INTERAKSI RADIASI DAN MATERI

Radiasi adalah pancaran energi melalui Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk suatu materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel atau gelombang panas, partikel atau gelombang elektromagnetik/cahaya (foton) dari elektromagnetik/cahaya (foton) dari sumber radiasisumber radiasi

Radiasi terbagi atas:Radiasi terbagi atas: Radiasi alam : sumber radiasi kosmik, Radiasi alam : sumber radiasi kosmik,

sumber radiasi terestrial (primordial), sumber radiasi terestrial (primordial), sumber radiasi dari dalam tubuh sumber radiasi dari dalam tubuh manusiamanusia

Radiasi buatan : radionuklida buatan, Radiasi buatan : radionuklida buatan, pesawat sinar-X, reaktor nuklir, pesawat sinar-X, reaktor nuklir, akseleratorakselerator

Mekanisme interaksi radiasi sangat Mekanisme interaksi radiasi sangat penting dan berguna bagi konsep penting dan berguna bagi konsep pendeteksian radiasi karena detektor pendeteksian radiasi karena detektor radiasi pada umumnya didasarkan pada radiasi pada umumnya didasarkan pada interaksi radiasi ionisasiinteraksi radiasi ionisasi dan pelepasan dan pelepasan energi yang dibawanya dalam material energi yang dibawanya dalam material penyusun detektorpenyusun detektor

Interaksi radiasi ionisasi dengan materi Interaksi radiasi ionisasi dengan materi secara umum dibedakan menjadi tiga secara umum dibedakan menjadi tiga bahasan, meliputi partikel bermuatan, bahasan, meliputi partikel bermuatan, foton dan netron.foton dan netron.

peristiwa interaksi selalu melibatkan peristiwa interaksi selalu melibatkan perpindahan energi radiasi kepada perpindahan energi radiasi kepada bahan dimana radiasi itu berinteraksi. bahan dimana radiasi itu berinteraksi.

Radiasi dibagi 2:Radiasi dibagi 2: Radiasi pengionRadiasi pengion Radiasi non pengionRadiasi non pengion RRadiasi pengion dapat berinteraksi baik adiasi pengion dapat berinteraksi baik

dengan eledengan elekktron maupun inti atom tron maupun inti atom bahan. Pada setiap interaksi, atom bahan. Pada setiap interaksi, atom bahan dapat mengalami proses ionisasi bahan dapat mengalami proses ionisasi dan mengalami keadaan eksitasi.dan mengalami keadaan eksitasi.

Secara garis besar, radiasi pengion Secara garis besar, radiasi pengion dapat dibagi menjadi dua yaitu radiasi dapat dibagi menjadi dua yaitu radiasi dalam bentuk gelombang dalam bentuk gelombang elektromagnetik (radiasi elektromagnetik (radiasi elektromagnetik) dan radiasi dalam elektromagnetik) dan radiasi dalam bentuk partikel (radiasi partikel).bentuk partikel (radiasi partikel).

radiasi partikel juga dapat dibagi dua, radiasi partikel juga dapat dibagi dua, yaitu radiasi patikel bermuatan listrik yaitu radiasi patikel bermuatan listrik dan radiasi partikel tidadan radiasi partikel tidakk bermuatan bermuatan listrik.listrik.

Radiasi ALPHAPartikel bermuatan positif yang terdiri

dari 2 proton dan 2 neutron »2He4.

Sifat: Bermuatan Posistif (dapat dibelokkan Medan

Magnet) Ionisasi besar Daya Tembus Rendah (Kertas)

Radiasi BETA

Sinar Beta (Elektron)

Sifat: Bermuatan Negatif (dapat dibelokkan Medan

Magnet) Ionisasi Sedang Daya Tembus Sedang (Plastik)

Sinar Gamma

1. Radiasi elektromagnetik terdiri dari foton yang energinya besar

2. Dipancarkan oleh zat radioaktif

Sifat Radiasi Gamma

Tidak bermuatan (tidak dpt dibelokkan medan magnet)

Daya ionisasi kecil. Daya tembus sangat besar

(beton)

RADIASI SINAR – X

Interaksi Radiasi dengan Materi

Ionisasi (Interaksi dg Elektron) Efek fotolistrik (interaksi dg elektron) Efek Compton (interaksi dg elektron) Efek produksi pasangan (interaksi dg

medan listrik inti atom)

Interaksi partikel alpha dengan materiInteraksi partikel alpha dengan materi

Partikel alfa jika melalui materi akan Partikel alfa jika melalui materi akan kehilangan energi dan menghasilkan kehilangan energi dan menghasilkan eksitasi dan ionisasi pada atom penyerap.eksitasi dan ionisasi pada atom penyerap.

Mekanisme utama hilangnya energi Mekanisme utama hilangnya energi partikel-α adalah melalui ionisasi dan partikel-α adalah melalui ionisasi dan eksitasi. Selama melalui materi, ion-ion eksitasi. Selama melalui materi, ion-ion positif kehilangan energi karena positif kehilangan energi karena berinteraksi dengan elektron-elektron. berinteraksi dengan elektron-elektron.

Interaksi ini menyebabkan disosiasi Interaksi ini menyebabkan disosiasi molekul-molekul, atau tereksitasi atau molekul-molekul, atau tereksitasi atau terionisasi atom-atom dan molekul-terionisasi atom-atom dan molekul-molekul.molekul.

Ketika partikel alfa berinteraksi dengan Ketika partikel alfa berinteraksi dengan materi, elektron yang terdapat dalam materi, elektron yang terdapat dalam atom materi itu memperoleh energi atom materi itu memperoleh energi begitu besar, sehingga terlempar ke begitu besar, sehingga terlempar ke luar. Jadi interaksi ini menghasilkan luar. Jadi interaksi ini menghasilkan elektron yang bermuatan negatif dan elektron yang bermuatan negatif dan ion positif, dan kedua partikel ini ion positif, dan kedua partikel ini disebut pasangan ion.disebut pasangan ion.

Dalam udara atau jaringan lunak, Dalam udara atau jaringan lunak, partikel alpha rata-rata kehilangan partikel alpha rata-rata kehilangan energi ebesar 35 eV untuk setiap energi ebesar 35 eV untuk setiap pasangan ion (p.i) yang dibentuknya. pasangan ion (p.i) yang dibentuknya.

Ionisasi tersebut terjadi melalui dua Ionisasi tersebut terjadi melalui dua proses, yaitu :proses, yaitu :

Tumbukan langsung partikel-α dengan Tumbukan langsung partikel-α dengan orbital elektron orbital elektron

Interaksi medan elektrostatik antara Interaksi medan elektrostatik antara partikel-α dan elektron orbitapartikel-α dan elektron orbitall dalam dalam atom medium penyerap.atom medium penyerap.

EEnergi partikel alpha bersifat diskrit, nergi partikel alpha bersifat diskrit, partikel alpha hanya dapat mencapai partikel alpha hanya dapat mencapai jarak tertentu dari sumbernya. jarak tertentu dari sumbernya.

Ini dapat diukur dari jarak rataan, yaitu Ini dapat diukur dari jarak rataan, yaitu jarak dari sumber radiasi pada saat jarak dari sumber radiasi pada saat intensitas berkurang setengahnya. intensitas berkurang setengahnya.

Hubungan jarak dengan energi adalah :Hubungan jarak dengan energi adalah :

R = (0,005E + 0,285)ER = (0,005E + 0,285)E3/23/2

R adalah jarak rataan di udara dalam R adalah jarak rataan di udara dalam cm, E adalah energi dalam MeV.cm, E adalah energi dalam MeV.

Radiasi alpha tidak berbahaya bagi Radiasi alpha tidak berbahaya bagi manusia, secara eksternal, karena manusia, secara eksternal, karena lapisan epidermis kulit cukup tebal untuk lapisan epidermis kulit cukup tebal untuk menyeramenyerapp semua radiasi alpha semua radiasi alpha

BBerbahaya bagi manusia adalah jika erbahaya bagi manusia adalah jika isotop pemancar alpha masuk kedalam isotop pemancar alpha masuk kedalam tubuh masuk melalui pencernaan dan tubuh masuk melalui pencernaan dan saluran pernapasan. saluran pernapasan.

EEnergi partikel alpha secara langsung nergi partikel alpha secara langsung dapat mengakibatkan kerusakan local dapat mengakibatkan kerusakan local yang hebat. Selain itu isotop pemancar yang hebat. Selain itu isotop pemancar alpha secara alamiah mempunyai talpha secara alamiah mempunyai t1/21/2

yang panjang.yang panjang.

R (jarak tempuh/range). Jarak tempuh R (jarak tempuh/range). Jarak tempuh partikel alfa dalam udara berkisar partikel alfa dalam udara berkisar antara 2,5 cm hingga 9 cm. dalam antara 2,5 cm hingga 9 cm. dalam media yang lebih rapat jarak media yang lebih rapat jarak tempuhnya semakin pendek.tempuhnya semakin pendek.

Pendeknya jarak tempuh partikel alfa Pendeknya jarak tempuh partikel alfa ditambah dengan ionisasi spesifik ditambah dengan ionisasi spesifik yang tinggi, menyebabkan yang tinggi, menyebabkan pemancar-pemancar partikel alfa pemancar-pemancar partikel alfa merupakan sesuatu yang berbahaya merupakan sesuatu yang berbahaya sekali bagi pernafasan.sekali bagi pernafasan.

Radiasi Partikel Beta Radiasi Partikel Beta (β)(β) Sinar β juga dibelokkan oleh medan Sinar β juga dibelokkan oleh medan

magnet namun arah pembelokannya magnet namun arah pembelokannya berlawanan dengan arah pembelokan berlawanan dengan arah pembelokan sinar alpha, yaitu kea rah kutub positif. sinar alpha, yaitu kea rah kutub positif. Sinar β merupakan partikel dengan Sinar β merupakan partikel dengan muatan listrik -1e dan tidak bermassa. muatan listrik -1e dan tidak bermassa.

Partikel beta dapat bearti Partikel beta dapat bearti negatron/beta negatif (βnegatron/beta negatif (β-1-1) dan ) dan positron/beta positif (βpositron/beta positif (β++) yang ) yang mempunyai massa 1/7300 massa α, mempunyai massa 1/7300 massa α, sehingga massanya dapat diabaikan sehingga massanya dapat diabaikan dalam perhitungan.dalam perhitungan.

Elektron Elektron berberenergi tinggi energi tinggi jangjangkauan kauan penetrasi lebih besar daripada partikel penetrasi lebih besar daripada partikel alfa, tapi masih jauh lebih kecil alfa, tapi masih jauh lebih kecil daripada sinar gamma. Bahaya radiasi daripada sinar gamma. Bahaya radiasi dari beta terbesar jika tertelan.dari beta terbesar jika tertelan.

Untuk pemancaran sinar beta, energi Untuk pemancaran sinar beta, energi peluruhan hampir seluruhnya dibawa peluruhan hampir seluruhnya dibawa oleh partikel beta dalam bentuk energi oleh partikel beta dalam bentuk energi kinetik. kinetik.

Berbeda dengan sinar alpha yang Berbeda dengan sinar alpha yang dipancarkan oleh inti radioaktif dengan dipancarkan oleh inti radioaktif dengan energi diskrit, sinar beta dipancarkan energi diskrit, sinar beta dipancarkan oleh inti radioaktif dengan spectrum oleh inti radioaktif dengan spectrum energi kontinu.energi kontinu.

Apabila positron bertemu dengan Apabila positron bertemu dengan electron yang berkeliaran electron yang berkeliaran disekitarnya, keduanya dapat disekitarnya, keduanya dapat bergabung dan musnah. Proses ini bergabung dan musnah. Proses ini disebut disebut annihilasiannihilasi. Energi yang . Energi yang berasal dari kedua partikel berubah berasal dari kedua partikel berubah menjadi energi gelombang menjadi energi gelombang elektromagnetik.elektromagnetik.

Interaksi medan listrik antara partikel-Interaksi medan listrik antara partikel-β dengan orbital elektron dalam atom β dengan orbital elektron dalam atom bahan penyerap memungkinkan bahan penyerap memungkinkan terjadinya eksitasi dan ionisasi. Kedua terjadinya eksitasi dan ionisasi. Kedua peristiwa tersebut merupakan peristiwa tersebut merupakan mekanisme yang paling sering terjadi. mekanisme yang paling sering terjadi. Namun, interaksi antara partikel beta Namun, interaksi antara partikel beta dengan inti juga dapat terjadi dan dengan inti juga dapat terjadi dan dapat menyebabkan dua hal berikut :dapat menyebabkan dua hal berikut :

Dihasilkannya pasangan ionDihasilkannya pasangan ion Dihasilkannya BrehmsstrahlungDihasilkannya Brehmsstrahlung

Radiasi Partikel Radiasi Partikel Gamma (γ)Gamma (γ) Sinar gamma merupakan radiasi Sinar gamma merupakan radiasi

elektromagnetik yang membawa elektromagnetik yang membawa energi dalam bentuk paket-paket energi dalam bentuk paket-paket yang disebut foton.yang disebut foton.

Oleh sebab itu, seringkali jenis Oleh sebab itu, seringkali jenis radiasi dinamai sebagai radiasi radiasi dinamai sebagai radiasi foton. foton.

Berbeda dengan partikel alpha Berbeda dengan partikel alpha dan partikel beta yang dan partikel beta yang mempunyai jangkauan relative mempunyai jangkauan relative pasti, sehingga energi yang pasti, sehingga energi yang dibawa partikel tersebut dapat dibawa partikel tersebut dapat terserap seluruhnya oleh materi terserap seluruhnya oleh materi dengan ukuran tertentudengan ukuran tertentu