EKSPERIMEN

HUBUNGAN INTENSITAS RADIASI DENGAN JARAK

A. TUJUAN EKSPERIMEN

1. Memahami intensitas radiasi pada berbagai jarak

2. Menentukan hubungan antara intensitas radiasi terhadap jarak

3. memahami absorbsi radiasi oleh bahan

4. Memahami hubungan tebal absorber terhadap intensitas radiasi

5. Menentukan /memperkirakan tebal aman absorber terhadap radiasi

B. ALAT DAN BAHAN EKSPERIMEN

1. Komputer

2. Vernier interfac komputer ( Lab Pro )

3. Sumber Cs-137

4. Monitor Radiasi ( Digital Radiasi Monitor )

5. Logger Pro

6. Mistar

C. DASAR TEORI

Para ilmuwan dan pekerja kesehatan yang menggunakan sumber

radiasi sering diberitahu bahwa perlindungan yang terbaik adalah jarak, cara

terbaik untuk meminimalkan paparan radiasi adalah tetap jauh dari sumber

radiasi. Kenapa demikian? Sebuah sumber radiasi yang secara fisik kecil,

memancarkan sama kesemua arah,dikenal sebagai titik sumber. Dengan

mempertimbangkan cara radiasi meninggalkan sumbernya, anda akan

mengembangkan model intensitas radiasi sebagai fungsi jarak dari sumber.

Dengan model ini mungkin dapat membantu anda untuk menjelaskan

mengapa pengguna sumber radiasi memanfaatkan sumber kecil sumber

gamma. Sinar gamma merupakan foton energi tinggi . Jika sumber merupakan

sumber titik, dan jika udara hanya menyerap sedikit atau menyerap radiasi,

gamma, maka intensitas radiasi dapat dijelaskan dengan baik dengan model

ini. Ikutilah prosedur lokal untuk menangani bahan radioaktif.

PENYERAPAN SINAR GAMMA

Tiga cara utam sinar-x dan sinar gamma dapat kehilangan energinya ketika

melewati materi, yaitu dengan :

1. Efek fotolistrik. Foton datang mentransfer seluruh energinya pada elektron

atomik material penyerap.

2. Hamburan Compton. Foton datang memberikan sebagian energinya pada

elektron atomik;foton baru muncul memiliki frekuensi lebih rendah.

3 Produksi pasangan. Foton datang yang sekurang-kurangnya 1,02 Mev dapat

melakukan materialisasi menjadai pasangan elektron-positron ketika melewati

detik inti ;kehadiran inti diperlukan supaya kekekalan momentum terpenuhi.

Dalam semua kasus ini semua energi foton ditransfer pada elektron yang

diikuti dengan kehilangan energi terutama disebabkan oleh proses eksitasi atau

ionisasi ato dalam penyerap .

Pada energi foton yang rendah efek fotolistrik merupakan mekanisme

utama dari kehilangan energi. Pentingnya efek fotolistrik berkurang dengan

bertambahnya energi, diganti oleh hamburan Compton .

Lebih besar nomor atomik penyerapnya, lebih tinggi pula energi ketika

efek fotolistrik memegang peranan penting. Dalam unsur ringan, hamburan

Compton utamanya baru terlihat pada energi hampir 1 MeV. Produksi pasangan

peluangnya lebih meningkat lebih besar energinya dari energi ambang 1,02 MeV.

Lebih besar nomor atomik penyerapnya, lebih rendah energi ketika produksi

pasangan mengambil alih mekanisme utama dari kehilangan energi dari sinar

gamma. Dalam unsur terberat energi persilangan ini ialah sekitar 4 MeV, tetepi

untuk unsur yang lebih ringan energi itu melebihi 10 MeV. Jadi sinar gamma

dalam daerah energi yang biasa terjadi dalam peluruhan radioaktif berinteraksi

dengan materi terutama melalui hamburan Compton.

Intensitas I dari berkas sinar-x atau gamma sama dengan laju transport

energi per satuan luas penampang dari berkas itu. Energi fraksional – dI / I yang

hilang dari berkas ketika melalui penyerap setebal dx ternyata berbanding lurus

dengan dx :

−dII

=μdx

Konstan pembanding u disebut koefisien atenuasi linear dan harganya

bergantung dari energi foton dan sfat material. Intergrasi persamaan diatas

didapatkan,

I=I 0 e−μx

Intensitas radiasi menurun secara eksponential terhadap tebal penyerap x.

Kelakuan ini berbeda dengan berkas partikel bermuatan yang memiliki jangkauan

yang kira-kira sama untuk energi awal tertentu.

Perbedaan ini timbul karena energi partikel bermuatan hilang secara

gradual dalam banyak interaksi, sedangkan sebuah foton kehilangan energinya

dalam kejadian yang jumlahnya sedikit, sering terjadi dalam kejadian tunggal saja

yang kejadiannya mempunyai peluang tertentu per satuan jarak dalam penyerap.

Untuk mencari hubungan antara tebal penyerap x yang diperlukan untuk

mereduksi intensitas berkas sinar-x atau gamma menjadi harga tertentu dinyatakan

dalam koefisian atenuitas u. Rasio antara intensitas akhir dan awal ialah I / Io.

II 0

= e−μx (Intensitas relative)

I 0

I = eμx

lnI0

I=μx

x=ln (

I 0

I)

μ(Tebal Penyerap)

Seperti pada partikel bermuatan, kadang-kadang tebal penyerap x untuk

sinar gamma dinyatakan secara tak langsung dalam massa per satuan luas

penampang (garam per sentimeter persegi, misalnya ) alih-alih dalam panjang.

Jika hal tersebut dilakukan, u diganti dengan u / p menyatakan kerapatan

penyerap.

E. PROSEDUR EKSPERIMEN

1. Hubungkan monitor radiasi ke DIG / SONIC 1 pada interface komputer.

2. Bila sumber anda jauh dari monitor radiasi, monitor masih mendeteksi radiasi

latar dari sinar kosmik dan sumber lainnya. Anda harus benar dalam

menentukan cacah latar ini dengan menentukan rata-rata cacah radiasi tanpa

sumber dekat monitor. Siapkan komputer untuk pengumpulan data dengan

membuka file “ 02 A Distance’’ dari folder komputer Nuclear Radiation w

Computer. Tampilkan cacah vs waktu. Skala sumbu vertikal dari 0 sampai 15

cacah / interval. Sumbu horisontal adalah jarak dengan skala 0 – 300 detik.

Logger Pro akan menghitung selama sepuluh kali per 30 interval detik.

Tunggu lima menit untuk menyelesaikan pengumpulan data.

3. Setelah Logger Pro selesai mengumpulkan data, klik sekali pada grafik untuk

membuatnya aktif. Perhatikan bahwa sejumlah cacah dalam setiap interval

bervariasi. Ini memang diharapkan karena radioaktivitas adalah proses

acak .Klik tombaol statistik pada toolbar untuk menentukan cacah rata-rata

dalam interval . Catat nilai rata-rata dalam data.

4. Siapkan komputer untuk pengumpulan data dengan membuka file “02b

Distance’’ dari folder Nuclear Radiation w Vernier Logger Pro. Tampilkan

grafik radiasi terkoreksi (jumlah / int ) vs jarak (m). Sumbu vertikal adalah

skala 0-300 jumlah / interval. Sumbu horisontal adalah jarak skala 0-0,50 m.

5. Masukkan koreksi untuk laju pencacahan dengan memodifikasi kolom pada

tabel data Logger Pro. Untuk melakukan, pilih Coulumn Options Corrected

Radiation dari menu data. Persamaan akan membaca “Radiasi ‘’ – 0. Ubah nol

dengan cacah latar rata-rata .Misalnya, jika rata-rata cacah latar adalah 7,3 .

Klik “done”untuk menyempurnakan modifikasi.

6. Jika anada menggunakan Digital Radiasi Monitor (kotak plastik hitam dengan

meter digital) atau Monitor Radiasi (kotak plastik coklat dengan meter)

ukurlah jarak dari pusat layar logam, tegak lurus ke layar. Jika anda

menggunakan monitor radiasi untuk siswa (kotak plastik hitam, meter tidak

ada), tegakkan kotak pada bagian tepi, dengan jendela tabung Geiger dekat

meja. Ukur jarak dari tengah jendela ini, tegak tegak lurus ke jendela.

Tempatkan pusat sumber 6 cm dari monitor.

7. Klik”collect” untuk mulai mengumpulkan data. Logger Pro akan mulai

menghitung jumlah foton gamma yang membentuk detektor sitiap interval 30

detik.

8. Setelah 30 detik telah berlalu, klik tombol”keep”. Dalam memasukan bidang

yang tampak, masukkan 0,06, yang merupakan jarak dalam meter dari

detektor ke pusat dari sumber. Lengkapi entri dengan mengklik”ok”. Sekarang

pengumpulan data akan berhenti dan anda bisa mengatur lagi alat.

9. Pindahkan sumber 0,02m lebih jauh dari sumber semula.Klik “continue”

untuk mengumpulkan data lagi dan tunggu 30 detik.

10. Klik “keep” dan masukkan jarakbaru 0,08 meter.

11. Dengan cara yang sama seperti sebelumnya, pindahkan sumber 0,02 m lebih

jauh kemudian klik “continue” , tunggu 30 detik dan klik “keep”. Masukkan

jarak dalam meter. Ulangi proses ini sampai jarak minimal 0,24 m atau jumlah

cacah 30 detik berkurang sepuluhnya.

12. Klik “Stop collection” bukan “continue” untuk mengakhiri pengumpulan data

F. ANALISIS

1. Periksagrafik anda. Apakahlajucacahtampakmengikuti model Anda?

2. Cocokkan (Fit) fungsisesuaidengan data anda. Untukmelakukanini,

kliksekalipadagrafikandauntukmemilihnya, kemudiankemudiankliktombol

Curve Vit. Pilihpersamaan yang memilikibentukmatematis yang

samasepertianda. Model daridaftarpersamaan, dankemudianklik. Kurva paling

cocokakan di tampilkanpadagrafik. Jika data andamengikuti model,

kurvaakansesuaidengan data. Jikalekukantidakcocokdenganbaik,

cobacocokkandenganpersamaan yang lain dankliklagi. Bilasudahsesuai, klik

“Ok”.

3. CetakgrafikAnda.

4. Dari bukti-bukti yang disajikan kedua grafik, apakah radiasi Gamma yang di

pancarkan oleh anda sumber mengikuti model anda?

Apakahhubunganitutampaknyagagalpadajarak yang lebihbesarataulebihkecil ?

1. Data Hasil Percobaan

Data Pengaruh jarak terhadap intensitas radiasi

No Jarak Cacah

1 2 3494

2 4 1885

3 6 1191

4 8 771

5 10 565

6 12 423

7 14 354

8 16 272

9 18 196

10 20 161

Data absorbsi aluminium

  tebal (cm) Cacah

1 0,185 1003

2 0,17 1031

3 0,13 1046

4 0,125 1130

Data absorbsi Timbal

  Tebal (cm) Cacah

1 0,75 489

2 0,745 548

3 0,39 785

4 0,325 825

2. Analisis Data Praktikum

Data ketebalan alumunium terhadap serapan radiasi

  Ketebalan (cm)Cacah ln x

1 0,185 10036,91075

1

2 0,17 10316,93828

4

3 0,13 10466,95272

9

4 0,125 11307,02997

3

Data ketebalan timbal terhadap serapan radiasi

  Tebal (cm) Cacah Ln x

1 0,75 4896,19236

2

2 0,745 5486,30627

5

3 0,39 7856,66568

4

4 0,325 8256,71538

3

G. Pembahasan

Dari percobaan yang dilakukan, dapat diketahui, bahwa semakin jauh

sumber dari detektor, maka semakin lemah atau semakin kecil radiasi yang di

tangkap oleh sumber. Hal ini dapat dilihat dari data pada jarak 2 cm cacah

dari detektor menunjukkan 3494, dan terus menurun hingga pada jarak 20 cm

cacah menunjukkan 161.

Jika dibandingkan dengan penggunaan absorber pada sumber radiasi, akan

kita dapatkan bahwa semakin tebal absorber maka, semakin sedikit radiasi

yang di teruskan ke arah detektor. Hal ini dapat kita amati dari data yang

menunjukkan bahwa semakin tebal absorber, semakin kecil pula cacah yang

didapatkan oleh detektor.

H. Kesimpulan