04/10/2304/10/23 11

04/10/2304/10/23 22

Ujian SIB PPRUjian SIB PPR• Jumlah materi ujian: relatif banyak• Karakteristik ujian : 30% pemahaman,

30% hafalan, 30% ketrampilan/pengalaman mengerjakan soal

kunci keberhasilan: 20%

pendalaman, 60% kerja keras, 20% “smart”

04/10/2304/10/23 33

RADIASIRADIASI

Pancaran energi melalui materi atau ruang dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel

hakekatnya tanpa medium

04/10/2304/10/23 44

JENIS RADIASIJENIS RADIASI

Pengion (Alpha, Beta, Neutron, Sinar Gamma, Sinar-X)

Non Pengion (ultra violet, gelombang mikro, gelombang radio dan radar)

elektron

proton

neutron

04/10/2304/10/23 55

Atom dan Inti AtomAtom dan Inti Atom

• Atom: bagian terkecil dari suatu materi yang masih memiliki sifat dasar materi tersebut.

• Sampai saat ini telah diketemukan 107 unsur• Muatan elementer (e) = 1,6x10-19 C • Satuan massa atom (sma) = 1,6 x 10-27 kg

04/10/2304/10/23 66

Model Atom BohrModel Atom Bohr• Setiap elektron berputar mengelilingi inti dalam

orbit/lintasan/kulit tertentu (stasioner).• Suatu elektron tidak akan memancarkan atau

menyerap radiasi/energi apabila ia dalam orbit stasioner.

• Jumlah elektron yang dapat menempati setiap lintasan 2 x n2

• Atom stabil bila setiap lintasan yang lebih dalam berisi penuh dengan elektron sesuai dengan kapasitasnya.

Transisi elektronTransisi elektron

• Transisi elektron: perpindahan elektron dari satu lintasan ke lintasan yang lain.

• Transisi elektron dari lintasan yang lebih luar ke lintasan yang lebih dalam dipancarkan energi sinar-X karakteristik (Esinar-x = Easal – Etujuan)

• Tingkat energi dari setiap atom tidak sama

04/10/2304/10/23 77

04/10/2304/10/23 88

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

04/10/2304/10/23 99

nucleus

elektronelektron

Proton + Netron ------- Inti atomElektron ------- mengelilingi inti atom

Contoh : Atom Helium

Jumlah proton dan elektron harus sama, kalau tidak menjadi ionJumlah neutron dapat berbeda

04/10/2304/10/23 1010

Jumlah proton menentukan jenis atomatau unsur

• Semua atom yang berisi 2 proton adalah atom Helium

• Semua atom yang berisi 4 proton adalah atom Beryllium

• Semua atom yang berisi 8 proton adalah atom Oxygen

• Semua atom yang berisi 26 proton adalah atom Besi

04/10/2304/10/23 1111

Identifikasi Atom/ Unsur

Suatu unsur diidentifikasi dengan jumlah proton dan kombinasi jumlah Proton + Netron

ZXAX = nama unsur

A = nomor massa (jumlah p + n)

Z = nomor atom (jumlah p)

Contoh : atom Beryllium

4Be9Jumlah proton ------ 4

Jumlah netron ------ 9 - 4 = 5

04/10/2304/10/23 1212

IsotoP --- unsur dengan nomor atom sama dan nomor massa berbeda

Contoh ---- atom Helium --- He-4 & He-5

Z = 2

A = 4He-4

Z = 2

A = 5He-5

04/10/2304/10/23 1313

IsobAr ----- unsur dengan nomor masa sama dan nomor atom berbeda

Contoh : 14Si31 15P31

16S31

IsotoN ----- unsur dengan netron sama dan nomor atom berbeda

Contoh : 12Mg26 13Al27

14Si28

04/10/2304/10/23 1414

IsomEr ----- unsur dengan nomor atom dan nomor massa sama, tetapi tingkat energi berbeda

Contoh : 28Ni60 28Ni60* atau

28Ni60m

04/10/2304/10/23 1515

Isotop --- dapat terjadi secara alamiah atau dibuat pada reaktor nuklir dengan menembakkan netron pada inti sehingga terjadi peningkatan nomor massa

Jika penambahan netron mengganggukesetimbangan inti atom----- isotop menjadi tidak stabil----- disebut radioisop/radionuklida

04/10/2304/10/23 1616

• Inti atom dikatakan stabil, bila komposisi jumlah proton dan neutronnya sudah “seimbang” serta tingkat energinya sudah berada pada keadaan dasar.

• Secara umum, kestabilan inti-inti ringan terjadi bila jumlah protonnya sama dengan jumlah neutronnya. Sedangkan kestabilan inti-inti berat terjadi bila jumlah neutron ≈ 1,5 x jumlah protonnya.

Kestabilan intiKestabilan inti

04/10/2304/10/23 1717

• Bahan radioaktif: bahan yang terdiri radionuklida dalam jumlah cukup banyak• Peluruhan radioaktif: proses perubahan/transformasi inti atom tidak stabil menjadi stabil•Isotop radioaktif dapat memancarkan salah satu dari berikut ini Alpha Beta Alpha yang disertai Gamma Beta yang disertai sinar Gamma

Peluruhan radioaktifPeluruhan radioaktif

Peluruhan radioaktifPeluruhan radioaktif• Komposisi jumlah proton dan neutron tidak

setimbang alpha (α) atau beta (β)

• Tingkat energi tidak berada pada keadaan dasar gamma (γ)

• Tiga jenis peluruhan radioaktif secara spontan, yaitu: alpha (α), beta (β), dan gamma (γ)

04/10/2304/10/23 1818

04/10/2304/10/23 1919

Partikel Alpha (Partikel Alpha (αα))

• Terjadi pada inti relatif berat (Z > 80)

• ZXA Z-2YA-4 + α

• Inti atom He2+

• Daya ionisasi besar (100 x β ; 10.000 x γ)• Jangkau pendek (3,4 – 8,6 cm di udara)• Jangkau di jaringan tubuh 0.03 mm• Dibelokkan medan listrik & medan magnet• 1/100 – 1/10 kecepatan cahaya

04/10/2304/10/23 2020

Partikel Beta (Partikel Beta (ββ))

• Peluruhan β terjadi pada inti relatif ringan

• ZXA Z+1YA + β- + ν

• ZXA Z-1YA + β+ + anti ν

• Daya ionisasi sedang, mudah dihamburkan• Jarak jangkau sedang (E=3,5 MeV→11 m di

udara, 15 mm di jaringan tubuh)• Dibelokkan medan listrik & medan magnet• 1/100 – 99/100 kecepatan cahaya

04/10/2304/10/23 2121

Sinar Gamma (Sinar Gamma (γγ))

• Biasanya mengikuti pelruhan α dan β• Energi yang besar, λ: 0,005 Å–0,5 Å• Dipancarkan dari nuklida tereksitasi (isomer)• Daya ionisasi sangat kecil• Jarak jangkau sangat besar• Tidak dibelokkan medan listrik & medan magnet• Kecepatan cahaya

04/10/2304/10/23 2222

Produksi sinar x

• Sinar x terjadi sebagai hasil konversi energi akibat tumbukan antara berkas elektron berkecepatan tinggi dengan bahan target.

• Tiga jenis energi dihasilkan ketika terjadi tumbukan antara elektron dengan target, yaitu : - panas - sinar x kontinyu (bremstrahlung) - sinar x karakteristik

Prinsip Dasar

04/10/2304/10/23 2323

• Bremstrahlung, terjadi ketika elektron menembus dekat inti atom dan mengalami pembelokan serta perlambatan.

Produksi sinar x

N

Aktivitas radiasiAktivitas radiasi

• Aktivitas radiasi: jumlah peluruhan per detik laju peluruhan

• A = ΔN/Δt = λ.N N=N0 e-λt A=A0 e-λt

04/10/2304/10/23 2424

04/10/2304/10/23 2525

Satuan Radioaktivitas

Aktivitas peluruhan bahan radioaktifsatuannya ----- Curie, disingkat Ci

Bahan radioaktif dikatakan aktivitasnya1 Curie bila 37 milyar atom-atomnyameluruh dalam 1 detik

1 Ci = 37 x 109 peluruhan/ detik

------- 1 peluruhan/ detik = 1 Beguerel (Bq)

04/10/2304/10/23 2626

04/10/2304/10/23 2727

Waktu paro (half-life)

--- waktu yang diperlukan untuk meluruh dari 1/2 jumlah atom-atomnya

Contoh

Cs-137 waktu paro 30 tahun, maka jikaada 1 gram bahan radioaktif --- 30 tahunkemudian yang aktif tinggal 1/2 gram

04/10/2304/10/23 2828

T ½ = 0,693 / λn = t / T1/2

A = (1/2)n . A0

Rumus berkaitan half-life

04/10/2304/10/23 2929

Contoh soalContoh soal

1. Sumber Ir-192 mempunyai aktivitas 100 MBq pada tanggal 1 januari 1999. Berapa aktivitasnya pada tanggal 28 mei 1999 ?. waktu paro Ir-192 adalah 74 hari

2. Suatu bahan radioaktif mempunyai aktivitas 100 MBq pada pukul 08.00 WIB. Sedangkan pada pukul 14.00 WIB aktivitasnya tinggal 25 MBq. Berapa waktu paro bahan tersebut?

04/10/2304/10/23 3030

JawabJawab

1. t = 1 Jan 28 Mei = 148 hari. n = 148/74 = 2 A = (1/2)n.A0 = (1/2)2.100 MBq = 25 MBq Jadi aktivitas Ir-192 pada 28 Mei 1999 adalah 25 MBq

2. A0 = 100 MBq, At = 25 MBq, t = 6 jam At /A0 = 25/100 = ¼ = (1/2)2 n = 2 n = t/T1/2 = 2 T1/2 = t/2 = 6/2 = 3 jam

)2/1(A

04/10/2304/10/23 3131

Aktivitas jenis (Asp)Besarnya aktifitas per gram bahan radioaktif (Ci/gram)

Contoh

4 gram Co-60 aktivitasnya 100 Ci, makaaktifitas spesifiknya adalah 25 Ci/gram

Aktifitas spesifik berat ukuran sumber

04/10/2304/10/23 3232

Asp = λ x Nsp

λ = 0,693/T1/2

Nsp = 6,02 x 1023 /A

Nsp : jumlah atom dalam satu gram zrA : nomor massa

04/10/2304/10/23 3333

Contoh soalContoh soal

• Berapa aktivitas jenis Ra-226 yang mempunyai waktu paro 1620 tahun?

04/10/2304/10/23 3434

JawabJawab

• Asp = {(0,693)/(1620x365x24x3600)}x{(6,02x1023)/226}

• Asp = 0,97 Ci/gram

04/10/2304/10/23 3535

Dua bahan radioaktif dibandingkan,tidak selalu yang aktifitasnya tinggimenghasilkan radiasi gamma lebih banyak

Contoh :1 atom Co-60 meluruh, memancarkan 1 partikel beta dan 2 sinar gamma

1 atom Thalium 170 meluruh, 1/ 4 atom ----- partikel beta dan sinar gamma 3/4 atom ----- partikel beta tanpa sinar gamma

04/10/2304/10/23 3636

Interaksi Interaksi αα dengan materi dengan materi

• Terjadi gaya Coulomb dengan elektron orbit mudah diserap materi

• Proses yang dominan adalah ionisasi dan eksitasi. Ada juga reaksi inti.

• Eksitasi de-eksitasi sinar-X karakteristik

• Reaksi inti: 4Be9 + α 6C12 + n ; (sumber n)

04/10/2304/10/23 3737

Interaksi Interaksi ββ dengan materi dengan materi

• Proses yang terjadi: ionisasi, eksitasi, ionisasi, dan bremsrahlung.

• Fraksi energi (f) sinar-X bremsrahlung f = 3,5x10-4 . Z . Emaks ; (MeV)

• Tentukan f oleh radiasi β dari P-32 (Emaks = 1,7 MeV) ketika mengenai timah hitam ( Z=82)

f = 3,5x10-4.82.1,7 = 0,049=4,9%

04/10/2304/10/23 3838

Interaksi Sinar-Interaksi Sinar-γγ dan Sinar-X dan Sinar-X dengan Materidengan Materi

Berkurangnya energi sinar-γ dan sinar-X

• Efek fotolistrik

• Efek compton

• Efek produksi pasangan

04/10/2304/10/23 3939

ProbabilitasProbabilitas Interaksi Sinar-Interaksi Sinar-γγ dan dan Sinar-X dengan MateriSinar-X dengan Materi

.

0,01 0,1 1 10 100

20

40

60

80

100

120

Efek Fotolistrik dominan

Produksi pasangan dominan

Efek Compton dominan

Z

E (MeV)

04/10/2304/10/23 4040

Efek FotolistrikEfek Fotolistrik

• Semua energi foton diserap elektron orbit• Terutama energi foton ± 0,01 MeV - ± 0,5 MeV • Terutama pada Z yang besar• Timbul fotoelektron

Fotoelektron(berenergi)

Inti atom

Gelombang elektromagnet

Lintasan Elektron

elektron

04/10/2304/10/23 4141

Efek ComptonEfek Compton

• Semua tingkatan energi foton dapat terjadi• Terutama Z rendah• Sebagian energi foton diserap elektron terluar• Elektron terlepas dengan energi kinetik dari

foton• Foton terhambur

Inti atom

Gelombang elektromagnet

Fotoelektron(berenergi)

Lintasan elektron

elektron

hv

hv'

04/10/2304/10/23 4242

Efek Produksi PasanganEfek Produksi Pasangan

• Energi foton > 1,02 MeV• Mengenai inti atom, terutama Z besar (atom

berat)• Timbul sepasang elektron-positron

elektron

positronInti atom

Gelombang elektromagnet

Lintasan elektron

elektron

04/10/2304/10/23 4343

E ≥ 1.02 MeV

04/10/2304/10/23 4444

IntensitasIntensitas Sinar-Sinar-γγ dan Sinar-X dan Sinar-X Setelah Melewati MateriSetelah Melewati Materi

• Ix = intensitas keluaran

• I0 = intensitas masukan

• μ = koefisien absorpsi linear (karena fotolistrik, compton, produksi pasangan)

• x = tebal bahan• B = build up factor, tgt jenis bahan, ρ, x, energi

)( 00xx

x eBIeII

04/10/2304/10/23 4545

Koefisien Absorpsi

Tebal yang menyebabkanIntensitas Sinar Gamma / Sinar X berkurang menjadi separonya

x = n X1/2 maka : Ix = I0(2)-n

Tebal per sepuluh

X1/2

04/10/2304/10/23 4646

1.Tumbukan Elastis

2.Tumbukan tak Elastis

3.Penangkapan neutron

04/10/2304/10/23 4747

Interaksi neutron Interaksi neutron dengan Materidengan Materi

• Punya m, tidak bermuatan Tumbukan bersifat mekanik

• Tumbukan elastis: total energi kinetik dan momentum tetap; massa atom dan neutron hampir sama energi n yang terserap banyak air sbg moderasi

04/10/2304/10/23 4848

Interaksi neutron Interaksi neutron dengan Materidengan Materi

• Tumbukan tak elastis: total energi kinetik berubah; massa atom besar atom tereksitasi, n terhambur Z besar tidak efektif penahan n

04/10/2304/10/23 4949

Interaksi neutron Interaksi neutron dengan Materidengan Materi

• Reaksi inti (penangkapan neutron). Neutron termal inti baru; atom tidak stabilt. Disebut proses aktivasi neutron.

• Reaksi fisi

• Penahan neutron yang efektif adalah unsur Hidrogen, tetapi menghasilkan γ walau kecil perlu dipasang Pb.

04/10/2304/10/23 5050

Zat Radioaktif Buatan (Co60, Cs137, I131, Ir192, Cr51, P32, dll)Mesin Sumber Radiasi(Mesin Sinar-X, Akselerator, Reaktor Nuklir, Iradiator)

SUMBER RADIASISUMBER RADIASI

1. SUMBER RADIASI ALAM /LATARSinar Kosmik (Benda Langit)Batuan/terestrial (U238, Ra222, Thoron Ra220)Dalam Tubuh (C14 dan K40)

2. SUMBER RADIASI BUATAN

04/10/2304/10/23 5151

KOMPOSISI RADIASI ALAM DAN KOMPOSISI RADIASI ALAM DAN BUATANBUATAN

ALAM 70%MEDIK 29%

LAIN 1%

04/10/2304/10/23 5252

Radiasi alamRadiasi alam

• Radionuklida cosmogenic: radionuklida yang terjadi karena interaksi inti atom stabil atmosfir dengan radiasi kosmik, misal C-14, Be-7, Na-22, H-3

• Makin tinggi daerah, radiasi kosmik makin tinggi.

• Karena medan magnet bumi di kutub lebih besar radiasi kosmik lebih kecil dari pada di katulistiwa

04/10/2304/10/23 5353

Radiasi alamRadiasi alam

• Radiasi terestrial dipancarkan oleh radionuklida primodial, ada sejak bumi terbentuk disebut NORM (natural Occuring Radioactive materials)

• Radiasi terestrial yang paling banyak diterima manusia: Ra-222 dan Thoron (Ra-220); karena bentuk gas

04/10/2304/10/23 5454

Ujian SIB-PPR 2009Ujian SIB-PPR 2009

1. Apabila suatu atom radioaktif berdisintegrasi dengan memancarkan partikel beta positif, maka:

a. Nomor massa sama dan nomor atom berkurang dengan satu

b. Nomor massa sama dan nomor atom bertambah dengan satu

c. Nomor massa akan bertambah dengan satu dan nomor atom sama

d. Nomor massa akan berkurang dengan satu dan nomor atom sama

2. Dalam proteksi radiasi, faktor kualitas (radiasi) ditentukan oleh:

a. Kualitas radiasi ditinjau dari kemampuannya untuk menghasilkan dosis sebesar 10 mGy di udara

b. Kerapatan ionisasi yang ditimbulkan oleh radiasi pada jaringan tubuh

c. Kerapatan ionisasi yang ditimbulkan oleh radiasi di udara

d. Kerapatan ionisasi yang dapat mengubah jumlah neutron di dalam inti bahan yang dilaluinya

04/10/2304/10/23 5555

Jawaban Jawaban

• ZXA Z-1YA + +1β

04/10/2304/10/23 5656

5. Yang dimaksud dengan ionisasi adalah:a. Ditangkapnya elektron orbital oleh inti atom dan menjadikan inti atom

tidak stabil

b. Ditangkapnya elektron yang berasal dari luar atom oleh inti atom dan menjadikan inti atom bermuatan negatif.

c. Dikeluarkannya elektron yang berasal dari dalam inti atom dan terjadinya proton.

d. Dikeluarkannya elektron dari orbitnya untuk menjadi elektron bebas dan atom sisa menjadi bermuatan positif.

04/10/2304/10/23 5757

6. Yang benar dari pernyataan di bawah ini adalah:a. Radiasi gamma yang dipancarkan oleh zat radioaktif mempunyai

spektrum kontinyu.

b. Jumlah proton di dalam inti akan berubah jika atom suatu unsur berdisintegrasi menjadi unsur lainnya.

c. Radiasi bremstrahlung adalah radiasi sinar-X yang mempunyai spektrum diskrit.

d. Radiasi beta merupakan radiasi pengion yang menghasilkan ionisasi spesifik terbesar.

04/10/2304/10/23 5858

7. Konstanta peluruhan λ suatu sumber radiasi adalah 9,365 x 10-3 hari. Apabila pada hari ini sumber radiasi tersebut mempunyai aktivitas sebesar 106 MBq, maka 148 hari kemudian aktivitas sumber akan menjadi:a. 5 x 105 MBq

b. 5 x 105 MBq

c. 5 x 105 MBq

d. 5 x 105 MBq

04/10/2304/10/23 5959

jawabanjawaban

• Diket : λ = 9,365 x 10-3 hari

A0 = 106 MBq

t = 148 hari

Soal : At =?

Jawab: T1/2 = 0,693/λ =0,693/ 9,365 x 10-3 = 74 hari

n = t / T1/2 = 148 hari / 74 hari = 2

At = (1/2)n A0 = ¼ x 106 MBq = 2,5 x 105 MBq

04/10/2304/10/23 6060

8. Zat radioaktif 26Fe57 dan 27Co57 dinamakan:a. Isotop

b. Isoton

c. Isobar

d. isodose

04/10/2304/10/23 6161

9. PT maju Sejahtera pada tanggal 1 November 1999 membeli zat radioaktif. Aktivitas zat radioaktif pada saat pembelian adalah 128 Ci, dari dokumen diketahui bahwa zat radioaktif tersebut memiliki umur paro 2 tahun, maka aktivitas zat radioaktif tersebut pada tanggal 1 November 2009 adalah:a. 148 GBq

b. 64 GBq

c. 4 GBq

d. 8 GBq

04/10/2304/10/23 6262

Jawaban Jawaban

• A0 = 128 Ci

• T1/2 = 2 tahun

• t = 2009 -1999 = 10 tahun n = 5 At = (1/2)5 x 128 Ci = 4 Ci

• = 4 x 3,7 x 1010 Bq• = 14,8 x 1010 Bq• = 148 GBq

04/10/2304/10/23 6363

10.Sebuah sumber radiasi yang aktivitasnya tinggal 0,78125 % dalam waktu 70 hari mempunyai umur paro:

a. 20 hari

b. 12 hari

c. 6 hari

d. 10 hari

04/10/2304/10/23 6464

Jawaban Jawaban

• t = 70 hari

• At = 0,78125% A0 = 0,0078125 A0

• n = log 0,0078125 / log 0,5 = 7 T1/2 = 70/7 = 10 hari

04/10/2304/10/23 6565