINERJA

PENCACAH a-~ TIPE MPC-9400

Makhsun dan Wijono

Puslitbang Keselamatan Radiasi clan Biomedika Nuk1ir -BAT AN

ABSTRAK

PENGUJIAN LAJU ALIR GAS P-IO TERHADAP KINERJA PENCACAH a-/3 TIPE MPC-9400.

Telah dilakukan pengujian beberapa parameter yang menunjukan kinerja alat dengan melakukan perubahan laju aliran gas dari 40 ccjmenit sampai 160 ccjmenit dengan kenaikan tiap 10 ccjmenit pada pencacah a-/3 tipe MPC-9400. Hasil uji kesetabilan alat pada tingkat kepercayaan 95 % maupun 99 %, harga X2 masih berada dalam batasan. Hasil pengujian efisiensi pencacahan untuk berbagai laju aliran gas tidak mengalami perubahan yang berarti yaitu 27 % clan 28 % untuk alfa, clan antara 46 % samapi 48 % untuk beta. Hasil pengujian LLD untuk berbagai laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq sampai 0,03 Bq untuk alfa, clan antara 0,11 Bq sampai 0,12 Bq untuk beta. Hasil pengujian semua parameter itu tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap laju aliran gas, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi kinerja alat.

ABSTRACI'

EXAMINATION OF GAS P-I0 FLOW RATE ON PERFORMANCE OF a-J3 COUNTER TYPE MPC-9400. The examination of some parameter which show the performance of instrument by changing of gas flow rate from 40 cc/minute until 160 cc/minute by increase every 10 cc/minute in a-J3 counter type MPC-9400 have been carried out. Result of instrument stability test at 95 % and 99 % trust level, price of X2 still in definition. Result of count efficiency test for various gas flow rate there are not meaningless change that is 27 % and 28 % for alpha, and between 46 % until 48 % for beta. Result of LLD test for various gas flow rate is between 0,01 Bq until 0,03 Bq for alpha, and between 0,11 Bq until 0,12 Bq for beta. The result of all parameter test did not show the existence of significant change at every gas flow rate, so that can be concluded that gas flow rate changing did not influence of instrument performance.

I. PENDAHULUAN

(campuran 90 % argon clan 10 % metan). Gas dialirkan secara terns menerns selama Pencacah a-f3 tipe MPC 9400

merupa-pencacahan

ke dalam ruang detektor,

pencacah yang dapat dioperasikan

dengan aliran 120 cc/ menit apabila detek-untuk mencacah alia, beta serta mencacah

alpha clan beta sekaligus dalam waktu tot menggunakan window dan 60 cc/ menit apabila tidak digunakan window [1].

yang bersamaan.

cacahan

latar belakang yang cukup rendah

Alat ini mempunyai

Tetapi karena alat ini di labQratoriurn

P3KRBiN digunakan untuk rnengukur

yang cukup

efisiensi

mempunyai

sampel lingkungan yang umumnya memo punyai aktifitas sangat rendah, karni

tinggi [1].

Pencacah ini merupakan jenis

run-Prosiding Presentasi Ilmiah Keselarnatan Radiasi dan Lingkungan X lfoteJ KaJtika Chandra, :14 Vesember ~004

II. TEaRI

11.1.

Detektor

kan laju aliran gas, dengan maksud untuk

menghemat gas. Oleh karena itu pada percobaan ini akan dilakukan dengan cara memberikan laju aliran gas yang berbeda-beda untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kinerja alat. Parameter-parameter yang akan diuji adalah kesetabilan alat, efisiensi pencacahan, dan LLD (Low Limit

Detection).

Diharapkan diperoleh gas alir yang sekecil mungkin tetapi tidak berpengaruh

Pencacah sistem a-r3 tipe MPC 940 menggunakan detektor proporsional gas alir dengan geometri 27[, dinding detektor berbentuk setengah bola yang terbuat dari logam yang berfungsi sebagai katoda dan didalamnya terdapat sebuah kawat yang sangat halus yang berfungsi sebagai anoda, (Gambar 3). Gas P-l0 dialirkan secara terus menerus ke dalam detektor selama pen-terhadap kinerja alat, yaitu untuk

meng-hemat gas P-l0. Pecobaan dilakukan

terhadap sumber standar Am-241 sebagai

sumber alpha, clan sumber standar Sr-90

cacahan, sebagai media yang akan terioni-sasi apabila ada pancaran radiasi pengion dan sumber alpha maupun beta. Aliran

sebagai

sumber beta.

gas diafur dengan menggunakan flow-meter regulator yang sudah tersedia pada alat ill.

Gambar 3. Gambar detektoryang digunakan pacta MPC 9400 [1].

roemasuki detektor akan roengionisasi Elektroda positif (anoda)

dihubung-gas clan menghasilkan ion-ion positif clan ion-ion negatif (elektron). Jumlah kan dengan kutub positif listrik, clan

elektro-da negatif (katoda) dihubungkan

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X /iole! Kaltika Chandra, .14 Vesember ~O04

deng;m energi radiasi dan daya ionisasi elektroda yang berlawanan, yaitu ion

positif

_.menuju katoda dan elektron

menuju anoda.

gas. Ion-ion yang dihasilkan didalam

detektor tersebut akan memberikan kontri- _{Selama perjalanannya} menuju anoda, elektron ini mendapat tambahan energi kinetik sehingga mampu menghasilkan proses ionisasi busi terbentuknya pulsa listrik ataupun

arus listrik. Hal tersebut di atas dapat terjadi bila terdapat cukup medan listrik

diantara dua elektroda [2].

tambahan

clan membentuk

elektron

raJa penelitian llri akan dilakukan sekunder. Proses penggandaan atau

pelipat gandaan elektron karena ionisasi di dalam gas di bawah pengaruh medan percobaan perubahan laju aliran gas mulai

dari 40 cc/ menit sampai dengan 160 cc/

menit, dengan peningkatan setiap 10 cc/

menit.

listrik disebut multipikasi gas. Jumlah muatan listrik total yang dihasilkan dalam proses tersebut adalah :

11.2. Pencacah Proporsional

Q=MNeM(F/W)e

(2)

Prinsip dasar pencacah proporsional

dimana:

M = multiplikasi gas total adalah apabila suatu radiasi a atau f3

mengenai detektor yang berisi gas P-I0,

maka molekul-molekul gas tersebut akan _{e = muatan elektron (1,6 x 1D-19C) [3]}

Proses ini terus berlaniu~ selama terionisasi sehingga menghasilkan ion-ion

negatif (elektron) maupun ion-ion positif.

elektron bebas belum terkump~l semua

pada elektroda.

Proses tersebut akan

menghasilkan keluaran dalam bentuk

Jurnlah pasangan ion positif clan elektron

yang terbentuk dapat dituliskan sebagai berikut:

No=E/w

(1)

pulsa listrik yang sangat lemah oleh karena itu diperlukan peralatan

penun-dimana jang berupa penguat awal (pre-amplifier)

dan penguat akhir (amplifier). PuIsa-paisa Iistrik yang terbentuk kemudian dihitung oleh pencacah (counter) yang kemudian ditampilkan rnelalui layar E = energi radiasi yang datqng (eV)

w = energi yang diperlukan untuk membentuk pasangan ion (eV) [3]

peraga, komputer atau printer, yang semuanya itu diatur oleh pengontrol Di bawah pengaruh medan listrikyang

diterapkan di dalam detektor maka

(controller) yang ada di dalam sistem MPC 9400 [1].

ion positif clan elektron akan bergerak dengan energi kinetik tertentu ke arah

Prosiding Presentasi lltniah Keselatnatan Radiasi dan Lingkungan X

lfoteJ Kartika Chandra, .14 Vesember ~O04

III. TATA KERJA

lII.l. Bahan dan Peralatan

1

Sumber standar Am-241

persamaan

:

Sumber standar Sr-90

2. A = Ao e-O,693 T{f]fl. (3)

3.

Gas P-I0

dimana

Pencacah a-j3 tipe MPC-9400

4.

A = aktivitas sekarang

T = waktu dari radionuklida di buat

111.2. Cara Kerja

Pencacahan sumber standar dilaku- sampai sekarang Ao = aktifitas mula-mula

T 1/2 = waktu paruh radionuklida [4] kan dengan berbagai variasi laju gas alir

mulai dari 40 cc/ menit, sebagai setting terkecil dari pabriknya untuk alat

MPC-IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

9400 mall mencacah, sampai dengan 160

ccj menit, dengan penambahan tiap 10 ccj IV .1. Uji Kesetabilan Alat

Uji kuadrat Chi (Chi-square test) menit. Sumber standar yang digunakan

rnerupakan

suatu cara

yang

dapat

adalah Am-241169,825 Bq 2n pada tanggal

25 september 1990 dalam bentuk elektro- dipakai untuk menguji kestabilan alat cacab. Uji kuadrat Chi (X2) dihitung deposisi, d~ Sr-90 7,24 Bq pada tanggal15

september 1994 dalam bentuk endapan. Mula-mula aliran gas diatur

meng-(4) gunakan regulator, sehingga flow meter

menunjuk

Selanjutnya

Facia

angka

40

_ccjmenit.

besarnya

Nj

dimana

standar

sumber

Am-241

cacahan yang ke-i N cacahan rata-dimasukan ke

dalam

temp at

_sampel,

rata [5]

pencacahan dilakukan selama 10 menit

sebanyak 5 kali. Percobaan di atas diulangi

untuk laju alir 50 cc/ menit dan seterusnya Dengan menggunakan persamaan 4, maka dapat dihitu..T\g harga X2 untuk hingga laju alir 160 cc/ rnenit. Dengan cara

yang sarna percobaan di atas dilakukan

masing-masing lain aliran gas seperti yang terlihat dalam Tabel1 clan Tabel2. untuk sumber standar Sr-90.

352 Plislitbang Keselamatan RadiiiSi danBiomedikll Nliklir-Badan Tenaga Nuklir Nasional

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X ~ IIOteJ Kartika Chandra, .14 Vesember .20D4

Tabel1. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukan X2

~

Berdasarkan Tabell clan Tabel 2, jika berada dalam batasan, sehingga dapat disimpulkan ba..~wa perbedaan laju aliran gas tidak berpengaruh terhadap keseta-bilan alat.

dilihat dati tabel batasan Chi-square (X2) untuk 5 kali pencacahan pada tingkat ke-percayaan 95 % maupun 99 %, maka harga X2 untuk berbagai laju aliran gas masih

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan X IfoteJ Kartika Chandra. .14 Vesember :J,O04

Tabe13. Batas Chi-square X2 untuk berbagai ulanganpencacahan [5]

IV .2. Menentukan Efisiensi Pencacahan Untuk menghitung efisiensi

pen-cacahan

dapat digunakan persamaan

:

Cb = laju cacah background (cps) Cs = laju cacah standar (cps)

A = aktivitas standar (Bq)[4]

Cs -Cb

A

Ec= xlOO% ₍₅₎

Dengan menggunakan persamaan 5, dapat dihitung efisiensi pencacahan unhlk tiap-tiap laju aliran gas seperti yarlg tersusun dalam Tabel4 clan Tabel5.

dimana

E = efisiensi pencacahan

Tabe14. Data pengamatan sumber standar Am-241 untuk menentukanefisiensi alpha

,

Aktifi

~R!

!!!5t~rl4~

1 40 0/004 90/24 335/78 27 90,27 335,78 27 2 50 0,007 335,78 27 3 60 0,008 90,21 335,78 27 70 0,008 90,56 4 335,78 27 80 0,004 90,83 5 90,83 335,78 27 6 90 0,004 335,78 27

100

0,004 91,22 7 335,78 27 110 0,006 91,10 8 335,78 27 120 0,009 91,67 9 335,78 27

130

0,006 91,69 10 335,78 27 92,15 11

140

0,005 335,78 27 92,14 12 150 0,005 335,78 28 92,62 160 0,003 13

Keterangan

/mn

centimeter cubicjmenit _{Bq Becqv.erel} cacalljdetik

cps

Dari Tabel 4 clan Tabel 5, terlihat

2,71

_{+3,29 I~}

V .t

[l+~

tb

bahw

_{perubahan laju aliran gas bisa}

_t

UD ₍₆₎

dikatakan tidak

mempengaruhi efisiensi

f,°

dimana pencacahan, baik

efisiensi

_pencacahan

LLD dalarn saWall dpm

alpha

maupun efisiensi pencacahan beta

waktu cacah sampel (menit)

IV.3. Menentukan Low Limit Detection

(Lill)

tb

waktu cacah latar (menit)

Cb

"aju

cacah Latar (cpm) alam memberikan ~ambaran ten- _{E efisiensi (%)}

tang masalah

yang timbul dalam

penguku-Berdasarkan efisiensi yang dipero-ran aktifitas sangat rendah be sadipero-ran LOIV

leh clan laju cacah latar belakang, clan

mil Jetection (LLD) dapat menunjukkan

dengan menggunakan persamaan (6) maka alit alat cacah yang digunakan.

Defi-diperoleh harga LLD sebagai berikut iari ) untuk selang 30- adalah [1]

mSJ

litban-g Keselamatan Radiasi dan-Biomedika Nllklir-Blll1an Tenaga Nuklir Nasion,

Prosiding Presentasi llmiah Keselamatan Radiasi dan LingkunganX Hotel Kartika Chandra. .14 Vesember 20lJ4

Tabel6. Hasil perhitu'lgan LLD pencacahan alpha untuk masing-masing laju aliran gas

1

2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

40

50

60

70

80 90 100 110 120 130 140 150 160

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

0,24 0,42 0,48 0,48

~

0,24 0,24 0,36 0,54 0,36

~

0,30 0,18 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 28

~

003 2c-003

,

0,03 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01

Tabel7. Hasil perhitungan LLD pencacahan beta untuk masing-masing laju aliran gas

40

50

60

70 -80

90

100

110

120

130

140

150

160

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

~

10

1010

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

24,6

~

24,6

~

26,4 27,0

~

~~

28,8

~

25,8

28,8

47 47

-46

47

46

46 47 47 47 47 48 48 46

0,11

0,11 0,11

.Q!}1-Qd!

0,11

Qt.!!

011

, 0,12 ~ 0,12

Qt.!!

011

,

0,12

Dari Tabel 6 dan Tabel 7, terlihat bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi baik LLD untuk

LLD,

cc/ menit, tidak terlihat adanya peru-bahan yang berarti pada tiap-tiap para-meter yang di uji.. Oleh karena itu daTi

alpha maupunLLD untuk beta. hasil pengujian ini di sarankan untuk

menggunakan laju aliran gas 40 ccl memt, Berdasarkan pengujian parameter uji

kesetabilan alat, efisiensi pencacahan, clan dengan tujuan untuk menghemat gas

Plo.

LLD, dengan mengubah-ubah .laju a.liran gas dari 40 cc/ menit sampai dengan 160

356

V. SIMPULANDANSARAN

_{DAFTARPUSTAKA}

V.1. Kesimpulan

1

ANONIM, MPC-9400 Instruction

Ma-1

Hasil

_pengujian

kesetabilan

alat

2.

nual. Protean Instrument Corporation HINO, JUSHIOo, Radiation Detectors dengan menggunakan uji Chi-Square

menunjukan bahwa sistem pencacah MPC-9400 masih mempunyai hasil cacahan yang setabil pada berbagai laju aliran gas pada tingkat kepercayaan 95

3.

% maupun 99 %.

and Spectroscopy. Quantum T echno-logy Division, Ibaraki, Japan, January 16,1985.

EICHHOLZ, GEOFFREY G., and POSTON, JOHN W., Principle of

2.

Nuclear Radiation

Detection.

Am Hasil pengujian efisiensi pencacahan

untuk berbagai laju aliran gas tidak

Arbor Science, 1979.

mengalami perubahan yang berarti

yaitu 27 % clan 28 % untuk alfa, clan

4.

PUSPODIKORO, S. Radiasi Nuklir

Penelitian Pusat

Tenaga

Atom,

antara

46 % sampai 48 % untuk beta.

Yogyakarta, Indonesia 1976

SUMARGONO, H., Pendahuluan

5,

Teori Kemungkinan clan Statistika, Hasil pengujian LLD untuk berbagai

laju aliran gas yaitu antara 0,01 Bq sampai 0,03 Bq untuk alia, clan antara

ITB/1984.

0,11

Bq sampai 0,12 Bq untuk beta Dari seluruh pengujian dengan peruba-hall laju aliran gas dari 40 ccj menit sampai dengan 160 ccjmenit, tidak terlihat adanya perubahan yang berarti pada tiap-tiap parameter yang di uji, sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan laju aliran gas tidak mempengaruhi kinerja alat.

V.2. SARAN-SARAN

Setelah

dilakukan

_pengujlan parameter-parameter yang dapat menun-kinelja alat, disarankan untuk

jukkan

menggunakan laju aliran gas 40 ccjmenit yaitu untuk menghemat gas.