http://intanpurwasih.blogspot.com/2009/07/koefisien-serapan-sinar-gammaco-dan-cs.html koefisien serapan sinar Gamma Co dan CsDiposkan oleh intan purwasih Minggu, 05 Juli 2009

Serapan Gamma ( K)Abstrak Dilakukan percobaan serapan sinar gamma untuk menentukan koefisien atenuasi linier sinar gamma dari bahan penghalang lead dan polyethylene menggunakan Geiger Muller dan Digital Counter analyzer. Isotop yang digunakan adalah Cs137 dan Co60. Untuk untuk sumber Co60 koefisien atenuasi linier lead adalah 33,54 m-1 dan untuk polyethylene adalah 22,23 m-1 dan untuk Cs137, koefisien atenuasi linier lead adalah 67,75 m-1 dan untuk polyethylene adalah 85,04 m-1. Sehingga penghalang dengan bahan lead dapatlebih banyak menyerap sinar gamma daripada dengan bahan polyethylene. Kata kunci : koefisien atenuasi linier sinar gamma, Co60, 137Cs, Lead, Polyethylene. I. Pendahuluan Sinar radioaktif yang akan diamati adalah sinar K, sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sangat pendek (dalam orde Amstrom) yang dipancarkan oleh inti atom yang tidak stabil yang bersifat radioaktif. Setelah inti atom memancarkan partikel E, F(elektron), F+(positron), atau setelah peristiwa tangkapan elektron, inti yang masih dalam keadaan tereksitasi tersebut akan turun ke keadaan dasarnya dengan memancarkan radiasi gamma. Sinar gamma merupakan sinar radioaktif yang tidak bermuatan sehingga tidak dapat dibelokan oleh medan magnet maupun medan listrik, serta mempunyai daya tembus paling besar. Dengan bantuan detector dapat diketahui kemampuan sinar-K dalam menembus berbagai bahan, yang selanjutnya dapat diketahui koefisen serapan sinar gamma pada berbagai bahan penghalang. Pada percobaan ini akan ditentukan harga koefisien serapan sinar gamma dan60 tebal paroh dari bahan lead dan polyethylene menggunakan isotop Co dan Cs137.

Diharapkan dapat menjadi acuan bagi penelitian selanjutnya terutama dalam penentuan material yang baik untuk penyerap sinar gamma.

II. Dasar teori Interaksi sinar-K dengan materi bisa terjadi melalui bermacam-macam proses. Dari berbagai proses tersebut hanya ada 3 proses, yaitu : 1) Efek fotolistrik, foton yang mentransfer seluruh energinya pada electron atomic material menyerap. 2) Hamburan Compton, foton datang memberikan sebagian energinya pada electron atomic; foton baru yang muncul akan memiliki frekuensi lebih rendah. 3) Produksi pasangan, foton datang yang berenergi sekurang-kurangnya 1,02 MeV (karena Energi untuk electron adalah 0,51 MeV) maka dapat melakukan meteralisasi menjadi pasangan electron-positron ketika melewati dekat inti; kedatangan inti diperlukan supaya kekalan momentum terpenuhi. Dalam semua kasus itu energy foton ditransfer pada electron yang diikuti dengan kehilangan energy yang terutama disebabkan oleh proses eksitasi atau ionisasi atom yang menyerap. Pada energy foton yang rendah efek fotolistrik merupakan mekanisme utama dari kehlangan energi. Pentingnya efek fotolistrik berkurang dengan bertambahnya energy, diganti dengan hamburan Compton lebih besar nomor atomic penyerapannya, lebih tinggi pula energi efek fotolistrik memegang peranan penting. Dalam unsure ringan, hamburan Compton berperan utama dalam energy foton berpuluh keV, sedangkan pada unsur berat peranan utamanya baru terlihat pada energy 1 MeV. Produksi pasangan peluangnya lebih meningkat lebih besar energinya daripada energy ambang ,02 MeVlebih beasr nomor atomic penyerapnya, lebih randah energy ketika produksi pasangan menga,bil alih mekanisme utama dari kehilangan energiole sinar gama. Dalam unsur terberat energy persilangan ini ialah sekitar 4 MeV, tetapi unsur yang lebih ringan energy itu melebihi 10 MeV. Jadi energi sinar gama dalam daerah ene rgy yang biasa terjadi

dalam peluruhan radioaktif berinteraksi dengan materi terutama melalui hamburan Compton . Intensitas (I) suatu dari berkas sinar-K dengan laju transport energy per satuan luas penampang dari berkas itu. Energy fraksional dI/I yang hilang dari berkas ketika melalui penyerap setebal dx ternyata berbanding lurus dengan dx. Konstanta pembanding Q disebut koefisien Atenuasi linier dan harganya tergantung dari energy foton dan sifat material penyerap. Intergrasi persamaan 1 diperoleh: 2 Persamaan 2 merupakan rumusan untuk intensitas radiasi, intensitas radiasi menurun secara eksponensial terhadap tebalnya penyerap x. Perilaku ini berbeda dengan berkas partikel bermuatan yang memiliki jangkauan yang kira-kira sama untuk energi awal tertentu. Perbedaan ini timbul karena energy partikel bermuatan hilang secara grandual dalam banyak interaksi, sedangkan sebuah foton kehilangan energinya dalam kejadian yang jumlahnya sedikit, sering terjadi dalam kejadian tunggal saja yang kejadiaannya mempunyai peluang tertentu persatuan jarak dalam penerapan. Dari persamaan 2 dapat dicari hubungan antara tebal penyerap x yang diperlukan untuk mereduksi intensitas berkas sinar-K menjadi harga tertentu dinyatakan dengan koefisien Atenuasi linier Q. Rasio antara intensitas akhir dan awal ialah . Tebal penyerap ..3 Seperti pada partikel bermuatan, kadang-kadang tebal penyerap x untuk sinar-K dinyatakan tak langsung dalam massa persatuan luas penampang ( gram per sentimeter persegi, misalnya) alih-alih dalam. Jika hal tersebut dilakukan, Q dalam persamaan 1 hingga 3 diganti dengan Q /V dengan V mnyatakan kerapatan penyerap (Beiser, 1987). III. Metodologi Percobaan a. Alat yan digunakan: 1) Detektor Geiger Muler 1 buah

2) Digital Counter analyzer 3) Step penahan Geiger Muler 4) Stopwatch 5) Isotop Co60, Cs137 6) Bahan penyerap Lead Polyethylene 0,25 inci; 0,125 inci; 0,062 inci 0,25 inci; 0,125 inci; 0,062 inci b. Cara Kerja 1. Menyalakan digital counter 2. Menetapkan voltase 400 volt 3. Mengukur jarak Radioaktif dengan Geige Muller

1 buah 1 buah 1 buah 1 buah

4. Tanpa bahan dari sumber, tekan tombol Geiger Muler START biarkan mencacah selama 1 menit, kemudian tekan tombol STOP . 5. Untuk mengulang tekan RESET lalu START, tunggu waktu yang dikehendaki yaitu 1 menit lalu STOP. 6. Meletakan sumber radiasi Co60 pada tepat berhadapan dengan Geiger Muler, meletakan bahan penyerap di antara detector dan sumber radiasai. 7. Kemudian mencacah 1 menit untuk 1 penghalang. 8. Mengulangi langkah untuk ketebalan yang berbeda dan dengan sumber dari Cs137. 9. Membuat grafik ln Io/I Vs Tebal (m) untuk masing-masing penghalang. IV. Data Percobaan 1. Sumber Co60 Cacah latar 17 Imp/60 detik

Co60 tanpa penghalang 160 Imp/60 detik Dengan penghalang No. 1. 2. 4. 5. 6. 7. 2. Sumber Cs137 Tanpa penghalang 394 Imp/detik No. 1. 2. 4. 5. 6. 7. V. Analisa Pada percobaan serapan sinar gamma ini bertujuan untuk mengukur serapan sinar gamma yang dipancarkan oleh isotop Radioaktif, yaitu dengan mencari nilai konstana pembanding Q atau koefisien atenuasi linier. Dengan Q harganya tergantung dari energi foton dan sifat material penyerap sesuai dengan persamaan 2, yaitu . Sehingga intensitas radiasi akan menurun secara eksponensial teerhasap tebal penyerap x. Alat yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya, detector Geiger Muller yang berfungsi sebagai pencacah, dengan bantuan detector dapat diketahui kemampuan sinar-K dalam menembus berbagai bahan, yang dihubungkan dengan digital counter analizer yang diset Tebal penghalang(inchi/mg/cm2) Lead 0,25/7200 Lead 0,125/3600 Lead 0.062/1800 Polyethylene 0,25/610 Polyethylene 0,125/505 Polyethylene 0.065/151 Impus/detik 187 204 259 269 374 388 Tebal penghalang(inchi/mg/cm2) Lead 0,25/7200 Lead 0,125/3600 Lead 0.062/1800 Polyethylene 0,25/610 Polyethylene 0,125/505 Polyethylene 0.065/151 Impus/detik 126 138 145 120 122 133

pada voltase 400 Volt agar dapat mencacah, digital counter analizer ini berfungsi untuk menampilkan intensitas yang diperoleh dari pencacahan yang dilakukan oleh Geiger Muller dalam satuan Implus/detik. Stopwatch untuk menghitung waktu mencacah, kerena tiap mencacah harus dengan waktu yang sama, pada percobaan serapan gamma ini mengunakan waktu selama 1 menit untuk tiap pencacahan dan tiap tebal penyerapan. Kemudian sumber radioaktif yang digunakan yaitu Co60 dan Cs137 , dan untuk bahan penyerap mengunakan lead dan polyethylene dengan masing-masing tebalnya 0,25 inci; 0,125 inci; 0,062 inci, sehingga bahan yang digunakan mempunyai sifat berbeda tetapi mempunyai ukuran ketebalan yang sama. Percobaan dimulai dengan menghidupkan digital analyzer, kemudian siset pada 400 volt, agar dapat tercacah oleh Giger Muller, kemudian mengukur jarak pencacah dengan sumber radioaktif dan pada percobaan ini 0,03 m. Dalam meletakkan Geiger Muller dengan sumber radioaktif harus sejajar agar detektor dapat mencacah dengan maksimal, dengan cara memberi alas pada sumber radioaktif karena posisi Geiger Muller lebih tinggi dari sumber radioaktif. Percobaan dilakukan dua kali untuk masing-masing sumber radiokatif, dengan tiap radioaktif dicobakan 2 bahan yang berbeda( lead dan polyethylene) dan dengan tebal yang berbeda. Data yang diperoleh dibuat grafik ln Io/I Vs tebal (m), y=mx Sehingga gradient grafik merupakan koefisien atenuasi linier, yan bersatuan 1/tebal atau (m)1

, karena satuan x adalah m, sehingga dikonversi terlebih dahulu dalam meter karena

penghalan yang digunakan terdapat label dalam satuan inchi. Dari persam aan di atas, sumbu y adalah ln Io/I yang merupakan variabel yang dicari sedangkan untuk sumbu x adalah tebal dari penghalang yang merupakan variabel yang diatur. 1. Sumber Co60y

Lead tebal (m)

lnIo/I

0.00635 0.271497

0.003175 0.167054 0.001575 0.110814y

Polyethylene tebal (m) ln Io/I 0.00635 0.328116

0.003175 0.308884 0.001575 0.209254 Dari grafik, untuk sumber Co60 koefisien atenuasi linier lead adalah 33,54 m-1 dan untuk polyethylene adalah 22,23 m-1. 2. Sumber Cs137 Lead tebal(m) 0.00635

ln Io/I 0.796447

0.003175 0.701137 0.001575 0.443307y Polyehtylene

tebal (m) 0.00635

ln Io/I 0.402816

0.003175 0.054509 0.001575 0.016043 Dari grafik ln Io/I Vs tebal untuk Cs137, koefisien atenuasi linier lead adalah 67,75 m-1 dan untuk polyethylene adalah 85,04 m-1. Koefisien atenuasi linier untuk lead dalam semua sumber mempunyai nilai yang lebih kecil daripada koefisien atenuasi linier untuk polyehtylene, sehingga lead merupakan penyerap sinar gamma yang baik daripada poolyethylene. Sehingga dengan mengetahui hal ini dapat diaplikasikan sesuai dengan kebutuhan.

VI. Kesimpulan 1. Koefisien atenuasi linier dapat diperoleh dari gradient grafik ln Io/I Vs tebal. 2. Koefisien atenuasi linier yang diperoleh dari percobaan:y Sumber Co60

lead adalah 33,54 m-1 dan untuk polyethylene adalah 22,23 m-1.y Sumber Cs137

lead adalah 67,75 m-1 dan untuk polyethylene adalah 85,04 m-1. 3. Koefisien atenuasi linier lead lebih besar daripada polyethylene, sehingga lead merupkan penyerap sinar gamma yang lebih baik daripada polyethylene. VII. Daftar Pustaka Beiser, Arthur. 1987. Concept Of Modern Physics, fourth Edition. Graw-Hill, Inc. Translated in Indonesian Language by DR. The Houw Liong. 1992. Konsep Fisika Modern, Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga jika ingin informasi lebih lanjut email ajah ke intan_purwasih@yahoo.co.id