Fisika Radiasi PPR Mhs 2015

8/16/2019 Fisika Radiasi PPR Mhs 2015

1/65

26 Januari 2015 1

FISIKA RADIASI

Muhammad Khoiri

[email protected]


2/65

26 Januari 2015 2

Ujian SIB PPR•

Jumlah materi ujian: relai! banyak• "arakeri#ik ujian : $0% &emahaman'

$0% ha!alan' $0%

keram&ilan(&engalaman mengerjakan#oal

• kunci keberhasilan: 20%

&en)alaman' 60% kerja keras' 20%*#mar+

[email protected]


3/65

26 Januari 2015 $

R,-I,SI

Pancaran energi melalui maeri aau ruang )alamenuk gelomang elekromagneik aau &arikel

hakekan/a an&a me)ium

[email protected]


4/65


5/65

26 Januari 2015 5

,om )an Ini ,om

• ,om: agian erkecil )ari #uau maeri /angma#ih memiliki #i!a )a#ar maeri er#eu.

• Sam&ai #aa ini elah )ikeemukan 108 un#ur • 9uaan elemener e 1'6;101< =• Sauan ma##a aom #ma 1'6 ; 1028 kg

[email protected]


6/65

26 Januari 2015 6

9o)el ,om Bohr •

Seia& elekron er&uar mengelilingi ini )alamori(lina#an(kuli erenu #a#ioner.

• Suau elekron i)ak akan memancarkan aaumen/era& ra)ia#i(energi a&aila ia )alam ori

#a#ioner.• Jumlah elekron /ang )a&a menem&ai #eia&

lina#an 2 ; n2

•

,om #ail ila #eia& lina#an /ang leih )alameri#i &enuh )engan elekron #e#uai )enganka&a#ia#n/a.

[email protected]


7/65

>ran#i#i elekron

• >ran#i#i elekron: &er&in)ahan elekron)ari #au lina#an ke lina#an /ang lain.

• >ran#i#i elekron )ari lina#an /ang leihluar ke lina#an /ang leih )alam )i&ancarkan energi #inar karakeri#ik#inar; a#al ? ujuan

• >ingka energi )ari #eia& aom i)ak #ama

26 Januari 2015 [email protected]


8/65

26 Januari 2015

Struktur Atom

Atom terdiri 3 partikel dasar

Proton ------- bermuatan positip, relatif berat

Neutron ------- ukuran dan beratnya hampir sama

dengan proton tetapi tidak

bermuatan listrik

Elektron ------ sangat ringan, bermuatan negatif

[email protected]


9/65

26 Januari 2015 <

nucleus

elektronelektron

Proton + Netron ------- Inti atom

Elektron ------- mengelilingi inti atom

Contoh : Atom elium

Jumlah proton dan elektron harus sama,

kalau tidak sama menjadi ion

Jumlah neutron dapat berbeda

[email protected]


10/65

26 Januari 2015 10

!umlah proton menentukan "enis atom

atau unsur

• #emua atom yang berisi $ proton adalah

atom Helium

• #emua atom yang berisi % proton adalah atom Beryllium

• #emua atom yang berisi & proton adalah

atom Oxygen

• #emua atom yang berisi $' proton adalah

atom [email protected]


11/65

26 Januari 2015 11

Identifikasi Atom !nsur

#uatu unsur diidentifikasi dengan "umlah

proton dan kombinasi "umlah Proton + Netron

"#A( ) nama unsur

A ) nomor massa *"umlah p + n

) nomor atom *"umlah p

Contoh : atom eryllium

$Be

%

!umlah proton ------ %

!umlah netron ------ . - % ) /[email protected]


12/65

26 Januari 2015 12

IsotoP --- unsur dengan nomor atom sama

dan nomor massa berbeda

Contoh ---- atom elium --- e-% 0 e-/

) $

A ) %

e-%

) $

A ) /

e-/

[email protected]


13/65

26 Januari 2015 1$

IsobAr ----- unsur dengan nomor masa sama

dan nomor atom berbeda

Contoh : 1%#i31

1/P31

1'#31

Isoto N ----- unsur dengan netron sama dan

nomor atom berbeda

Contoh : 1$2g$'

13Al$

1%#i$&

[email protected]


14/65

26 Januari 2015 14

IsomEr ----- unsur dengan nomor atom

dan nomor massa sama,tetapi tingkat energi berbeda

Contoh : $& Ni'4 $& Ni'45 atau $& Ni'4m

[email protected]


15/65

26 Januari 2015 15

Isotop --- dapat ter"adi se6ara alamiah

atau dibuat pada reaktor nuklir

dengan menembakkan netron

pada inti sehingga ter"adi

peningkatan nomor massa!ika penambahan netron mengganggu

kesetimbangan inti atom

----- isotop men"adi tidak stabil----- disebut radioisop7radionuklida

[email protected]


16/65

5(1


17/65

26 Januari 2015 18

ahan radioaktif: bahan yang terdiri dari

radionuklida dalam "umlah 6ukup banyak Peluruhan radioaktif: proses perubahan 7

transformasi inti atom tidak stabil men"adi stabil

Isotop radioaktif dapat meman6arkan salah satudari berikut ini

Alpha

Beta Alpha yang disertai &amma

Beta yang disertai sinar &amma

Peluruhan ra)ioaki!

[email protected]


18/65

Peluruhan ra)ioaki!

• "om&o#i#i jumlah &roon )an neuroni)ak #eimang al&ha aau ea C

• >ingka energi i)ak era)a &a)a kea)aan

)a#ar

gamma D• >iga jeni# &eluruhan ra)ioaki! #ecara

#&onan' /aiu: al&ha ' ea C' )an

gamma D



19/65

26 Januari 2015 1<

Parikel ,l&ha

• >erja)i &a)a ini relai! era E F 0• E

, E2G ,4 H

• Ini aom e2H

• -a/a ioni#a#i e#ar 100 ; C 10.000 ; D• Jangkau &en)ek $'4 ? '6 cm )i u)ara•

Jangkau )i jaringan uuh 0.0$ mm• -ielokkan me)an li#rik K me)an magne• 1(100 ? 1(10 kece&aan caha/a

[email protected]


20/65

26 Januari 2015 20

Parikel Bea C

• Peluruhan C erja)i &a)a ini relai! ringan

• E , EH1G

, H C H L

•E

,

E1G ,

H CH

H ani L• -a/a ioni#a#i #e)ang' mu)ah )ihamurkan• Jarak jangkau #e)ang $'5 9eMN11 m )i

u)ara' 15 mm )i jaringan uuh• -ielokkan me)an li#rik K me)an magne• 1(100 ?


21/65

26 Januari 2015 21

Sinar 3amma D

• Bia#an/a mengikui &eluruhan )an C• nergi /ang e#ar' O: 0'005 ?0'5 • -i&ancarkan )ari nukli)a erek#ia#i i#omer• -a/a ioni#a#i #anga kecil• Jarak jangkau #anga e#ar • >i)ak )ielokkan me)an li#rik K me)an magne

• "ece&aan caha/a

[email protected]


22/65

26 Januari 2015 22

'roduksi sinar x

• #inar < ter"adi sebagai hasil kon=ersi energi akibat

tumbukan antara berkas elektron berke6epatan tinggi

dengan bahan target

• >iga "enis energi dihasilkan ketika ter"adi tumbukan

antara elektron dengan target, yaitu :

- panas - sinar < kontinyu *bremstrahlung

- sinar < karakteristik

Prinsip ?asar

[email protected]


23/65

26 Januari 2015 2$

• remstrahlung, ter"adi ketika elektron menembus

dekat inti atom dan mengalami pembelokan serta

perlambatan

'roduksi sinar x

N

[email protected]


24/65

,ki7ia# ra)ia#i

• ,ki7ia# ra)ia#i: jumlah &eluruhan &er)eik laju &eluruhan

• , Q(Q O. 0

eO ,,0

eO



25/65

26 Januari 2015 25

Satuan (adioakti)itas

Akti=itas peluruhan bahan radioaktif satuannya ----- Curie, disingkat Ci

ahan radioaktif dikatakan akti=itasnya1 Curie bila 3 milyar atom-atomnya

meluruh dalam 1 detik

1 Ci ) 3 < 14. peluruhan7 detik

------- 1 peluruhan7 detik ) 1 eguerel *@[email protected]


26/65

26 Januari 2015 26

#atuan : e@uerel *@

1 @ ) 1 peluruhan perdetik

1 Currie *Ci ) 3 @

[email protected]


27/65

26 Januari 2015 28

Baktu paro *half-life

--- aktu yang diperlukan untuk meluruh

dari 17$ "umlah atom-atomnya

Contoh

Cs-13 aktu paro 34 tahun, maka "ika

ada 1 gram bahan radioaktif --- 34 tahun

kemudian yang aktif tinggal 17$ gram

[email protected]


28/65

26 Januari 2015 2

> D ) 4,'.3 7

n ) t 7 >17$

A ) *17$n A4

Fumus berkaitan half-life

[email protected]


29/65

26 Januari 2015 2<

=onoh #oal

1. Sumer Ir1


30/65

5(1


31/65

26 Januari 2015 $1

Akti=itas "enis *Asp

esarnya aktifitas per gram bahan radioaktif

*Ci7gram

Contoh

% gram Co-'4 akti=itasnya 144 Ci, maka

aktifitas spesifiknya adalah $/ Ci7gram

Aktifitas spesifik ⇑ berat ⇓

ukuransumber ⇓

[email protected]


32/65

26 Januari 2015 $2

Asp ) < Nsp

) 4,'.37>17$

Nsp ) ',4$ < 14$3 7A

Nsp : "umlah atom dalam satu gram Gr

A : nomor [email protected]


33/65

26 Januari 2015 $$

=onoh #oal

• Bera&a aki7ia# jeni# Ra226 /angmem&un/ai Taku &aro 1620 ahun

[email protected]


34/65

5(1


35/65

26 Januari 2015 $5

?ua bahan radioaktif dibandingkan,

tidak selalu yang aktifitasnya tinggimenghasilkan radiasi gamma lebih banyak

Contoh :

1 atom Co-'4 meluruh, meman6arkan 1 partikel beta dan $ sinar gamma

1 atom >halium 14 meluruh, 17 % atom ----- partikel beta dan sinar gamma 37% atom ----- partikel beta tanpa sinar gamma

[email protected]


36/65

26 Januari 2015 $6

Inerak#i )engan maeri

• >erja)i ga/a =oulom )engan elekronori mu)ah )i#era& maeri

• Pro#e# /ang )ominan a)alah ioni#a#i )an

ek#ia#i. ,)a juga reak#i ini.• k#ia#i )eek#ia#i #inar karakeri#ik

• Reak#i ini: 4Be


37/65

26 Januari 2015 $8

Inerak#i C )engan maeri

• Pro#e# /ang erja)i: ioni#a#i' ek#ia#i'ioni#a#i' )an rem#rahlung.

• Yrak#i energi ! #inar rem#rahlung

! $'5;104 . E . mak# 9eM• >enukan ! oleh ra)ia#i C )ari P$2 mak#

1'8 9eM keika mengenai imah hiam

E2

! $'5;104.2.1'8 0'04


38/65

26 Januari 2015 $

Interaksi Sinar-γ dan Sinar-X

dengan Materi

erkurangnya energi sinar-γ dan sinar-X

• !"ek "otolistrik

• !"ek com#ton

• !"ek #roduksi #asangan

[email protected]


39/65

26 Januari 2015 $<

Probabilitas Interaksi Sinar-γ danSinar-X dengan Materi

.

4,41 4,1 1 14 144

$4

%4

'4

&4

144

1$4

Efek Hotolistrik

dominan

Produksi pasangan

dominan

Efek Comptondominan

Z

E (MeV)[email protected]


40/65

26 Januari 2015 40

!ek Yooli#rik

• Semua energi !oon )i#era& elekron ori• >eruama energi !oon Z 0'01 9eM Z 0'5 9eM• >eruama &a)a E /ang e#ar • >imul !ooelekron

Fotoelektron(berenergi)

Inti atom

Gelombangelektromagnet

LintasanElektron

elektron

[email protected]


41/65

26 Januari 2015 41

!ek =om&on

• Semua ingkaan energi !oon )a&a erja)i• >eruama E ren)ah• Seagian energi !oon )i#era& elekron erluar •

lekron erle&a# )engan energi kineik )ari!oon• Yoon erhamur

Inti atom


Fotoelektron(berenergi)

Lintasanelektron

elektron

hv

hv'

[email protected]


42/65

26 Januari 2015 42

!ek Pro)uk#i Pa#angan

• nergi !oon F 1'02 9eM• 9engenai ini aom' eruama E e#ar aom

era•

>imul #e&a#ang elekron&o#ironelektron

positronInti atom


Lintasanelektron

elektron

[email protected]


43/65

26 Januari 2015 4$

Efek fotolistrik

Efek Compton

Produksi Pasangan

* + -./ 0e1

[email protected]

I t it Si d Si X


44/65

26 Januari 2015 44

Intensitas Sinar-γ dan Sinar-XSetelah Mele$ati Materi

• I; inen#ia# keluaran• I0 inen#ia# ma#ukan

• [ koe!i#ien a#ori linear karena !ooli#rik'

com&on' &ro)uk#i &a#angan• ; eal ahan• B uil) u& !acor' g jeni# ahan' \' ;' energi

[email protected]

+* 44 x x

x e BI e I I µ µ −−==


45/65

26 Januari 2015 45

Koefsien Absorpsi

Tebal Paro (HVL): Tebal yang menyebabkanIntensitas Sinar Gamma / Sinar Xberkurang menjadi separonya

x 2 n #/ maka 3 Ix 2 I.4/56n

TVL : Tebal per sepuluh

#/

[email protected]


46/65

26 Januari 2015 46

neutron

1.Tumbukan lastis

!.Tumbukan tak lastis

".#enangkapan neutron

[email protected]


47/65

26 Januari 2015 48

Interaksi neutron dengan Materi

• Punya m tidak bermuatan

&umbukan bersi"at mekanik

• &umbukan elastis' total energi kinetik

dan momentum teta#(

• massa atom dan neutron ham#ir sama

energi n yang tersera# banyak air

sbg moderasi

[email protected]


48/65

26 Januari 2015 4


• &umbukan tak elastis' total energi

kinetik berubah(

• massa atom besar atom tereksitasi

n terhambur ) besar tidak e"ekti"

#enahan n

[email protected]


49/65

26 Januari 2015 4<


• *eaksi inti +#enangka#an neutron,

Neutron termal inti baru( atom tidak

stabilt .isebut #roses akti/asi

neutron• *eaksi "isi

• Penahan neutron yang e"ekti" adalah

unsur idrogen teta#i menghasilkan γ$alau kecil #erlu di#asang Pb

[email protected]


50/65

26 Janari 2!"# #!

)at *adioakti" uatan

$o6!% $s"&% I"&"% Ir"2% $r#"% &2% *ll)Mesin Sumber *adiasi9e#in Sinar' ,k#eleraor' Reakor uklir'Ira)iaor

SU9BR R,-I,SI

1. SUMBER RADIASI ALAM /LATAR

Sinar 1osmik Ben)a ]angiatuan2terestrial (+2&,% -a222% .horon -a22!).alam &ubuh $"/ *an 0/!)

2. SUMBER RADIASI BUATAN

milakho/1gmail3om

"^9P^SISI R,-I,SI ,],9 -,


51/65

26 Januari 2015 51

"^9P^SISI R,-I,SI ,],9 -,BU,>,

ALAM 70%

MEDIK 29%

LAIN 1%

[email protected]


52/65

26 Januari 2015 52

*adiasi alam

• *adionuklida cosmogenic'radionuklida yang terjadi karenainteraksi inti atom stabil atmos"ir

dengan radiasi kosmik misal 3-45 e- Na-77 -8

• Makin tinggi daerah radiasi kosmikmakin tinggi

• 1arena medan magnet bumi di kutublebih besar radiasi kosmik lebih kecildari #ada di katulisti$a

[email protected]


53/65

26 Januari 2015 5$

*adiasi alam

• *adiasi terestrial di#ancarkan oleh

radionuklida #rimodial ada sejak bumi

terbentuk disebut N9*M +natural

9ccuring *adioacti/e materials,• *adiasi terestrial yang #aling banyak

diterima manusia' *a-777 dan &horon

+*a-770,( karena bentuk gas

[email protected]


54/65

26 Januari 2015 54

SEKIAN

TERIMAKSIH

[email protected]


55/65

=onoh #oal Ujian SIBPPR

1. ,&aila #uau aom ra)ioaki! er)i#inegra#i )enganmemancarkan &arikel ea &o#ii!' maka:

a. omor ma##a #ama )an nomor aom erkurang )engan #au

. omor ma##a #ama )an nomor aom eramah )engan #au

c. omor ma##a akan eramah )engan #au )an nomor aom #ama). omor ma##a akan erkurang )engan #au )an nomor aom #ama



56/65

JaTaan

• E , E1G

, H H1C



57/65

5. Gang )imak#u) )engan ioni#a#i a)alah:a. -iangka&n/a elekron orial oleh ini aom )an menja)ikan ini aom

i)ak #ail

. -iangka&n/a elekron /ang era#al )ari luar aom oleh ini aom )anmenja)ikan ini aom ermuaan negai!.

c. -ikeluarkann/a elekron /ang era#al )ari )alam ini aom )anerja)in/a &roon.

). -ikeluarkann/a elekron )ari orin/a unuk menja)i elekron ea#)an aom #i#a menja)i ermuaan &o#ii!.



58/65

6. Gang enar )ari &ern/aaan )i aTah ini a)alah:a. Ra)ia#i gamma /ang )i&ancarkan oleh _a ra)ioaki! mem&un/ai

#&ekrum konin/u.

. Jumlah &roon )i )alam ini akan eruah jika aom #uau un#urer)i#inegra#i menja)i un#ur lainn/a.

c. Ra)ia#i rem#rahlung a)alah ra)ia#i #inar /ang mem&un/ai#&ekrum )i#kri.

). Ra)ia#i ea meru&akan ra)ia#i &engion /ang mengha#ilkan ioni#a#i#&e#i!ik ere#ar.



59/65

8. "on#ana &eluruhan O #uau #umer ra)ia#i a)alah


60/65

jaTaan

• -ike : O


61/65

. Ea ra)ioaki! 26Ye58 )an 28=o58 )inamakan:a. I#oo&

. I#oon

c. I#oar

). i#o)o#e



62/65

maju Sejahera &a)a anggal 1 o7emer 1


63/65

JaTaan

• ,0 12 =i

• >1(2 2 ahun

• 200< 1


64/65

10.Seuah #umer ra)ia#i /ang aki7ia#n/ainggal 0'8125 % )alam Taku 80 harimem&un/ai umur &aro:

a. 20 hari. 12 hari

c. 6 hari

). 10 hari



65/65

JaTaan

• 80 hari• , 0'8125% ,0 0'008125 ,0•

n log 0'008125 ( log 0'5 8• >1(2 80(8 10 hari

Fisika Radiasi PPR Mhs 2015

Documents

Transcript of Fisika Radiasi PPR Mhs 2015