7/21/2019 Full-metode Kalibrasi Detektor Sintilasi Pencacah Alfa Dengan Radionuklida Standar Am-241 Dan Cm-244

1/3

230 Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV HFI Jateng & DIY

ISSN 0853-0823

METODE KALIBRASI DETEKTOR SINTILASIPENCACAH ALFA DENGAN RADIONUKLIDA

STANDAR Am-241 DAN Cm-244Holnisar, Gatot Wurdiyanto

PTKMR-BATAN, Jl. Lebak Bulus Raya No. 49, Jakarta 12440holnisar@batan.go.id

Abstrak - Sudah merupakan suatu ketentuan bahwa setiap alat ukur radiasi harus dikalibrasi secara periodik oleh penggunaatau instansi yang berwenang. Kalibrasi ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kinerja alat dalam mengukur aktivitas suaturadionuklida alfa secara akurat dari detektor sintilasi alpha counter yang digunakan. Metode kalibrasi dilakukan dengan duaradionuklida standar alfa yang memiliki energi berbeda. Dari hasil kalibrasi yang dilakukan diperoleh suatu parameter yangdigunakan untuk koreksi perbedaan nilai pengukuran yang ditampilkan alat ukur dan yang sebenarnya. Parameter ini disebutFaktor Kalibrasi (FK ). Nilai Faktor Kalibrasi yang dihasilkan berbeda-beda, untuk Am-241 FK yang dihasilkan 0,30 danuntuk Cm-244 FK yang dihasilkan 0,41. Perbedaan ini terjadi karena tanggapan atau respon terhadap aktivitas radiasi darisuatu alat ukur radiasi dipengaruhi oleh tinggi rendahnya energi yang dipunyai radionuklida alpha terukur. Oleh karena ituuntuk menjamin akurasi hasil pengukuran terhadap jenis radionuklida alpha yang diukur, alat ukur radiasi ini harus

dikalibrasi dengan menggunakan sumber standar yang mempunyai tingkat energi sama dengan tingkat energi radiasi dariradionuklida yang akan diukur, sehingga FK yang digunakan bersesuaian.

Kata kunci : detektor alpha counter, Am-241, Cm-247, Faktor Kalibrasi (FK)

Abstract - It is a stipulation that any radiation measuring instrument must be calibrated periodically by the user or therelevant authorities. The calibration aims to determine the level of performance tool for measuring the activity of aradionuclide alpha accurately for an alpha detector of scintillation counter used. Calibration method is done using twostandard alpha radionuclides that have different energies. From the calibration result obtained a parameter is used to correctdifferences between the displayed and the actual measurement values. This parameter is called Calibration Factor (FK). Theresulting calibration factor value is different, the FK value is 0.30 for Am-241 and 0.41 for Cm-244. This difference occursbecause the response to radiation activity from a radiation measuring instrument is influenced by the high and low energy thatbelongs to the alpha radionuclide measured. Therefore, to ensure the accuracy of the measurement of the alpha radionuclidemeasured, radiation measuring instrument must be calibrated by using standard sources that have the same energy level withenergy level radiation from the radionuclide to be measured, so that the corresponding FK value is used.

Key words : alpha counter detector, Am-241, Cm-247, Calibration Factor (FK)

I. PENDAHULUANDetektor sintilasi pada pencacah alfa adalah alat ukur

radiasi yang digunakan untuk mengukur aktivitas sumberradioaktif yang memancarkan partikel alfa. Sistem ini dapat

bekerja dengan cepat sehingga dapat mengukur kuantitasradiasi alfa dalam waktu yang singkat dengan akurasi atauketepatan pengukuran yang baik. Meskipun demikiansistem ini mempunyai kelemahan yaitu tidak dapatmengukur energi dari setiap radiasi yang memasukidetektor.

Sistem pada alat ukur radiasi seperti ini telah diatur agardapat digunakan untuk mengukur berbagai jenisradionuklida alfa, dan keluaran yang dihasilkan adalahintegrasi dari jumlah muatan yang diperoleh dari radiasialpha dalam satu satuan waktu. Namun demikian respondetektor yang digunakan berbeda antara satu radionuklidaalfa dengan radionuklida alfa yang lainnya, bergantung darienergi yang dipancarkan oleh masing-masing radionuklidasehingga terjadi perbedaan nilai ukur antara tampilan dansebenarnya.

Untuk menjamin akurasi pengukuran, sistem alat ukurradiasi alfa perlu dikalibrasi dengan berbagai radionuklidaalfa standar dengan energi berbeda sesuai kebutuhan di

lapangan. Pada penelitian ini dilakukan penentuan faktorkalibrasi detektor sintilasi pencacah alfa untuk sumber

pemancar alfa Am-241 dan Cm-244.Tujuannya adalah untuk mencari atau menentukan

faktor kalibrasi (FK) dari masing-masing radionuklida alfasebagai koreksi hasil pengukuran yang dihasilkan sistemalat ukur radiasi ini. Dengan diperolehnya faktor kalibrasiuntuk masing masing radionuklida, keluaran hasil

pengukuran mempunyai akurasi yang tinggi dan dapatdipertanggung jawabkan.

II. TEORIDetektor radiasi bekerja dengan cara mengukur

perubahan yang terjadi di dalam medium karena adanya penyerapan energi radiasi oleh medium tersebut. Padasistem alat ukur radiasi pencacah alfa, detektor yangdigunakan adalah detektor sintilasi. Detektor ini terdiri daridua bagian utama yaitu bahan sintilator dan pengganda

photo ( photomultiplier tube ). Bahan sintilator berfungsiuntuk mengkonversi energi radiasi menjadi percikan cahayasedangkan tabung photomultiplier berfungsi untukmengkonversi percikan cahaya tersebut menjadi berkaselektron sehingga dapat diolah lebih lanjut sebagai pulsa

7/21/2019 Full-metode Kalibrasi Detektor Sintilasi Pencacah Alfa Dengan Radionuklida Standar Am-241 Dan Cm-244

2/3

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV HFI Jateng & DIY 231

ISSN 0853-0823

atau arus listrik [1]. Terdapat dua cara pengukuran radiasiyaitu cara pulsa dan cara arus. Pada sistem sintilasi detektoralpha counter yang digunakan adalah cara arus. Pada caraini, radiasi yang memasuki detektor tidak dikonversikanmenjadi pulsa listrik melainkan dengan cara mengkonversinilai rata-rata akumulasi energi radiasi persatuan waktunyamenjadi arus listrik. Semakin banyak kuantitas radiasi

persatuan waktu yang memasuki detektor, akan semakin besar arusnya. Demikian pula bila energi radiasi semakin besar, arus yang dihasilkan semakin besar.

Alat ukur radiasi cara arus dapat mengeliminasikerugian cara pulsa karena cara pulsa pengukurannya lebihlambat, untuk dapat mengubah sebuah radiasi menjadisebuah pulsa listrik dibutuhkan waktu konversi tertentu [2].Pada alat ukur radiasi cara arus yang ditampilkan bukaninformasi setiap radiasi yang memasuki detektor melainkanintegrasi dari jumlah muatan yang dihasilkan oleh radiasitersebut dalam satuan waktu.

Proses konversi pada cara pengukuran arus ini tidakdilakukan secara individual setiap radiasi melainkan secara

akumulasi. Informasi yang ditampilkan adalah intensitasradiasi yang memasuki detektor. Kelemahan cara ini adalahketidakmampuannya memberikan informasi energi darisetiap radiasi, sedang keuntungannya proses pengukurannya

jauh lebih cepat daripada cara pulsa. Meskipun proses pengukuran sistem ini lebih cepat, tanggap atau responterhadap radionuklida berbeda untuk energi radiasi berbedasehingga alat ukur radiasi harus dikalibrasi denganmenggunakan sumber yang mempunyai tingkat energi samadengan ingkat energi radiasi yang diukur di lapangan. Olehkarena itu sudah merupakan suatu ketentuan bahwa setiapalat ukur radiasi harus dikalibrasi secara periodik olehinstansi yang berwenang. Hal ini dilakukan untuk menguji

ketepatan nilai yang ditampilkan alat terhadap nilaisebenarnya. Perbedaan nilai antara yang ditampilkan danyang sebenarnya harus dikoreksi dengan suatu parameteryang disebut sebagai Faktor Kalibrasi (FK).

Dalam melakukan pengukuran, nilai yang ditampilkanalat harus dikalikan dengan Faktor Kalibrasinya. Secaraideal, faktor kalibrasi ini bernilai 1 (satu), akan tetapi padakenyataannya tidak banyak alat ukur radiasi yangmempunyai faktor kalibrasi yang bernilai satu[1].

FK = Au/ As (1)

dengan FK Faktor Kalibrasi, As nilai aktivitas sebenarnya,

dan Au nilai yang ditampilkan alat ukur.

III. TATA KERJASecara umum ilustrasi dari sistem pencacah radiasi

adalah seperti yang ditampilkan Gambar 1. Sistem pencacah terdiri dari sebuah detektor jenis sintilasi dandirangkai dengan sebuah tabung pengganda photo( photomultiplier tube ), dirangkai dengan sebuah penguatawal ( pre-amplifier), penguat pulsa/arus ( amplifier) selanjutnya ke sebuah pencacah. Sistem ini juga dilengkapidengan sumber catu daya ( high voltage ).

Pengukuran radiasi dilakukan pada jarak tertentu sesuaidengan setting place yang telah dirangkai pada sistemnya

sehingga jarak sumber ke detektor tidak mengalami perubahan. Hal ini memudahkan dalam melakukan pengukuran karena faktor jarak sumber ke detektor tidak perlu dilakukan koreksi. Sebelum dilakukan pengukuran peralatan perlu mendapatkan pemanasan dengan melakukan pengukuran terhadap sumber pengecek ( check source )hingga nilai pengukuran memiliki tingkat kedapatulangan

yang memadai. Untuk jenis peralatan ini ketidakpastian biasanya di bawah 5%. Selanjutnya dilakukan pengukuranterhadap radiasi latar serta sumber standar radionuklida

pemancar alfa yaitu Am-241 dan Cm-244. Pengukurandilakukan dengan pengulangan sebanyak lima belas kalidengan tujuan untuk mengetahui tingkat kesetabilankeluaran pengukuran dan kinerja alat ukur.

Gambar 1. Ilustrasi sistem pencacah radiasi alpha counter .

IV. HASIL DAN PEMBAHASANDari hasil pengukuran kalibrasi sistem detektor sintilasi

pada pencacah alfa diperoleh data seperti tampilan padaTabel I. Hasil pengukuran sumber standar Am-241 danCm-244 cukup baik karena memiliki ketidakpastian

pengukuran di bawah 5% untuk sumber Cm-244, sedangkanuntuk Am-241 didapat nilai ketidakpastian pengukuran di

bawah 2%. Hal ini karena Am-241 mempunyai intensitasradiasi alpha yang besar dibandingkan dengan Cm-244.

Dari data pengukuran besar aktivitas yang ditampilkan berbeda dengan aktivitas sebenarnya (Tabel II) dengan perbedaan yang cukup besar, nilai aktivitas terukur lebih besar dari nilai sebenarnya. Penyimpangan ini dapat terjadikarena perubahan nilai komponen-komponen dari alat ukuryang telah berumur lama yang menyebabkan terjadinya

penguatan berlebih dan perubahan setting sistem. Untukmengeliminasi perbedaan tampilan pengukuran denganaktivitas radionuklida standard sebenarnya sistem pengukurradiasi alpha ini perlu ditentukan Faktor Kalibrasi ( FK )untuk masing-masing radionuklida. Nilai FK ini digunakan

sebagai faktor pengali nilai yang ditampilkan oleh alat ukur.Dengan persamaan (1) diperoleh nilai FK untuk Am-

241 dan Cm-244 ditampilkan seperti yang terlihat padaTabel III Pada tabel ini, nilai faktor kalibrasi pencacahalpha untuk Am-241adalah 0,30 dengan ketidakpastian

bentangan ( expanded uncertainty ) sebesar 4%, sedangkanuntuk Cm-244 adalah 0,41 dengan ketidakpastian bentangansebesar 6%. Perbedaan nilai ketidakpastian bentangan inidisebabkan karena faktor ketidakpastian pengukuran yangcukup berbeda antara kedua sumber standar tersebut.

Dengan diperolehnya nilai FK ini diharapkankinerja alat ukur radiasi alfa ini dan akurasi hasil

pengukurannya dapat dipertanggungjawabkan.

7/21/2019 Full-metode Kalibrasi Detektor Sintilasi Pencacah Alfa Dengan Radionuklida Standar Am-241 Dan Cm-244

3/3

232 Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV HFI Jateng & DIY

ISSN 0853-0823

TABEL I. DATA PENGUKURAN SUMBER STANDARAm-241 DAN Cm-244

No. Hasil pengukuran (cpm )

Am-241 Cm-244

1 1100 545

2 1058 569

3 1144 569

4 1088 542

5 1095 563

6 1109 602

7 1118 577

8 1107 509

9 1134 563

10 1103 589

11 1124 561

12 1063 541

13 1119 572

14 1119 523

15 1077 572

Rerata 1103,47 23,54 559,14 24,13

TABEL II. NILAI STANDAR DARI SUMBER Am-241 DANCm-244.

No Radionuklida Nilai sebenarnya (cpm )

1 Am-241 331,04

2 Cm-244 229,25

TABEL III. NILAI FK UNTUK Am-241, Cm-247

No Radionuklida Faktor Kalibrasi ( FK )

1 Am-241 0,30 4%

2 Cm-244 0,41 6 %

V. KESIMPULANDari kalibrasi sistem pencacah radiasi alfa

menggunakan dua buah radionuklida standar alfa yaitu Am-241dan Cm-244 diperoleh nilai Faktor Kalibrasi ( FK ), untukAm-241 sebesar 0,30 4% dan untuk Cm-244 sebesar 0,41 6%. Perbedaan nilai FK untuk masing-masingradionuklida dipengaruhi oleh respon detektor terhadap

besarnya energi yang dipunyai oleh radionuklida yangdiukur. Nilai FK ini digunakan sebagai faktor pengali untukmengeliminasi perbedaan terhadap nilai aktivitas yangditampilkan alat ukur radiasi Alpha Counter dengan nilaiaktivitas sebenarnya.

VI. PUSTAKA[1] Pusdiklat BATAN, Detektor , Pengukuran Radiasi dan

Spektroskopi Nuklir, 1997, hal. 32-33.[2] Holnisar dkk, Penentuan Jarak Ukur Optimal Detektor

Radiasi Monitor Udara, Prosiding Seminar Nasionalke-15 Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas

Nuklir Surakarta, 17 Oktober 2009, hal. 340-343.

TANYA JAWAB

Pujadi (BATAN)? Jelaskan apa yang dimaksud FK=0,3 untuk Am-241 dan0,41 untuk Cm-244?? Deviasinya lebih besar?Saran: Kolom disendirikan untuk ketidakpastian 4% dan6%.

Holnisar@ Yang dimaksud FK = 0,3 untuk Am-241 dan 0,41 untukCm-244 adalah nilai yang diperoleh dari membandingkan.

Nilai sebenarnya dan nilai pengukuran, di mana nilai yangdihasilkan ini digunakan sebagai faktor pengali hasil

pengukuran.@ Deviasi yang dihasilkan lebih besar dari yangditampilkan pengukuran, karena deviasi hasil akhir adalahgabungan deviasi pengukuran dan deviasi sertifikat/sumberstandar.