pendahuluan - badan tenaga nuklir nasional
Post on 13-Jan-2022
8 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Prosldlng pertemuan dan Presentasilirniah FWlgslonai Teknls Non PeneUtL 18 Oesember 2006 ISSN :1410 - 5381
UJI KINERJA PERSONAL COMPUTER ANALYZER II ( PCA II)UNTUK PENGUKURAN AKTIVITAS RADIONUKLIDA
PASKA PERBAlKAN
S uk ij 0PTKMR - BAT AN
ABSTRAKUJI KINERJA PERSONAL COMPUTER ANALYZER "II (PC A II) UNTUKPENGUKURAN AKTIVITAS RADIONUKLIDA PASKA PERBAIKAN. Telah
dilakuk:m uj i kinerja Personu/ Computer Analyzer II paska perbaikan yang digunakan
untuk pengukuran aktivitas radionuklida dengan metode spektrometri gamma. Alat inimengalami kerusakan sehingga tidak dapat dioperasikan . Setelah dilakukan pemeriksaan
secara visual maupun secara fisik ditemukan kerusakan pada sirkuit rangkaian jalur
tegangan PCA card putus, sehingga mengakibatkan komputer tidak beroperasi. Setelahjalur diperbaikildisolder alat dapat dioperasikan kembali dengan unjuk kerja sepertisemula.
ABSTRACTPERFORMANCE TEST OF PERSONAL COMPUTER ANALYZER II (PCA II) FOR
THE MEASUREMENT OF RADIONUCLIDE ACTIVITY AFTER REPAIR.
Performance test has been conducted to Personal Computer Analyzer II after reparation is
used for the measurement of radionucIide activity with gamma spectrometry method. This
system appliance experience of damage so that cannot be operated. After examine visually
and physically, the damage found at network circuit of PCA card vultage path, so that
result computer cannot be operated. After the path repaired, appliance can be operated
again with performance like initially.
PENDAHULUAN
Peristiwa radioaktivitas merupakan gejala yang tidak dapat diamati oleh panca
indera kita secara langsung. Untuk mengamati gejala radioaktivitas diperlukan peralatan
detektor. Bahan-bahan radionuklida akan berinteraksi dengan materi detektor. Pada
umumnya ada 3 jenis detektor yang sering digunakan, yaitu detektor isian gas misal
detektor kamar pengion, detektor sintilasi misal detektor NaI(TI) dan detektor
semikonduktor misal detektor HPGe. Detektor yang akan digunakail untuk mengukur
aktivitas suatu radionuklida disesuaikan dengan tujuan pengukuran. Beberapa hal yang
harus diperhatikan dalam pengukuran aktivitas suatu radionuklida adalah karakteristik dari
393
ProsldlnU Portemuan daD PreseDtaslllmlah Funuslonal Tekn/s Non PeneDtl18 De_or 2006 ISSN :1410 - 5381
radionuklida terse but yang meliputi skema peluruhan, mode peluruhan, waktu paro, energi
yang dimiliki dan intensitas (yield). Salahsatu cara atau metode pengukuran aktivitas
adalah dengan spektrometri gamma.
Spektrometri gamma adalah cara untuk mengukur aktivitas radionuklida dengan
menganalisa spektrum gamma yang ditimbulkan akibat interaksi radionuklida dengan
materi detektor. Perangkat yang sering digunakan adalah sistem pencacah spektrometer
gamma dengan detektor NaI(Tl) dan HPGe. Hasil inter<,tksi sinal' gamma suatu
radionuklida dengan materi detektor akan menghasilkan sinyal pulsa. Tinggi pulsa yang
dihasilkan oleh interaksi tersebut berhubungan dengan tenaga gamma yang mengenai
detektor. Pulsa-pulsa yang dihasilkan dianalisa secara elektronik dengan sistem peralatan
pencacah berupa perangkat spektrometer gamma.
Perangkat spektrometer gamma meliputi: detektor penguat awal (preamplifier),
amplifier, penganalisa sa luran ganda (multi channel analyzer) dan pengolah data. Pulsa
yang keluar detektor dikuatkan olehpreamplifier selanjutnya dikuatkan lagi oleh amplifier.
Kemudian setelah mengalami penguatan pulsa tersebut dialamatkan pad a memori ke dalam
salllr-salur (channel) pada multi channel analyzer . Pada multi channel analyzer ini
menggllnakan software produksi Nucleus Personal Computer Analizer II (PCA II) dim ana
dilakukan analisa pembentllkan pu!sa menllrut tinggi pulsa yang dihasilkan. Pad a analisa
pembentllkan plllsa, dihasilkan spektrum sinal' gamma sesuai dengan energi [oton dari
radionllklida.
Pad a makalah ini dibahas mengenai pengujian kinerja perangkat Illnak (software)
PCA II setelah diadakan perbaikan dengan cara melakllkan pengujian sirkuit rangkaian
(PCB) card PCA II. Pengllj ian dilakllkan dengan cara melakllkan pengllkuran aktivitas
radionllklida standar Cs-137 Amersham serta menganalisa tampilan spektrum yang
dihasilkannya.
DASAR TEORI
Gejala radioaktivitas merupakan gejala perllbahan secara spontan dari lInsllr yang
tidak stabil menjadi lInsur yang stabil yang disertai radiasi berllpa zarah atall gelombang
elektromagnetik. Gejala ini b~rhubllngan erat dengan metode spektrometri gamma. Pad a
spektrometri gamma pembentukan spektrum sinal' gamma merupakan hasil interaksi antara
sinal' gamma dengan materi detektor. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada peristiwa
ini adalah gejala dan mekanisme yang terjadi pada proses interaksi sinal' gamma dengan
394
Prosldlng Portomuan liaR PrasaRiaslllmlah FWlDsloRaIToknls NORPaRaUil19 Dosamber 2006 ISSN :1410 - 5381
materi. sinar gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang merupakan
paket-paket tenaga atall disebut dengan foton gamma. Apabila berinteraksi dengan materi
maka tenaganya akan diserahkan pada atom-atom materi yang dilaluinya. Interaksi terse but
melalui tiga proses pada spektrometri gamma, yaitll efek fotolistrik, hamburan compton
dan efek produksi pasangan.
Dalam sistem pencacah spektrometri gamma memerlukan perangkat-perangkat
elektronik yang disebut perangkat spektrometer gamma. Pa~~ perangkat spektrometer
gamma beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah perangkat sistem elektronik, analisa
tinggi pulsa yang dihasilkan, bagaimana pembentukan sinyal pulsa dan penganalisa salur
ganda (multi channel analyzer). Perangkat sistem elektronik meliputi detektor yang
digunakan untuk pengukuran aktivitas radionuklida, tegangan tinggi yang digunakan ( high
voltage supply HVS ), penguat awal (preamplifier), pengllat (amplifier) dan unit
pengolahan data. Sedangkan perangkat memori lIntlik memilah-milah pllIsa-pulsa menurut
tinggi pulsa yang dihasilkan adalah perangkat penganalisa salur ganda atall multi channel
analyzer.
Posisi penguat awal berada di antara detektor dan penguat ( amplifier). Fungsi dari
alat ini adalah melakukan amplifikasi awal terhadap sinyal pulsa , menyesuaikan
impedansi luaran detektor dengan kabel sinyal masukan ke amplifier, merubah muatan
menjadi tegangan pada pulsa luaran detektor dan meminimisasi adanya derau (noize). Pad a
preamplifier pulsa luaran detektor telah dillbah dari pulsa muatan ke pliisa tegangan yang
selanjutnya sebagai masllkan ke amplifier. Pada amplifier pulsa dipertinggi sampai
mencapai amplitudo. Kemampllan suatu amplifier lIntlik memperkllat pliisa disebut gain.
Fungsi yang mendasar pada amplifier adalah memberi bentuk pulsa luaran yang ditentukan
oleh pertimbangan sinyal derau dan kemampuan penganalisa tinggi pliisa.
Pada analisa tinggi pulsa, pulsa yamg dihasilkan dui interaksi sinar gamma dengan
detektor akan diperkuat oleh preamplifier yang kemudian diperkuat oleh amplifier. Pulsa
hasil penguatan kemudian dipilah-pilah menurut tingginya pulsa. Pad a peralatan pemilah
ini mempumyai banyak memori yang dinyatakan dalam channel. Perangkat ini dinamakan
penganalisa salur ganda atau multi channel analyzer yang menyatakan energi . Hasilnya
dapat dilihat dengan unit pencetak data (printer) berupa spektrum energi sinar gamma.
Sistem pembentukan spektrllm tersebllt disebllt analisa tinggi Pliisa
Sedangkan pada peristiwa pembentllkan plilsa (pulse shaping), pulsa yang
dihasilkan detektor tergantung dari waktu timblll (rise time) dan amplitudo dimana pulsa
395
Prosldlng Pertemu311 dan Presentasl IImIah Funuslonal Teknls Non PeneUtL 19 Desember 2006 ISSN :1410·5381
tersebut mempunyai rise time yang sangat singkat dan akan turun secara perlahan-lahan.
Hal yang perIu diperhatikan pada peristiwa pembentukan pulsa ini adalah gejala pile up.
Gejala ini timbul sebagai akibat apabila slImber radionllklida mempunyai aktivitas sinar
gamma agak besar sehingga terjadi pllisa yang satll akan tumpang tindih dengan pulsa
yang lain dan mengakibatkan perubahan tinggi pulsa. Hal ini harus dicegah dengan
memakai rangkaian pendiferensiaI.
Pulsa hasil penguatan amplifier kemudian masuk ke perangkat penganalisa tinggi
pulsa. Perangkat ini dalam bentuk penganalisa salur ganda. Pada perangkat penganalisa
salur ganda merupakan gabllngan dari penganalisa salur tunggal. lumlah channel pada
perangkat ini dapat diatur dari 512, 1.024, 2.048, 4.096, 8.192 salur pada pencacahan. Pad a
masing-masing salur pencacahan terdiri dari satu penganalisa salur tunggal. Perangkat
penganalisa salur ganda terdiri dari satu unit memori dan satu unit analog to digital
converter ( ADC ). Pada penganalisa salur ganda ini biasanya menggunakan software
khusus sebagai sarana penunjang dalam mengidentifikasi suatu sumber radionuklida dalam
pengllkuran aktivitas.
TATA KERJA
Peralatan dan ballan :
• Radionuklida standar Cs-137 Am~rsham
•Detektor Sintil;asi NaI(TI)
•HVS TC 244
•Osci lloscope
•Komputer + printer
•Software PCA II
•
Multimeter Sanwa C 506
•Tool Kits
•
Contac Cleaner
•Kaca pembesar
•
Sedotan timah
Pengujian sirkuit rangkaian ( PCB) card PCA II
1. Dipasang PCA - II Card kedalam slot komputer.
2. Dirangkai jumper - jumper PCA - II Card dengan TC 244 ( Rear Panel)
396
IJrosJdlnoPsrtemuan dan Presontasl UmlahFWIOsionaiTuknls NonponeUtl18 Dasernbor2006 ISSN:1410• 6381iiiiiiiiiiiiOiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii •••• i;;;;;;;;iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
3. Dihidupkan komputer.
4. Diaktitkan Software PCA - II
Pengukuran aktivitas radionukJida standar
1. Dirangkai sistem pencacah spektrometer gamma dengan detektor NaI(TI).
2. Diaktifkan software PCA II.
3. Diaktitkan sistem elektornik seperti, HYS, Amplifier dan ,pecetak data.
4. Dinaikkan HYS sesuai dengan tegangan operasional detektor NaI(TI).
5. Diletakkan sumber radionuklida bentuk titik (point sOl/rce) Cs-I37 di atas detektor
dengan memakai penyangga sumber.
6. Disetel waktu pencacahan sumber radionuklida Cs-I37 Amersham selama 90
men it.
7. Dibersihkan layar tampilan spektrum.
8. Dimulai pencacahan.
9. Setelah pencacahan selesai sesllai dengan lama waktu pencacahan kemudian
membatasi puncak (peak) yang dianalisa region of interest (ROl).
10. Dicatat nomer salur pad a batas kiri puncak dan batas kanan puncak
11. Dicetak tampilan spektrum sumber standar Cs- 137 Amersham yang dicacah.
12. Diulangi pencacahan sampai 8 kali dengan kondisi pencacahan sarna.
Analisa Spektrum
Menganalisa tampilan spektnrm apakah sudah memenuhi gal/sian spektrum dan
kestabilan pencacahan dengan menganalisa adanya pergeseran nomer salur (channel)
dalam setiap ulangan pencacahan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian sirkuit rangkaian (PCB) card PCA II
Pada pengujian ini dapat dijelaskan bahwa sistem pencacah spektrometri gamma
terdapat rangkaian analog to digital converter (ADC). Pengujian dilakukan dengan
menggunakan amplifier. Pada keadaan awal, pulsa akan masuk pad a MCA yang kemudian
dilewatkan pada rangkaian ADC. Pada ADC ini dapat diamati bahwa rangkaian ini secara
normal merubah pulsa yang mas uk menjadi bilangan numerik yang sebanding dengan
tinggi pulsa dan tegangan pulsa. Selain itu juga dapat diamati bahwa bilangan ini
397
ProsIdInO Portomuan dan Prasantasl Umlah FWIIIslnnaI Tskllls Non PeneUtL 19 Oesembor 2006 ISSN :141) . 5381
merupakan alamat memori atau nomor salur sehingga tiap satu pulsa dengan tinggi tertentu
akan menambah jumlah cacahan pada satu nomor salur tertentu pula sehingga sesuai
dengan tinggi pulsa tersebut. Apabila pad a waktu tertentu dilakukan pencacahan sumber
radionuklida maka dapat diamati bahwa memori pada MCA akan bcrisi bilangan yang
sesuai dengan cacahan pulsa pada tinggi tertentu. Hal ini dapat dilihat pada spektrum
gamma pad a layar monitor.
Pcngukuran aktivitas radionuklida standar
Pada penguj ian ini dilakukan pengukuran aktivitas radionuklida standar Cs-137
. Amersham dengam sistem pencacah detektor sintilasi NaI(Tl). Sumber standar
radionuklida Cs- 137 Amersham ditunjukkan pad a gambar 1. Hasil pencacahan berupa
cacahan per detik (cps). Hal yang perlu diperhatikan adalah masalah cek kestabilan dalam
pengukuran tersebut. Pencacahan dilakukan secara berulang kali pengllkuran dan pada
tiap-tiap pengukuran diperlllkan waktu pencacahan seIama 900 dclik dengan 8 kali
ulangan. Dari hasil ini diamati mengenai pergeseran channel dari peak-peak ( energi
energi) yang dianalisa (RO! region of interest).
Gambar I. Sumber standar Cs-13 7 Amersham
Data pengujian kestabilan pengukuran aktivitas radionllklida dengan sumber standar Cs
137 Amersham menggunakan software PCA II setelah dilakukan perbaikan ditunjukkan
pada tabel I.
398
ProsidinO portonwan dan Prasantasl Umlah FIDIOSlonal Teknls Non PoneDtL 10 Oosombor 2006 ISSN :1411- 6381
Tabel1. Data pengujian kestabilan pengukuran aktivitas radionuklida Cs-137 Amersham
No. NOM OR SALURENERGICPS
BAT AS KIRI
BAT AS KANAN(ke V)
1.
154 39366].23404.813 ± 0,17%
2.
]54 393661.23408.472 ± 0,17%
3.
154 393661.23400.911 ± 0,17%
4.
154 39366] .23392.604 ± 0,17%
5.
154 393661.2340].344 ± 0,17%
6.
]54 39366] .23389.960 ± 0,17%
7.
154 39366].23392.177 ± 0,17%
8.
154 39366] .23393.879 ± 0,17%
Analisa tampilan spektrum yang dihasilkan
Analisa terhadap tampilan spektrum yang dihasilkan, dapat diamati bahwa
spektrum yang dihasilkan oleh penganalisa salur ganda MCA dapat lebih cepat dari pada
yang dihasilkan oleh penganalisa salur tunggal. Karena untuk membuat spektrum sinal'
gamma dengan menggunakan perangkat penganalisa salur tunggal diperlukan pengukuran
berulang-ulang dengan jalan memvariasi window ( batas bawah batas atas tegangan sinyal
input ), sehingga akan memerlukan waktu yang lama. Spektrum sinal' gamma sum bel'
standar rad ionukl ida Cs-] 37 Amersham hasi I penguj ian dengan melode spektrometri
gamma menggunakan software PCA 11hasil perbaikan ditunjukkan pada lall1piran 1.
KESIMPULAN
1. Setelah jalur tegangan PCA II yang retak/putus diperbaiki dan mcnginstall ulang
program PCA II maka alat tersebut dapat dioperasikan kembali.
2. Setelah dilakukan pengujian kestabilan pengukuran maka dapat dinyatakan bahwa
sistem pencacah spektrometer gamma detektor NaI(Tl) masih baik dengan
kesalahan dibawah 1%.
399
ProsllllnO pertmnuan dan Presonlasillmiah FWlOsJonalTaknls Non PanaOlt 19 Oasember 2008
DAFT AR PUST AKA
ISSN:1410·5381
I. Nicholas Tsoulfanidis, Measurement and Detection of Radiation , University of
Missouri - Roll 1983.
2. Excellence in Nuclear Instrumentation.
3. Radionuclide Transformations, Volume I I- I3 - 1983 ( ICRP Publication 38 ).
4. A Hand Book of Radioactivity Measurement Procedures (NCRP Report No.38).
5. Nucleus Personal Computer Analyzer II Operating Instructions April 1990.
400
Pros/ding Partomuan dan Prosanlas/llrnJah Fungslona/ Taknls Non PaneUlt 19 DasembBr 2006
LAMPlRAN 1.
ISSN :1410 - 5381
i:p!' 18, ,tW~ i~t-:t
:?;/,;e:~H p~ ,~~_·_·_·····-Ir;::~I•• :,.,,' hN .'<I~
'J<.qtl,,~, U:! l:i~Node: I'IIA ~ =:::fT ' • J ' ftl . --·1~':r•. 11,11:
: Scale: t;4K
~CI'QllP: fillI; Jioj tto: 1ili.." h-1001. 1111
iwin: 8192
IOffs:at: B
!Ade; Add
IDi:;pla9: 1821
iWerli\p: OffIIClm: 331
;Cl';.: ,m~
,~ l;·~\ rCAp 1 T :.. .. - - - --, -~ ---, ._-~- ~
2''',1B '" '" 18. 'l
! ffl~!1t; ~Ijjj tl apse/]. 'Ji1!1 iiP,.11: 9~3; RO! !ut: 3646183 ! 1918 !!OJ ~t: 3e5Bb/,3 ± 5251
PN C'TRD ('!In F\IIllM Chn Net .oI,rt~tl Ruckgrnd Net CIS !'iErr01 255.69 56.06 3050fi23 598160 3389.581 O.1~
401
top related