View
108
Download
10
Category
Preview:
DESCRIPTION
fisika inti
Citation preview
METODE ANALISIS PENGAKTIFAN NEUTRON (AKTIVASI NEUTRON)
UNTUK ANALISIS UNSUR
DEFINISI ISTILAH
• Neutron merupakan partikel penyusun inti yang tidak bermuatan listrik,
dilambangkan dengan . Neutron ditemukan oleh James Chadwik
pada tahun 1932.
• Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki
energi paling besar, dihasilkan oleh peluruhan radioaktif atau oleh
eksitasi inti atom. Sinar gamma dilambangkan dengan .
• Analisis kualitatif merupakan penentuan unsur dalam suatu sampel
dengan melihat spektrum puncak sinar gamma yang dihasilkan oleh
sampel yang telah diaktivasi neutron.
• Analisis kuantitatif merupakan penentuan kadar unsur dalam suatu
sampel yang didasarkan pada intensitas sinar gamma unsur tersebut
dalam suatu sampel yang telah diaktivasi neutron.
n10
00
Neutron
Sampel Target
Sampel menjadi radioaktif dan meluruh
Sinar Gamma
PRINSIP DASAR ANALISIS PENGAKTIFAN NEUTRON
Sampel yang telah meluruh
Prinsip Analisis Pengaktifan Neutron (APN) didasarkan pada perubahan sifat suatu inti atom yang akan menjadi radioaktif akibat ditembak oleh neutron.
Analisis Pengaktifan Neutron ditemukan oleh george Havesy seorang peneliti berkebangsaan Hongaria pada tahun 1936.
INTERAKSI NEUTRON DENGAN MATERIInteraksi neutron dengan materi memiliki 2 kemungkinan :
1. Reaksi Hamburan (Scattering)
nX 10
AZ
Tidak terjadi perubahan tenaga gerak neutron
b. Hamburan tak lenting
nX 10
AZ
nX 10
AZ terjadi perubahan tenaga gerak neutron
2. Reaksi Tangkapan
00
10
AZ nX
X1AZ
*1XAZ
a. Hamburan lenting (Elastis)
nXAZ10
*1XAZ
00
1 XAZ
a. Pemancaran Sinar Gamma (n, )
b. Pelontaran partikel bermuatan (n,α),(n,p)
nXAZ10 *1XA
Z HeXA
Z42
32
nXAZ10 *1XA
Z
HXAZ111
c. Reaksi Fissi (n,f)
nU 10
23592
QnYX AZ
AZ 1
022
11 )32(
PENAMPANG LINTANG SERAPAN NEUTRON (NEUTRON ABSORPTION CROSS SECTION)
luasper detik per datang proyektilJumlah
intiper detik per reaksiJumlah σ
Penampang lintang (cross section) adalah suatu besaran yang mengukur probabilitas suatu reaksi inti akan terjadi dalam suatu daerah tertentu pada bahan sasaran (inti). Penampang lintang disimbolkan dengan .
nI 10
12753 (Hamburan Tidak Lenting) = 4 barn
00
10
12753 nI
nXe 10
12454
00
10
12454 nXe
00
12853 I
(Hamburan Tidak Lenting) = 4 barn
nI 10
12753
nXe 10
12454 0
012554 Xe
(Tangkapan Neutron (n, )) = 7 barn
Satuan adalah Barn; 1 barn = 10 m-28 2
(Tangkapan Neutron (n, )) = 10 barn 6
REAKSI PENGAKTIFAN NEUTRON
Reaksi yang paling sering terjadi dan yang paling banyak digunakan dalam APN adalah reaksi neutron gamma (n, ) yang dapat digambarkan sebagai berikut :
nX 10
AZ
*1XAZ
00
1 XAZ
nHg 10
19680
*19780Hg
00
19780 Hg
Contoh Reaksi :
FASILITAS IRADIASI
Reaktor NuklirDalam reaktor nuklir terjadi reaksi fisi (n,f) sebagai berikut :
Akselerator
HH 21
31 nHe 1
042
Contoh reaksi yang terjadi pada akselerator :
Sumber Neutron IsotopikContoh sumber neutron isotopik :
BeHePo 74
42
21084
n10
nU 10
23592 QnYX A
ZAZ 1
022
11 )32(
Neutron Thermal ( E < 0,2 eV)
Neutron Epithermal ( 0,2 < E < 0,1 MeV)
Neutron Cepat ( E > 0,1 MeV
IRADIASI SAMPEL
Setelah iradiasi dilakukan selama selang waktu t, besarnya radioaktivitas imbas nuklida tertentu dalam cuplikan dapat dihitung secara teoritis sebagai berikut :
teNA 10
A0 = Aktivitas imbas pada saat iradiasi selesai (dps)N = jumlah atom nuklida yang diiradiasi
σ = Penampang lintang serapan neutron (barn)λ = konstanta peluruhan
Φ = fluks neutron (neutron.cm .s )-2 -1
Ativitas merupakan banyaknya inti atom yang melakukan peluruhan (disintegrasi) per satuan waktu
t0 e1NA
t0eAA
A
t
GRAFIK PERTUMBUHAN DAN PELURUHAN RADIOAKTIVITAS IMBAS
DETEKSI SINAR GAMMA DAN PENCACAHAN SAMPEL
Detektor HPGe dan
Sistem Crostat
Preamplifier
Sumber Tegangan
Tinggi (HV)
AmplifierMONITOR
PRINTER
UNIT PENGOLAH DATA
Acuspec(MCA)
PC KomputerSistem Operasi DOS
Deteksi sinar gamma dan pencacahan sampel dilakukan secara spektrometri gamma.
SISTEM CRYOSTAT DETEKTOR HPGe
DETEKTOR HPGe
Preamplifier
Tempat Pengisian Nitrogen Cair
Tangki Celup Cu
Nitrogen Cair
Dewar
Elektron
Lowong
+ + + +
+ + + + Sinar-
INTERAKSI SINAR GAMMA DENGAN DETEKTOR HPGe
n p
V+
Daerah Intrinsik
ANALISIS KUALITATIF
Merupakan penentuan unsur yang terdapat dalam suatu sampel dengan melihat spektrum puncak sinar gamma yang dihasilkan oleh sampel yang telah diaktivasi neutron kemudian membandingkannya dengan tabel tenaga radionuklida.
Contoh data spektum puncak sinar gamma :
TENAGA ISOTOP WAKTU PARUH
77,6 keV
133,1 keV
216,1 keV
320,0 keV
344,2 keV
559,2 keV
756,6 keV
Hg-197
Hf-181
Ba-131
Cr-51
Eu-152
As-74
Zr-95
65 jam
44,6 hari
11,5 hari
27,8 hari
9,35 jam
17,5 hari
65 hari
Contoh Tabel Tenaga radionuklida :
REG ENERGI (keV) FWHM CHAN CPS %ERR
1
2
3
4
5
6
132,9
215,9
320,8
344,5
559,6
756,1
1,31
1,39
1,71
1,91
1,99
2,01
550
768
1715
2118
2384
2440
3,2
3,3
2,8
2,5
1,2
0,8
0,78
0,43
1,11
1,21
1,32
1,01
Contoh Data Hasil Pencacahan :
ANALISIS KUANTITATIF
Analisis kuantitatif merupakan penentuan kadar unsur dalam suatu sampel yang didasarkan pada intensitas sinar gamma unsur tersebut dalam suatu sampel yang telah diaktivasi neutron.
Penentuan Secara Mutlak : teNA 10
Penentuan Secara Nisbi : xKstdstdA
sAKs
B0
B0
Ks = Kadar Unsur dalam SampelKstd = Kadar Unsur dalam Standar AosB = Laju cacah sampel bersih pada saat t = 0AostdB = Laju cacah standar bersih pada saat t = 0
Isotop Kelimpahan(%)
Hasil aktivasi dengan neutron
thermal
Waktu paruh
σ n thermal(barn)
Hg-196
Hg-198
Hg-199
Hg-200
Hg-201
Hg-202
Hg-204
0,15
10,1
16,9
23,1
13,2
29,7
6,8
Hg-197
Hg-199
Hg-200
Hg-201
Hg-202
Hg-203
Hg-205
65 jam
stabil
stabil
stabil
stabil
46,6 hari
50 menit
3080 ±200
1,9
2000 ±1000
<60
<60
4,9 ±0,1
(430 ±100)x10-3
Kelimpahan isotop Hg di alam dan karakteristiknya jika Diaktivasi dengan neutron thermal
ReaktorReaksi
Inti
(n, 2n)
Iradiasi Sampel dengan neutron hasil reaksi inti dalam reaktor
Dihasilkan radionuklida imbas akibat eksitasi inti
dalam sampel
Pancaran sinar gamma dari radionuklida
imbas
SPEKTROMETRI GAMMA
Detektor HPGe dengan MCA-Nomor Salur dan Energi-Cacah Radiasi (Keradioaktifan)
Spektrum Puncak Energi Sinar Gamma
Identifikasi Unsur Berdasarkan Puncak Energi
Penentuan Kadar Unsur dalam Sampel
DESAIN PENELITIAN ANALISIS PENGAKTIFAN NEUTRON
Recommended