ALAT PROTEKSI RADIASI

A. Tujuan

1. Menjelaskan klasifikasi alat ukur radiasi

2. Mengetahui prinsip kerja alat ukur radiasi

3. Mengetahui kegunaan daripada alat ukur radiasi

B. Tinjauan Umum

Radiasi nuklir tidak dapat “dirasakan” oleh manusia secara langsung, seberapapun

besarnya. Agar peekerja radiasi tidak mendapat paparan radiasi yang melebihi batas yang

diizinkan maka diperlukan alat pengukur yang dapat menunjukkan tingkatpaparan radiasi

ditemapt kerja dan alat yang dapat mencatat dosis radiasi yang telah diterima oleh pekerja

radiasi dalam kurun waktu tertentu. Materi ini akan membahas prinsip kerja alat ukur radiasi

baik sebagai survei meter, dosimeter personal, dan monitor kontaminasi.

Berdasarkan kegunaannya, alat ukur radiasi dapat dibedakan menjadi:

Alat ukur proteksi radiasi

Sistem pencacah dan spektroskopi

Alat ukur proteksi radiasi digunakan untuk kegiatan keselamatan kerja dengan radiasi,

nilai yang ditampilkan dalan satuan dosis radiasi seperti Rontgent, rem, atau Sievert.

Sedangkan sistem pencacah dan spektroskopi digunakan untuk melakukan pengukuran

intensitas radiasi dan energi radiasi secara akurat.

Alat ukur proteksi radiasi merupakan suatu sistem yang terdiri dari detektor dan

peralatan penunjang, seperti sistem pengukur radiasi lainnya. Alat ukur ini dapat

memberikan informasi dosis radiasi seperti paparan dalam Rontgent, dosis serap dalam rad

atau gray, dan dosis ekivalen dalam rem atau Sievert.

Sebagai suatu ketentuan yang diatur dalam undang undang bahwa setiap pengguna zat

radioaktif atau sumber radiasi pengion lainna harus memiliki alat ukur proteksi radiasi. Alat

proteksi radiasi ini dibedakan menjadi tiga, yaitu:

B.1 Dosimeter Personal

Alat ini digunakan untuk mengukur dosis radiaso secara akumulasi. Jadi, dosis radiasi

yang mengenai dosimeter personel akan dijumlahkan dengan dosis yang telah mengenai

sebelumnya. Dosimeter personal in harus ringan dan berukuran kecil karena alat ini harus

selalu dikarenakan oleh setiap pekerja radiasi yang sedang bekerja dimedan radiasi.

Terdapat tiga macam dosimeter personal yang banyak digunakan saat ini, yaitu:

a. Dosimeter saku (pen/ pocket dosemeter)

Dosimeter ini sebenarnya merupakan detektor kamar ionisasi, sehingga prinsip

kerjanya sama dengan detektor isian gas akan tetapi tidak menghasilkan tanggapan

secara langsung karena muatan yang terkumpul pada proses ionisasi akan “disimpan”

seperti halnya suatu kapasitor.

Konstruksi dosimeter saku berupa tabung silinder berisi gas sebagaimana pada

gambar diatas. Dinding silinder akan berfungsi sebagai katoda, bermuatan negatif,

sedangkan sumbu logam dengan jarum ‘quartz’ dibagian bawahnya bermuatan positif.

Mula-mula,s ebelum digunakan , dosimeter ini diberi muatan menggunakan charger

yaitu suatu catu daya dengan tegangan tertentu. Jarum quartz pada sumbu detektor

akan menyimpang karena perbedaan potensial. Dengan mengatur nilai tegangan pada

waktu melakukan ‘charging’ maka penyimpangan jarum tersebut dapat diatur agar

menunjukkan angka nol. Dalam pemakaian ditempat kerja, bila ada radiasi yang

memasukki detektor maka muatan radiasi tersebut akan mengionisasi gas sehingga

akan terbentuk ion-ion positif dan negatif. Ion-ion ini akan bergerak menuju anoda atau

katoda sehingga megurangi perbedaan potensial antara jarum dan dinding detektor.

Perbedaan potensial ini menyebabkan penyimpangan jarum berkurang.

Jumlah ion-ion yang dihasilkan didalam detektor sebanding dengan dengan

intensitas radisi yang memasukinya, sehingga penyimpangan jarum juga sebanding

dengan intensitas radiasi yang telah memasuki detektor. Skala dari penyimpangan

jarum tersebut kemudian dikonversikan menjadi nilai dosis.

Keuntungan dari dosimeter saku ini adalah dapat dibaca secara langsung dan tidak

membutuhkan peralatan tambahan untuk pembacaannya. Kelemahannya, dosimeter ini

tidak dapat menyimpan informasi dosis yang telah mengenainya dalam waktu yang

lama (sifat akumulasi kurang baik).

Pada saat ini, sudah dibuat dan dipasarkan dosimeter saku yang diintegrasikan

dengan komponen elektronika maju (advanced components) sehingga skala

pembacaanya tidak lagi dengan melihat pergeseran jarum (secara mekanik) melainkan

dengan melihat display digital yang dapat langsung menampilkan angka hasil

pengukurannya.

b. Film Badge

Film badge terdiri atas dua bagian yaitu detektor film dan holder. Detektor film

dapat “menyimpan” dosis radiasi yang telah mengenai nya secara akumulasi selama

film belum diproses. Semakin banyak dosis radiasi yang telah mengenainya atau telah

mengenai orang yang memakainya maka tingkat kehitaman film setelah diproses akan

semakin pekat. (?)

Holder film selain berfungsi sebagai tempat film ketika digunakan juga berfungsi

sebagai penyaring (filter) energi radiasi. Dengan adanya beberapa jenis filter pada

holder, maka dosimeter film badge ini dapat membedakan jenis dan energi radiasi yang

telah mengenainya.

Dosimeter film badge ini mempunyai sifat akumulasi yang lebih baik daripada

dosimeter saku. Keuntungan lainnya film badge dapat membedakan jenis radiasi yang

mengenainya dan mempunyai rentang pengukuran energi yang lebih tinggi

dibandingkan dosimeter saku. Kelemahannya, untuk mengetahui dosis yang

mengenainya harus diproses secara khusus dan membutuhkan peralatan tambahan

untuk membaca tingkat kehitaman film, yaitu densitometer.

c. Dosimeter Termoluminisensi (TLD)

Dosimeter ini sangat menyerupai dosimeter film badge, hanya detektor yang

digunakan ini adalah kristal anorganik thermoluminisensi, misalnya bahan LiF. Proses

yang terjadi pada bahan ini bila dikenai radiasi adalah proses thermoluminisensi.

Senyawa lain yang sering digunakan untuk TLD adalah CaSO4.

Dosimeter ini digunakan selama jangka waktu tertentu, misalnya satu bulan, baru

kemudian diproses untuk mengetahui jumlah dosis yang telah diterimanya. Proses

dilakukan dengan memanaskan kristal TLD sampai temperatur tertentu, kemudian

mendeteksi percikan-percikan cahaya yang dipancarkannya. Alat yang digunakan untuk

memproses dosimeter ini adalah TLD reader.

Keunggulan TLD dibandingkan dengan film badge adalah terletak pada

ketelitiannya. Selain itu, ukuran kristal TLD relatif lebih kecil setelah diproses kristal TLD

tersebut dapat digunakan kembali.

B.2 Surveimeter

Surveimeter harus dapat memberikan informasi laju dosis radiasi suatu area secara

langsung. Sehingga, seorang pekerja radiasi dapat memperkirakan jumlah radiasi yang

akan diterimanya bila akan bekerja di suatu lokasi selama waktu tertentu. Dengan

informasi yang ditunjukkan surveimeter ini, setiap pekerja dapat menjaga diri agar tidak

terkena paparan radiasi yang melebihi batas ambang yang diizinkan.

Sebagaimana tugasnya, suatu surveimeter harus bersifat portabel meskipun tidak

perlu sekecil dosimeter personal. Konstruksi surveimeter terdiri atas detektor dan

peralatan penunjang. Cara pengunaan yang diterapkan adalah cara arus (Current

mode) sehingga nilai yang ditampilkan merupakan nilai intensitas radiasi. Secara

elektronik, nilai intensitas tersebut dikonversi menjadi skala dosis, misalnya dengan

satuan Rontgen/jam.

Semua jenis detekor yang dapat memberikan hasil secara langsung, seperti detektor

isian gas, sintilasi dan semi konduktor, dapat digunakan. Dari segi praktis dan ekonomis,

detektor isian gas Geiger Muller yang paling banyak digunakan. Detektor sintilasi juga

banyak digunakan, khususnya NaI(Tl) untuk radiasi gamma, karena mempunyai efisiensi

yang tinggi.

Terdapat beberapa jenis surveimeter yang digunakan untuk jenis radiasi yang sesuai

sebagai berikut:

Surveimeter Gamma

Surveimeter Beta dan Gamma

Surveimeter Alpha

Surveimeter Neutron

Surveimeter Multi-guna

Surveimeter Gamma

Surveimeter Gamma merupakan surveimeter yang paling sering digunakan dan pada

prinsipnya dapat digunakan untuk mengukur radiasi sinar X. Detektor yang sering

digunakan adalah detektor isian gas proporsional, GM atau detektor sintilasi NaI(Tl).

Surveimeter Beta dan Gamma

Berbeda dengan surveimeter gamma biass, surveimeter beta dan gamma mempunyai

detektor yang terleteak diluar badan surveimeter dan mempunyai “jendela” yang dapat

dibuka-tutup. Bila digunakan untuk mengukur radiasi beta, maka jendelanya harus

dibuka. Sebaliknya untuk radiasi gamma, jendelanya harus ditutup.

Surveimeter Alpha

Surveimeter alpha mempunyai detektor yang terletak diluar badan surveimeter dan

terdapat satu permukaan detektor yang terbuat dari lapisan film yang sangat tipis,

biasanya terbuat dari Berillium, sehingga mudah sobek bila tersentuh atau tergores

benda tajam.

Surveimeter Neutron

Surveimeter neutron biasanya menggunakan detektor proporsional yang diisi dengan

gas BF3 atau gas Helium. Karena yang dapat berinteraksi dengan unsur Boron atau

Helium adalah neutron termal saja, maka surveimeter neutron biasanya dilengkapi

dengan moderator yang terbuat dari parafin atau polietilen yang berfungsi untuk

menurunkan energi neutron cepat menjadi neutron termal. Moderator ini digunakan

bila radiasi neutron yang diukur adalah neutron cepat.

Surveimeter Multi-guna

Pada saat ini sudah mulai dipasarkan jenis surveimeter yang serbaguna (multipurpose)

karena selain dapat mengukur intensitas radiasi secara langsung sebagaimana

surveimeter biasa, juga dapat mengukur intensitas radiasi selama selang waktu

tertentu, dapat diatur, seperti sistem pencacah dan bahkan bisa menghasilkan

spektrum distribusi energi radiasi seperti sistem spektroskopi.

Terdapat tiga langkah penting yang perlu diperhatikan sebelum menggunakan

surveimeter adalah:

1. Pemeriksaan baterai

Hal ini dilakukan untuk menguji kondisi catu daya tegangan tinggi detektor. Bila

tegangan tinggi detektor tidak sesuai dengan yang dibutuhkan, maka detektor

tidak peka atau tidak sensitif terhadap radiasi yang mengenainya, akibatnya

surveimeter akan menunjukkan nilai yang salah.

2. Pemeriksaan sertifikat kalibrasi

Pemeriksaan sertifikat kalibrasi harus memperhatika faktor kalibrasi alat dan

memeriksa tanggal validasi sertifikat. Faktor kalibrasi merupakan suatu

parameter yang membandingkan nilai yang ditunjukkan oleh alatu ukur dan

nilai dosis.

Dsebenarnya = Dterukur × faktor kalibrasi

Bila sertifikat kalibrasinya sudah melewati batas waktunya, maka surveimeter

tersebut harus dikalibrasi ulang sebelum dapat digunakan kembali.

3. Pengoperasian dan pembacaan alat

Langkah ini perlu dilakukan, khususnya bila akan menggunakan surveimeter

“baru”. Setiap surveimeter mempunyai tombol-tombol dan saklar-saklar yang

berbeda-beda, biasanya terdapat beberapa faktor pengalian misalnya ×1; ×10;

×100 dan sebagainya. Sedangkan display-nya juga berbeda-beda, ada yang

berskala Rontgen/jam; rad/jam; Sievert/jam atau dalam cpm.

B.3 Monitor Kontaminasi

Kontaminasi merupakan suatu masalah yang sangat berbahaya, apalagi kalau sampai

terjadi didalam tubuh. Kontaminasi sangat mudah terjadi kalau bekerja dengan sumber

radiasi terbuka, misalnya berbentuk cairan, serbuk atau gas. Adapun yang

terkontaminasi biasanya adalah peralatan, meja kerja, lantai, tangan dan sepatu.

Jika intensitas radiasi yang dipancarkan oleh sesuatu yang telah terkontaminasi

sangat rendah, maka alat ukut ini mempunyai efisiensi pencacahan yang sangat tinggi.

Detektor yang digunakan untuk monitor kontaminasi ini harus mempunyai “jendela”

yang luas, karena kontaminasi tidak selalu terjadi pada suatu daerah tertentu,

melainkan tersebar pada permukaan yang luas. Tampilan dari monitor kontaminasi

biasanya menunjukkan akumulasi radiasi (laju cacah) seperti cacah per menit atau cacah

per detik. Nilai ini harus dikonversikan menjadi satuan aktivitas radiasi, Currie atau

Becquerrel, dengan hubungam sebagai berikut:

A=Rƞ

A adalah aktivitas radiasi, R adalah laju cacah dan ƞ adalah efisiensi alat pengukur.

Monitor kontaminasi dapat dibedakan menjadi tiga yaitu monitor kontaminasi

permukaan, perorangan dan udara (airbone). Monitor kontaminasi permukaan(surface

monitor) digunakan untuk mengukur tingkat kontaminasi segala permukaan, misalnya

meja kerja, lantai, alat ukur ataupun baju kerja.

Monitor perorangan digunakan untuk mengukur tingkat kontaminasi pad bagian

tubuh pekerja seperti tangan dan kaki, sehingga terdapat monitor kontaminasi khusus

untuk kaki dan tangan. Suatu instalasi yang modern biasanya dilengkapi dengan monitor

kontaminasi seluruh tubuh (whole body monitor). Setiap pekerja yang akan

meninggalkan tempat kerja harus diperiksa terlebih dahulu dengan monitor

kontaminasi.

Monitor kontaminasi udara digunakan untuk mengukur tingkat radioaktivitas udara

sekeliling instalasi nuklir yang mempunyai potensi untuk melepaskan zat radioaktif ke

udara. Sebagaimana surveimeter, detektor yang digunakan adalah detektor isian gas,

sintilasi maupun semi konduktor. Khusus untuk monitor kontaminasi udara biasanya

dilengkapi dengan suatu penyaring (filter) dan pompa penghisap untuk menangkap

partikulat zat radioaktif yang bercampur dengan molekul-molekul udara.

B.4 Sistem Pencacah dan spektroskopi

Sistem pencacah dan spektroskopi digunakan untuk aplikasi yang memanfaatkan zat

radioaktif atau sumber radiasi pengion lainnya. Sebagai contoh aplikasi thickness

gauging untuk mengukur tebal lapisan, level gauging untuk menetukan batas

permukaan fluida, XRF untuk menentukan jenis dan kadar material dan sebagainya.

Sistem pencacah digunakan untuk mengukur kuantitas (jumlah) radiasi yang

mengenai detektor. Salah satu contoh penggunaan sistem pencacah adalah pada

aplikasi pengukuran tebal kertas, sebagaimana (?)

Sistem spektroskopi mempunyai prinsip yang sangat berbeda dengan pencacah karena

alat ini menggunakan energi dari setiap radiasi yang mengenai detektor. Hasil

pengukuran alat ini berupa spektrum distribusi energi radiasi sebagaimana contoh pada

gambar (!)

Terlihat dari contoh spektrum diatas bahwa terdapat bahwa terdapat beberapa

tingkat energi yang menghasilkan cacahan relatif lebih tinggi pada daerah lain. Posisi

atau tingkat energi tersebut sebagai puncak energi (energy peak).

Spektrum energi radiasi yang ditandai oleh puncak-puncak energinya merupakan

karakteristik dari setiap unsur atau zat radioaktif. Sehingga jenis unsur atau isotop yang

terkandung didalam suatu bahan dapat ditentukan bila spektrum energinya dapat

diukur.

Salah satu contoh aplikasi yang harus menggunakan sistem spektroskopi adalah

penetuan jenis dan kadar unsur yang menerapkan metode XRF (X Ray Flourescence) dan

metode NAA (Neutron Activation Analysis).