PERCOBAAN GEIGER MULLER - Hallo sahabat Geofisika, Pada Artikel yang anda baca kali ini dengan judul PERCOBAAN GEIGER MULLER, kami telah mempersiapkan artikel ini dengan baik untuk anda baca dan ambil informasi didalamnya. mudah-mudahan isi postingan yang kami tulis ini dapat anda pahami. baiklah, selamat membaca.

Judul : PERCOBAAN GEIGER MULLER
link : PERCOBAAN GEIGER MULLER

PERCOBAAN GEIGER MULLER

A. TUJUAN

1. Menentukan tingkat efisiensi dari suatu Detektor Geiger Muller.

2. Mengukur daya serap suatu Detektor Geiger Muller yang melewati suatu penghalang untuk menentukan koefisien serapan sinar gamma.

B. DASAR TEORI

1. Definisi Detektor

Radiasi merupakan suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Radiasi nuklir memiliki dua sifat yang khas :

· tidak dapat dirasakan secara langsung dan

· dapat menembus berbagai jenis bahan.

oleh karena itu untuk menentukan ada atau tidak adanya radiasi nuklir diperlukan suatu alat, yaitu pengukur radiasi, yang digunakan utuk mengukur kuantitas, energi, atau dosis radiasi.

Panca indera manusia secara langsung tidak dapat digunakan untuk menangkap atau melihat ada tidaknya zarah radiasi nuklir, karena manusia memang tidak mempunyai sensor biologis untuk zarah radiasi nuklir. Walaupun demikian, dengan bantuan peralatan instrumentasi nuklir maka manusia dapat mendeteksi dan mengukur radiasi nuklir. Jadi manusia sepenuhnya tergantung pada peralatan instrumentasi nuklir untuk mengetahui dan memanfaatkan zarah radiasi nuklir tersebut.

Detektor merupakan suatu bahan yang peka terhadap radiasi, yang bila dikenai radiasi akan menghasilkan tanggapan mengikuti mekanisme yang telah dibahas sebelumnya. Perlu diperhatikan bahwa suatu bahan yang sensitif terhadap suatu jenis radiasi belum tentu sensitif terhadap jenis radiasi yang lain. Sebagai contoh, detektor radiasi gamma belum tentu dapat mendeteksi radiasi neutron.

2. Tipe Detektor Radiasi

Detektor radiasi bekerja dengan cara mengukur perubahan yang disebabkan oleh penyerapan energi radiasi oleh medium penyerap. Sebenarnya terdapat banyak mekanisme yang terjadi di dalam detektor tetapi yang sering digunakan adalah proses ionisasi dan proses sintilasi.

Apabila dilihat dari segi jenis radiasi yang akan dideteksi dan diukur, diketahui ada beberapa jenis detektor, seperti detektor untuk radiasi alpha, detektor untuk radiasi beta, detektor untuk radiasi gamma, detektor untuk radiasi sinar-X, dan detektor untuk radiasi neutron. Kalau dilihat dari segi pengaruh interaksi radiasinya, dikenal beberapa macam detektor, yaitu detektor ionisasi, detektor proporsional, detektor Geiger muller, detektor sintilasi, dan detektor semikonduktor atau detektor zat padat.

Walaupun jenis peralatan untuk mendeteksi zarah radiasi nuklir banyak macamnya, akan tetapi prinsip kerja peralatan tersebut pada umumnya didasarkan pada interaksi zarah radiasi terhadap detektor (sensor) yang sedemikian rupa sehingga tanggap (respon) dari alat akan sebanding dengan efek radiasi atau sebanding dengan sifat radiasi yang diukur.

Jadi detektor radiasi dapat dibedakan menjadi 3 yaitu :

a) Detektor Isian Gas

b) Detektor Sintilasi

c) Detektor Semikonduktor

3. Detektor Geiger Muller

Pencacah Geiger, atau disebut juga Pencacah Geiger-Müller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta. Sensornya adalah sebuah tabung Geiger-Müller, sebuah tabung yang diisi oleh gas yang akan bersifat konduktor ketika partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak bisa digunakan untuk mendeteksi neutron.

Bagian – bagian Detektor Geiger Muller :

· Katoda yaitu dinding tabung logam yang merupakan elektroda negatif. Jika tabung terbuat dari gelas maka dinding tabung harus dilapisi logam tipis.

· Anoda yaitu kawat tipis atau wolfram yang terbentang di tengah - tengah tabung. Anoda sebagai elektroda positif.

· Isi tabung yaitu gas bertekanan rendah, biasanya gas beratom tunggal dicampur gas poliatom (gas yang banyak digunakan Ar dan He).

♦Prinsip kerja Detektor Geiger Muller :

Detektor Geiger Muller meupakan salah satu detektor yang berisi gas. Selain Geiger muller masih ada detektor lain yang merupakan detektor isiann gas yaitu detektor ionisasi dann detektor proporsional. Ketiga macam detektor tersebut secara garis besar prinsip kerjanya sama, yaitu sama-sama menggunakan medium gas. Perbedaannya hanya terletak pada tegangan yang diberikan pada masing-masing detektor tersebut.

Apabila ke dalam labung masuk zarah radiasi maka radiasi akan mengionisasi gas isian. Banyaknya pasangan eleklron-ion yang lerjadi pada deleklor Geiger-Muller tidak sebanding dengan tenaga zarah radiasi yang datang. Hasil ionisasi ini disebul elektron primer. Karena antara anode dan katode diberikan beda tegangan maka akan timbul medan listrik di antara kedua eleklrode tersebut. Ion positif akan bergerak kearah dinding tabung (katoda) dengan kecepatan yang relative lebih lambat bila dibandingkan dengan elektron-elektron yang bergerak kea rah anoda (+) dengan cepat. Kecepatan geraknya tergantung pada besarnya tegangan V. sedangkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk membentukelektron dan ion tergantung pada macam gas yang digunakan. Dengan tenaga yang relatif tinggi maka elektron akan mampu mengionisasi atom-atom sekitarnya. sehingga menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder. Pasangan elektron-ion sekunder inipun masih dapat menimbulkan pasangan elektron-ion tersier dan seterusnya. sehingga akan terjadi lucutan yang terus-menerus (avalence).

Kalau tegangan V dinaikkan lebih tinggi lagi maka peristiwa pelucutan elektron sekunder atau avalanche makin besar dan elektron sekunder yang terbentuk makin banyak. Akibatnya, anoda diselubungi serta dilindungi oleh muatan negative elektron, sehingga peristiwa ionisasi akan terhenti. Karena gerak ion positif ke dinding tabung (katoda) lambat, maka ion-ion ini dapat membentuk semacam lapisan pelindung positif pada permukaan dinding tabung. Keadaan yang demikian tersebut dinamakan efek muatan ruang atau space charge effect.

Tegangan yang menimbulkan efek muatan ruang adalah tegangan maksimum yang membatasi berkumpulnya elektron-elektron pada anoda. Dalam keadaan seperti ini detektor tidak peka lagi terhadap datangnya zarah radiasi. Oleh karena itu efek muata ruang harus dihindari dengan menambah tegangan V. penambahan tegangan V dimaksudkan supaya terjadi pelepasan muatan pada anoda sehingga detektor dapat bekerja normal kembali. Pelepasan muatan dapat terjadi karena elektron mendapat tambahan tenaga kinetic akibat penambahan tegangan V.

Apabila tegangan dinaikkan terus menerus, pelucutan alektron yang terjadi semakin banyak. Pada suatu tegangan tertentu peristiwa avalanche elektron sekunder tidak bergantung lagi oleh jenis radiasi maupun energi (tenaga) radiasi yang datang. Maka dari itu pulsa yang dihasilkan mempunyai tinggi yang sama. Sehingga detektor Geiger muller tidak bisa digunakan untuk mengitung energi dari zarah radiasi yang datang.

Kalau tegangan V tersebut dinaikkan lebih tinggi lagi dari tegangan kerja Geiger Muller, maka detektor tersebut akan rusak, karena sususan molekul gas atau campuran gas tidak pada perbandingan semula atau terjadi peristiwa pelucutan terus menerusbyang disebut continous discharge. Hubungan antara besar tegangan yang dipakai dan banyaknya ion yang dapat dikumpulkan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Pembagian daerah tegangan kerja tersebut berdasarkan jumlah ion yang terbentuk akibat kenaikan tegangan yang diberikan kepada detektor isian gas. Adapun pembagian tegangan tersebut dimulai dari tegangan terendah adalah sebagai berikut:

I. = daerah rekombinasi

II. = daerah ionisasi

III. = daerah proporsional

IV. = daerah proporsioanl terbatas

V. = daerah Geiger Muller

Kurva yang atas adalah ionisasi Alpha, sedangkan kurva bawah adalah ionisasi oleh Beta. Kedua kurva menunjukkan bahwa pada daerah tegangan kerja tersebut, detektor ionisasi dan detektor proporsional masih dapat membedakan jenis radiasi dan energi radiasi yang datang. Dengan demikian, detektor ionisasi dan detektor proporsional dapat digunaknan pada analisis spectrum energi. Sedangkan detektor Geiger Muller tidak dapat membedakan jenis radiasi dan energi radiasi.

Tampak dari gambar tersebut bahwa daerah kerja detektor Geiger Muller terletak pada daerah V. pada tegangan kerja Geiger Muller elektron primer dapat dipercepat membentuk elektron sekunder dari ionisasi gas dalam tabung Geiger Muller. Dalam hal ini peristiwa ionisasi tidak tergantung pada jenis radiasi dan besarnya energi radiasi. Tabung Geiger Muller memanfaatkan ionisasi sekunder sehingga zarah radiasi yang masuk ke detektor Geiger Muller akan menghasilkan pulsa yang tinggi pulsanya sama. Atas dasar hal ini, detektor Geiger Muller tidak dapat digunakan untuk melihat spectrum energi, tetapi hanya dapat digunakan untuk melihat jumlah cacah radiasi saja. Maka detektor Geiger Muller sering disebut dengan detektor Gross Beta gamma karena tidak bisa membedakan jenis radiasi yang datang.

Besarnya sudut datang dari sumber radiasi tidak mempengaruhi banyaknya cacah yang terukur karena prinsip dari detektor Geiger Muller adalah mencacah zarah radiasi selama radiasi tersebut masih bisa diukur. Berbeda dengan detektor lain misalnya detektor sintilasi dimana besarnya sudut datang dari sumber radiasi akan mempengaruhi banyaknya pulsa yang dihasilkan.

Kelebihan Detektor Geiger Muller :

· Konstruksi simple dan Sederhana

· Biaya murah

· Operasional mudah

Kekurangan Detektor Geiger Muller :

· Tidak dapat digunakan untuk spektroskopi karena semua tinggi pulsa sama.

· Efisiensi detektor lebih buruk jika dibandingkan dengan detektor jenis lain.

· Resolusi detektor lebih rendah.

· Waktu mati besar, terbatas untuk laju cacah yang rendah.

C. METODOLOGI PENELITIAN

1. Alat dan Bahan

a. Satu set Detektor Geiger Muller dan Counter

b. Mikrometer Skrop

c. Stopwatch

d. Sumber radiasi, ⁶⁰Co dan ¹³⁷Cs.

e. Penghalang timbal dan plastik dengan variasi ketebalan

· Timbal : 1.4 mm, 1.6 mm, 4.0 mm, 6.0 mm

· Plastik : 0.95 mm, 1.50 mm, 4.00 mm, 6.05 mm

2. Cara Kerja

a. Percobaan pertama yaitu menghitung efisiensi Detektor Geiger Muller.

i. Menyiapkan alat dan bahan yang akan dipakai.

ii. Merangkai alat yang akan akan dipakai.

iii. Menghubungkan detektor dengan PLN.

iv. Melakukan cacah latar selama 60 detik.

v. Melakukan pencacahan dengan variasi bahan radiasi (¹³⁷Cs dan ⁶⁰Co) masing-masing selama 60 detik.

vi. Memasang salah satu bahan radiasi di depan detektor.

vii. Melakukan pencacahan dengan variasi jarak (5 variasi jarak) selama 60 detik.

b. Percobaan kedua yaitu mengukur daya serap Detektor Geiger Muller.

i. Menyiapkan alat dan bahan yang akan dipakai.

ii. Merangkai alat yang akan akan dipakai.

iii. Menghubungkan detektor dengan PLN.

iv. Melakukan pencacahan bahan radiasi dengan variasi penghalang (lead dan polyethylene) selama 60 detik.

D. DATA PERCOBAAN

1. Percobaan pertama yaitu menghitung efisiensi Detektor Geiger Muller.

a. Sumber radiasi : ⁶⁰Co

Aktivitas (A₀): 85.10±2.5% kBq

Tanggal acuan : Satu Desember 2010

r = 0.75 cm = 0.0075 m

No	R (x 10-2 m)	Cacah (Imp)
1	3.5	1393
2	4.5	682
3	5.5	492
4	6.5	437
5	7.5	369

b. Sumber radiasi : ¹³⁷Cs

Aktivitas (A₀): 74.65±2.5% kBq

Tanggal acuan : Satu Desember 2010

r = 0.75 cm = 0.0075 m

No	R (x 10-2 m)	Cacah (Imp)
1	3.5	798
2	4.5	334
3	5.5	260
4	6.5	246
5	7.5	180

2. Percobaan kedua yaitu mengukur daya serap Detektor Geiger Muller.

a. Sumber radiasi : ⁶⁰Co

I₀ = 591

Tanggal acuan : Satu Desember 2010

i. Penghalang : Timbal (lead)

No	Tebal penghalang (x 10-3 m)	Cacah (Imp)
1	1.40	604
2	1.60	580
3	4.00	475
4	6.50	431

ii. Penghalang : Plastik (polyethylene)

No	Tebal penghalang (x 10-3 m)	Cacah (Imp)
1	0.95	650
2	1.50	633
3	4.00	571
4	6.05	535

b. Sumber radiasi : ¹³⁷Cs

I₀= 283

Tanggal acuan : Satu Desember 2010

i. Penghalang : Timbal (lead)

No	Tebal penghalang (x 10-3 m)	Cacah (Imp)
1	1.40	123
2	1.60	113
3	4.00	104
4	6.50	95

ii. Penghalang : Plastik (polyethylene)

No	Tebal penghalang (x 10-3 m)	Cacah (Imp)
1	0.95	201
2	1.50	157
3	4.00	144
4	6.05	132

E. PEMBAHASAN

1. Percobaan pertama yaitu menghitung efisiensi Detektor Geiger Muller.

Pada percobaan pertama ini yaitu menghitung efisiensi Detektor Geiger Muller. Percobaan ini bertujuan Menentukan tingkat efisiensi dari suatu Detektor Geiger Muller. Pada percobaan ini menggunakan dua buah sumber radioaktif yaitu ⁶⁰Co dan ¹³⁷Cs. Tiap sumber dicacah dengan Detektor Geiger Muller selama 60 detik dengan variasi jarak, variasi jaraknya adalah 3.5 cm, 4.5 cm, 5.5 cm, 6.5 cm, dan 7.5 cm. Dari percobaan diketahui bahwa jari-jari detektor sepanjang 0.75 cm dan tanggal acuan kedua sumber sama yaitu satu Desember 2010 dan percobaan dilaksanakan pada 23 Maret 2011 sehingga waktu yang terhitung 117 hari = 10.108.800 detik, dan T_1/2= 5.054.400 detik. Serta energi aktivasi (A₀) ⁶⁰Co sebesar 85.102.5% kBq sedangkan ¹³⁷Cs sebesar 74.652.5% kBq. Setelah dilakukan percobaaan dan hasilnya seperti pada data percobaan yang pertama, dapat diketahui efisiensi dari Detektor Geiger Muller dengan persamaan sebagai berikut :

Dengan r adalah jari-jari detektor dan R adalah variasi jarak. Cacah yang ditangkap oleh detektor diperoleh dari percobaan, sedangkan cacah yang dipancarkan (A_t) diperoleh dari perhitungan. Perhitungannya menggunakan persamaan sebagai berikut :

Setelah dihitung cacah yang dipancarkan sebesar 74.650 untuk ⁶⁰Co dan 85.099 untuk ¹³⁷Cs. Dan dengan menggunakan persamaan

Diperoleh nilai efisiensi dari detektor. Hasilnya adalah sebagai berikut :

a. Sumber radioaktif ⁶⁰Co, efisiensi pada jarak :

Ø 0.035 m = 10.765%

Ø 0.045 m = 2.726%

Ø 0.055 m = 1.420%

Ø 0.065 m = 0.962%

Ø 0.075 m = 0.529%

b. Sumber radioaktif ¹³⁷Cs efisiensi pada jarak :

Ø 0.035 m = 21.422%

Ø 0.045 m = 6.345%

Ø 0.055 m = 3.064%

Ø 0.065 m = 1.949%

Ø 0.075 m = 1.236%

2. Percobaan kedua yaitu mengukur daya serap Detektor Geiger Muller.

Pada percobaan kedua ini yaitu mengukur daya serap Detektor Geiger Muller. Percobaan ini bertujuan Mengukur daya serap suatu Detektor Geiger Muller yang melewati suatu penghalang untuk menentukan koefisien serapan sinar gamma. Pada percobaan ini berbeda dengan percobaan pertama karena pada percobaan ini digunakan penghalang. Dan penghalang yang digunakan adalah plastik (polyethylene) dan timbal (lead). Namun tak ada variasi jarak. Variasi pada percobaan ini adalah tebal penghalang. Kemudian dari tiap penghalang dicacah dengan sumber radioaktif ⁶⁰Co dan ¹³⁷Cs. Hasil percobaan ini terlihat pada data percobaan yang kedua. Dari data tersebut, untuk selanjutnya dengan persamaan berikut ini :

Dengan x sebagai ketebalan bahan penghalang, I₀ sebagai cacah awal tanpa penghalang dan I sebagai cacah dengan penghalang. Dari ini kemudian dibuat grafik hubungan antara tebal penghalang (x) vs .

Berikut adalah grafik yang telah dibuat :

a. Sumber radiasi ⁶⁰Co

Ø Hubungan antara tebal penyerap berupa timbal (lead) vs .

Ø Hubungan antara tebal penyerap berupa plastik (polyethylene) vs .

b. Sumber radiasi ¹³⁷Cs.

Ø Hubungan antara tebal penyerap berupa timbal (lead) vs .

Ø Hubungan antara tebal penyerap berupa plastik (polyethylene) vs .

Dari grafik yang diperoleh, semua grafik hampir mendekati linier serta intensitas radiasinya mulai turun ketika diberi penghalang, baik timbal (lead) maupun plastik (polyethylene). Namun apabila dibandingkan daya serapnya antara timbal (lead) dengan plastik (polyethylene) maka timbal (lead) lebih baik dari plastik (polyethylene) sebagai penyerap, hal ini dikarenakan pengaruh nilai isotop pada sumber radioaktif, daya serap bahan terhadap unsur yang mempunyai nomor massa yang tinggi akan lebih besar menyerap intensitas bahannya dibandingkan dengan unsur yang mempunyai nomor massa yang kecil.. Serta dilihat dari ketebalan penghalang dapat dikatakan bahwa besarnya koefisien serapan terhadap suatu material, berbanding terbalik dengan tebal dari material tersebut. Sumber radiaoaktif ⁶⁰Co adalah 65.83 permeter timbal (lead) dan 38.33 permeter plastik (polyethylene) dan untuk sumber radioaktif ¹³⁷Cs adalah 44.25 permeter timbal (lead) dan 67.11 permeter plastik (polyethylene).

F. KESIMPULAN

1. Besarnya nilai efisiensi :

a. Sumber radioaktif ⁶⁰Co, efisiensi pada jarak :

Ø 0.035 m = 10.765%

Ø 0.045 m = 2.726%

Ø 0.055 m = 1.420%

Ø 0.065 m = 0.962%

Ø 0.075 m = 0.529%

b. Sumber radioaktif ¹³⁷Cs efisiensi pada jarak :

Ø 0.035 m = 21.422%

Ø 0.045 m = 6.345%

Ø 0.055 m = 3.064%

Ø 0.065 m = 1.949%

Ø 0.075 m = 1.236%

2. Semakin panjang jarak antara detektor dengan sumber radioaktif maka semakin kecil nilai efisiensi detector.

3. Nilai koefisien serap sinar gamma sumber radiaoaktif ⁶⁰Co adalah 65.83 permeter timbal (lead) dan 38.33 permeter plastik (polyethylene) dan untuk Sumber radioaktif ¹³⁷Cs adalah 44.25 permeter timbal (lead) dan 67.11 permeter plastik (polyethylene).

4. Semakin tebal penghalangnya maka semakin kecil cacah / intensitasnya.

G. DAFTAR PUSTAKA

Beiser, A. 1983. Konsep Fisika Modern. Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.

Krane, K. 1992. Fisika Modern (terjemahan oleh Hans J. Wospakrik dan Sofia Niksolihin). Jakarta : Salemba, Universita Indonesia.

Tipler, Paul A. 2001b. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jilid 2. Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.

Wardhana, Wisnu Arya. 2007. Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi dan Aplikasinya. Yogyakarta: Andi Offset.

Prinsip Dasar Pengukuran Radiasi. Diambil pada tanggal 8 April 2011 dari http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Pengukuran_Radiasi/Dasar_04.htm

Demikianlah Artikel PERCOBAAN GEIGER MULLER

Sekianlah artikel PERCOBAAN GEIGER MULLER kali ini, mudah-mudahan bisa memberi manfaat untuk anda semua. baiklah, sampai jumpa di postingan artikel lainnya.

Anda sekarang membaca artikel PERCOBAAN GEIGER MULLER dengan alamat link https://geofisikafmipa.blogspot.com/2011/06/percobaan-geiger-muller.html

Tweet