Prosiding Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron Tahun 2011

ISSN : 2087-9652

Daya Agung Sarwono , Cahyana Amiruddin , Triani Widyaningrum, Triyanto 1

OPTIMASI ELEKTROPLATING NIKEL SEBAGAI INTERFACE PEMBUATAN TARGET PADAT TELURIUM UNTUK PEMBUATAN I-123

Daya Agung Sarwono , Cahyana Amiruddin , Triani Widyaningrum, Triyanto

Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR)-BATAN

Kawasan PUSPIPTEK Gedung 11, Serpong, Tangerang Selatan 15314 ABSTRAK OPTIMASI ELEKTROPLATING NIKEL SEBAGAI INTERFACE PEMBUATAN TARGET PADAT TELURIUM UNTUK PEMBUATAN I-123. Radioisotop I-123 salah satu radioisotop yang punya peranan penting dalam bidang kedokteran nuklir. Energy I-123 sebesar 159 keV dan 127 KeV dengan waktu paro 13,2 jam adalah jenis radioisotop sangat ideal untuk pencintraan organ manusia dengan alat gamma kamera. Radioisotop 123I dapat dibuat melalui reaksi (p,2n) terhadap sasaran 124Te dalam mesin siklotron. Bahan sasaran berupa lapisan tipis target padat Telurium. Elektroplating merupakan salah satu teknologi untuk pembuatan lapisan tipis pada logam. Untuk pembuatan target padat Telurium pada keping Cu diperlukan lapisan logam sebagai interface , sebab logam Telurium tidak dapat menempel secara langsung pada keping Cu. Bahan yang dapat dipakai sebagai interface adalah logam Nikel sebagai lapisan perekat antara keping Cu dengan target Telurium. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mencari kondisi yang optimal electroplating Nikel pada keping Cu. Elektroplating akan dilakukan pada variasi kuat arus dan variasi pH larutan. Dari hasil kegiatan diperoleh bahwa elektroplating Nikel pada kuat arus 200 mA dan pada larutan pH 4 memberikan hasil yang optimal. Nikel melekat kuat pada keping Cu dan memberikan hasil yang halus dan rata serta dapat dipakai sebagai interface untuk pembuatan target padat Telurium untuk pembuatan Iodium-123. Kata kunci : Iodium-123, target padat Telurium , Nikel , elektroplating. ABSTRACT NICKEL ELEKTROPLATING OPTIMIZATION AS AN INTERFACE FOR SOLID TELLURIUM TARGET FOR PRODUCTION TO MAKE IODIUM-123. Radioisotope I-123 is one of the radioisotopes that have an important role in the nuclear medicine. Field I-123 is energy 159 keV and 127 keV with a half time for 13.2 hours is ideal of radioisotope for scanning human organs by gamma camera instruments. 123I radioisotope can be created through the reaction (p, 2n) of 124 Te against targets in a cyclotron machine. Target material was a thin layer of solid targets Tellurium. Electroplating is a technology for thin layer manufacturing on the metal. To manufacture solid Tellurium target on the chip required Cu metal layer as an interface, because the metal Tellurium can not be attached directly on the chip Cu. Materials that can be used as an interface is a Nickel layer as an adhesive layer between the Cu pieces with Tellurium target. The purpose of this study is to find the optimum conditions of Cu electroplating Nickel on Cu chip. The Electroplating will be performed at the various current strength and pH. From this results obtained that the current of Nickel electroplating of 200 mA and pH 4 to give optimal results . Nickel is strongly attached on the Cu chip and gave a smooth and flat so can it be used as an interface for solid target manufacturing of Tellurium Iodine-123 production. Key words: Iodine-123, Telurium solid target, Nickel, electroplating PENDAHULUAN

Radioisotop Iodium-123 adalah

radioisotop pemancar sinar gamma sebesar 159 keV dan 127 keV dengan waktu paro 13,2 jam,meluruh dengan jalan menangkap elektron (electron capture ) menjadi Telurium-123 yang stabil . Radiositotop ini berperan sebagai radioisotop untuk diagnosa dengan gamma

kamera SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography). Energi gamma sebesar 159 dan 127 keV dengan waktu paro 13,2 jam yang dimiliki radioisotope ini adalah sangat ideal untuk peralatan gamma kamera. Radioisotop ini punya potensi yang besar menggantikan radioisotop I-131 yang mempunyai energi gamma sebesar 365 keV dengan waktu paro 8,07 hari.

Prosiding Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron Tahun 2011

ISSN : 2087-9652

Daya Agung Sarwono , Cahyana Amiruddin , Triani Widyaningrum, Triyanto 2

Untuk membuat radioisotop I-123 dengan sistem siklotron dapat dilakukan dengan beberapa cara. Sara salah satunya dengan menembak sasaran gas Xe-123 dengan proton di mesin siklotron. Berikut ini beberapa reaksi nuklir untuk pembuatan I-123;

124Xe (p,2n) 123Xe meluruh 123I Ep : 25-30 MeV, 123 Te ( p , n) 123 I Ep : 8 - 15 MeV 124 Te ( p , 2n) 123 I Ep : 15 30MeV

Dari kajian nuklir diatas Iodium I-123 dapat dihasilkan dari target gas Xe-124 dan target padat Te-123. Kendala yang dihadapi untuk pembuatan I-123 dari target gas Xe adalah perlunya fasilitas yang memadai berupa xenon loop. Kendala lain yang dihadapi bila sasaran dari gas adalah potensi terlepasnya gas dari sistem ke lingkungan, sehingga dari segi keselamatan perlu fasilitas dengan keamanan yang tinggi. Selain itu mahalnya gas xenon diperkaya menjadi pertimbangan pula untuk menentukan pemilihan bahan sasaran ini. Target yang relatif aman dipakai adalah dalam bentuk logam atau padatan. Selain relatif mudah dalam persiapan juga fasilitas iradiasi target padat telah tersedia di mesin siklotron CS-30 di Batan

Hal yang terpenting dalam pembuatan

bahan sasaran padat adalah harus rata dan menempel kuat pada penyangga sasaran yang terbuat dari keping Cu. Bahan sasaran harus tipis, kuat dan tahan terhadap panas yang timbul selama iradiasi berlangsung. Salah satu teknologi untuk pembuatan bahan sasaran adalah elektroplating. Elektroplating adalah pelapisan tipis pada logam terhadap jenis logam yang lain. Proses pelapisan elektroplating sering disebut juga dengan elektrodeposisi, yaitu suatu proses pengendapan atau deposisi logam di atas logam lain dengan cara elektrolisa . Hasilnya berupa lapisan tipis yang menempel pada penyangga sasaran sehingga dapat didinginkan dengan sirkulasi air selama iradiasi berlangsung.

Untuk membuat target padat Telurium

dalam penyangga sasaran di keping Cu diperlukan interface yaitu berupa lapisan Nikel sebab logam Telurium tidak bisa menempel pada keping Cu. Tujuan dari kegiatan ini adalah untuk mencari kondisi yang optimum elektroplating Nikel dalam keping penyangga sasaran Cu. Elektroplating Nikel dalam keping Cu sebagai penyangga sasaran akan dilakukan dalam suasana asam dan suasana basa. Hasil yang diharapkan dari kegiatan ini adalah diperolehnya kondisi yang optimal untuk menghasilkan Nikel yang menempel kuat dan

rata di keping Cu sebagai interface pembuatan sasaran target Telurium untuk pembuatan radioisotop I-123 . BAHAN DAN TATA KERJA Bahan dan Peralatan

Bahan kimia yang digunakan adalah : NiSO46H2O (E. Merck); NiCl6H2O (E. Merck); H3BO3 (E.Merck),Amoniak,; larutan H2SO4 5 N; larutan NaOH 5N. Peralatan gelas yang digunakan dalam kegiatan ini berspesifikasi pyrex. Peralatan yang digunakan adalah sel elektroplating lengkap dengan catu daya TS3021S Power Supply , timbangan analitik dari ACCULAB ALC-1104, Mikroskup Dino Lite dengan pembesaran 200 x . Pembuatan larutan

Pembuatan larutan elektroplating NiSO4 dalam suasana asam dilakukan sbb : Menimbang sebanyak 40 gram NiSO46H2O , 5 gr NiCl6H2O dan 5 gram H3BO3 dimasukkan dalam beker glass 250 ml. Dalam beker glass tersebut dimasukkan air demineral sebanyak 200 ml diaduk dengan menggunakan pengaduk stirrer hingga larut sempurna. Selanjutnya larutan diatur pada pH 4 .Bila pengaturan pH larutan sudah tercapai selanjutnya larutan di dimasukkan kedalam labu ukur 250 ml dan ditambah air demineral hingga batas. Larutan dimasukkan dalam botol polietilen dan diberi nomor batch dan tanggal .

Pembuatan larutan elektroplating NiSO4 dalam suasana basa dilakukan sbb : Menimbang sebanyak 40 gram NiSO46H2O , 5 gr NiCl6H2O dimasukkan dalam beker glass 250 ml. Dalam beker glass tersebut dimasukkan air demineral sebanyak 200 ml diaduk dengan menggunakan pengaduk stirrer hingga larut sempurna. Selanjutnya larutan diatur pada pH 9 dengan menambahkan Amoniak dalam larutan .Bila pengaturan pH larutan sudah tercapai selanjutnya larutan di dimasukkan kedalam labu ukur 250 ml dan ditambah air deminineral hingga batas. Larutan dimasukkan dalam botol polietilen dan diberi nomor batch dan tanggal .

Proses Elektroplating Nikel pada keeping Cu

Keping target yang telah dibersihkan ditimbang dan dicatat. Kemudian dipasang dibejana elektroplating. Dilakukan uji kebocoran sel elektroplating dengan jalan memasukkan air demineral ke dalam sel elektroplating , diamati jika terjadi kebocoran. Jika tidak terjadi kebocoran dikeluarkan air demin. Selanjutnya larutan elektroplating dituangkan ke dalam sel elektroplating, sampai batas yang ditentukan. Dipasang pada power supply kabel dari kutub negatif dihubungkan dengan katoda, dan kabel dari kutub positif dihubungkan dengan anoda.

Prosiding Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron Tahun 2011

ISSN : 2087-9652

Daya Agung Sarwono , Cahyana Amiruddin , Triani Widyaningrum, Triyanto 3

Regulator arus dan voltage listrik dihidupkan . Diatur arusnya 100 mA , 200 mA , 300mA , 400 mA elektroplating dilakukan selama 1 jam. Larutan elektroplating dikeluarkan dari sel elektroplating dengan pemvakuman ke dalam header, kemudian disimpan dalam botol polietilen. Keping target dilepaskan dari sel elektroplating, dicuci dengan air demineral, kemudian dikeringkan dengan hairdryer. Ditimbang kembali untuk mengetahui berat deposit Nikel yang diperoleh dan dicatat berat deposit yang diperoleh.

Pengujian hasil Elektroplating Nikel Hasil elektroplating Nikel dalam bentuk lapisan tipis diuji kehalusannya secara visual dengan diraba. Sedang kerataan sasaran Nikel diuji dengan melihatnya dari arah samping. Kekuatan daya lekat sasaran pada penyangga sasaran diuji dengan ketukan atau vibarasi. Caranya dengan memberi vibrasi bagian punggung penyangga sasaran yang telah ditempeli Nikel dengan menggunakan alat getar . Pengujian dengan alat mikroskup dilakukan dengan cara memasukkan preparat. Kemudian ditentukan perbesaran yang dikehendaki dan dilihat bagian-bagian yang hendak difoto dengan mikroskop. Perbesaran bisa diubah-ubah untuk mendapatkan hasil foto yang optimal. HASIL DAN PEMBAHASAN

Secara teoretis yang berperan besar dalam perolehan berat deposit dalam proses elektroplating adalah konsentrasi larutan, kuat arus, dan waktu . Pada sisi anoda terjadi reaksi oksidasi sedang pada sisi katoda terjadi reaksi

reduksi. Berat Nikel yang menempel pada keping Cu dalam proses elektroplating ini dapat dihitung dengan persamaan Faraday sebagai berikut :

W = gek x I x t / F

dimana ; W : berat deposit atau endapan ( gr ) gek : massa ekivalen zat (gek) I : kuat arus (ampere) t : waktu ( detik) F : bilangan faraday = 96.500 Coulomb.

Hasil elektroplating Nikel dalam kondisi

asam berbeda dari elektroplating dalam kondisi basa. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi sedang pada sisi katoda terjadi reaksi reduksi. Dalam suasana asam konsentrasi ion-ion H+ lebih besar dibanding pada suasana basa sehingga akan mempengaruhi berat deposit Nikel. Ion-ion H+ akan tereduksi menjadi gas H2 yang akan berpengaruh pada hasil deposit yang diperoleh. Dalam suasana basa berat deposit Nikel yang dipeoleh akan lebih besar dibanding dari suasana asam.

Hasil elektroplating nikel pada keeping Cu bisa dilihat secara visual baik kerataannya maupun kehalusannya. Secara visual elektroplating Nikel baik suasana asam maupun suasana basa memberikan hasil yang rata dan halus. Berat deposit yang diperoleh pada variasi arus dan variasi pH dapat dilihat pada table 1 berikut ini .

Tabel 1. Hasil perolehan deposit Nikel di keping tembaga pada variasi arus dan pH . NO Tanggal

Plating No.

Batch Larutan

Volume Larutan

( ml )

pH larutan

Lama Plating (menit)

Kuat Arus (Ampere)

Berat deposit (gram)

Berat deposit teori

(gram)

Efisiensi (%)

1 3/5/2011 Ni-5-1 100 4 60 0.200 0.1956 0.2201 88.8672 2 4/5/2011 Ni-5-1 100 4 60 0.300 0.2716 0.3302 82.2643 3 5/5/2011 Ni-5-2 100 4 60 0.400 0.3512 0.4402 79.7806

4 9/5/2011 Ni-5-2 100 4 60 0.100 0.097 0.1101 88.1403 5 24/5/2011 Ni-5-4 100 9 60 0.300 0.300 0.3302 90.8057 6 24/5/2011 Ni-5-4 100 9 60 0.400 0.402 0.4402 91.2298 7 26/5/2011 Ni-5-5 100 9 60 0.100 0.099 0.1101 89.7759 8 26/5/2011 Ni-5-5 100 9 60 0.200 0.212 0.2201 96.0911

Dari tabel diatas memberikan hasil

bahwa besar kuat arus mempengaruhi dari berat deposit yang diperoleh. Semakin besar kuat arus maka semakin besar berat deposit yang diperoleh. Pengaruh keasaman atau pH dari larutan memberikan hasil bahwa suasana basa perolehan deposit Nikel lebih besar dibanding pada suasana asam. Bila data diatas dibuat grafik serta dibandingkan dengan berat teoritis

dari besarnya kuat arus dapat dilihat dari grafik berikut ini.

Prosiding Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron Tahun 2011

ISSN : 2087-9652

Daya Agung Sarwono , Cahyana Amiruddin , Triani Widyaningrum, Triyanto 4

Gambar 1. Grafik perolehan deposit Nikel di keping tembaga pada variasi arus dan pH Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa berat

deposit pada kuat arus 0,1 dan 0,2 ampere memberikan hasil yang optimal . Pada suasana asam kuat arus 0,1 amper memberikan efisiensi deposit sebesar 88,14 % sedang pada suasana basa memberikan efisiensi sebesar 89.78 %. Kuat arus 0,2 ampere pada suasana asam memberikan efisiensi sebesar 88.88 % dan

pada suasana basa diperoleh efisiensi 96.09 %. Pada kuat arus 0,3 dan 0,4 ampere efisiensi perolehan deposit mulai terjadi penurunan . Hal ini disebabkan karena pada kuat arus 0,3 dan 0,4 ampere terjadi peningkatan jumlah gelembung sehingga efisiensi perolehan deposit mulai terjadi penurunan.

Keping Cu Hasil elektroplating

Gambar 2. Foto keping Cu sebelum dan setelah proses elektroplating. Untuk menyakinkan dari kerataan dan kehalusan dari hasil elektroplating pada kuat

arus 200 mA maka dilakukan pengujian dengan mikroskup dengan pembesaran 200 x.

pH 4 , Arus 200 mA pH 9 , Arus 200 mA

Gambar 3. Hasil pemeriksaan deposit dengan mikroskop pembesaran 200 x.

0 0.05

0.1 0.15

0.2 0.25

0.3 0.35

0.4 0.45

0.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Berat deposit (gr)

Kuat arus (Amper)

Teori

Suasana basa

Suasana asam

Prosiding Pertemuan Ilmiah Radioisotop, Radiofarmaka dan Siklotron Tahun 2011

ISSN : 2087-9652

Daya Agung Sarwono , Cahyana Amiruddin , Triani Widyaningrum, Triyanto 5

Hasil permukaan deposit Nikel dengan

pengamatan mikroskup pada suasana asam (pH 4) lebih halus dan rata bila dibanding pada suasana basa ( pH 9) . KESIMPULAN Elektroplating Nikel sebagai lapisan interface antara target Telurium dengan bahan penyannga sasaran Cu dapat dilakukan pada suasanan asam dan basa. Perolehan deposit Nikel pada suasana basa lebih besar daripada suasana asam. Besarnya kuat arus memberikan hasil yang sebanding dengan deposit yang terbentuk. Dari uji kerataan dengan mikroskup hasil suasana asam lebih halus dibanding dari hasil suasana basa. Hasil yang optimal elektroplating Nikel dilakukan pada suasana asam pada pH 4 dan kuat arus 400 mA. Pada kondisi ini diperoleh lapisin tipis yang rata dan kuat serta memberikan efisiensi perolehan deposit sebesar 88.8672 %. DAFTAR PUSTAKA 1. Cyclotron Produced Radionuclides :

Physical Characteristic and Production Methods , Technical Reports Series No. 468, IAEA , Vienna,2009.

2. K.OKAMOTO, Data Requirements for Medical Radioisotope Production, IAEA Nuclear Data Section, Vienna (1988)

3. KFZ, Automatic Production System for Ultra Pure Iodine-123 : Karlsruhe Iodine Production System, Germany (1999)

4. FREDERICK A.L. OWENHEIM, Modern Electroplating, John Willey and Sons, 3rd edition (1974)

ABSTRAKABSTRACTBAHAN DAN TATA KERJABahan dan PeralatanPembuatan larutanProses Elektroplating Nikel pada keeping CuPengujian hasil Elektroplating NikelHASIL DAN PEMBAHASANGambar 3. Hasil pemeriksaan deposit dengan mikroskop pembesaran 200 x.KESIMPULANDAFTAR PUSTAKA