Download PENGUKURAN LEVEL FLUIDA DALAM BEJANA MENGGUNAKAN DETEKTOR GEIGER MULLER and more Study notes Nuclear Engineering in PDF only on Docsity!
LAPORAN PRAKTIKUM
DETEKSI DAN PENGUKURAN RADIASI
SEMESTER 4, TAHUN AKADEMIK 2016/
PRAKTIKUM PERCOBAAN 07-
TENTANG PENGUKURAN LEVEL FLUIDA DALAM BEJANA
MENGGUNAKAN DETEKTOR GEIGER-MÜLLER
ASISTEN PENGAMPU : ALIFIA RAHMAWATI
TANGGAL PRAKTIKUM : 19 APRIL 2017 KELOMPOK PRAKTIKUM : O
OLEH : FEBRIAN KACHINA NIM : 15/385276/TK/
PARTNE
R
: AYUSTA DEA NOVALINA NIM : 15/379084/TK/
LABORATORIUM TEKNOLOGI ENERGI NUKLIR
DEPARTEMEN TEKNIK NUKLIR DAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat melaksanakan sebuah praktikum dan
menyelesaikannya dengan baik hingga menjadi sebuah laporan resmi praktikum Deteksi dan
Pengukuran Radiasi.
Dengan terselesainya laporan resmi praktikum ini, maka tidak lupa kami
mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang terlibat dalam penyusunan
laporan ini, khususnya kepada :
1. Kepada Bapak Dr. Ir. Agus Budhie Wijatna, MSi. selaku dosen pengampu kami.
2. Kepada orang tua yang selalu mendoakan kelancaran kuliah kami.
3. Dan para asisten laboratorium “DPR” serta teman-teman yang saling membantu dalam
menyelesaikan laporan resmi praktikum ini.
Meskipun saya berharap isi dari laporan praktikum saya ini bebas dari kekurangan
dan kesalahan, namun selalu ada yang kurang. Oleh karena itu, saya mengharapkan kritik dan
saran yang membangun agar tugas makalah praktikum kimia ini dapat lebih baik lagi.
Akhir kata saya mengucapkan terimakasih, semoga hasil laporan praktikum saya ini
bermanfaat.
Yogyakarta, 23 April 2017
Penyusun
- KATA PENGANTAR...................................................................................................
- Abstrak....................................................................................................................
- Bab 1. Pengantar.........................................................................................................
- I. Latar Belakang
- II. Dasar Teori
- III. Tinjauan Pustaka
- Bab 2. Pelaksanaan....................................................................................................
- I. Alat dan Bahan
- II. Skema Alat
- III. Langkah Percobaan
- Bab 3. Hasil dan Pembahasan.......................................................................................
- I. Hasil Praktikum
- II. Pembahasan dan Aplikasi Konsep Atenuasi di Bidang Praktik
- Bab. 4 Kesimpulan dan Saran.......................................................................................
- I. Kesimpulan
- II. Saran
- Bibliography............................................................................................................
- Fig 1-1. Schematic Sketch and simplified diagram of a Geiger counter ...................................... Table Of Figures
- Fig 1-2. A typical Geiger-Müller counter characteristic .........................................................
- Gambar 1 s/d 7 Gambar Alat dan Bahan........................................................................
- Skema 1. Konfigurasi Alat...................................................................................
- Tabel 7 - 1 Tegangan Optimum....................................................................................
- Tabel 8 - 1 Cacah Background
- Tabel 8 - 2 Koefisien Atenuasi Udara..............................................................................
- Tabel 8 - 3 Koefisien Atenuasi Kaca...............................................................................
- Tabel 8 - 4 Koefisien Atenuasi Air.................................................................................
- Tabel 8 - 5 Pengukuran Ketinggian Fluida.......................................................................
- Grafik 3 - 1 Koefisien Atenuasi Udara...........................................................................
- Grafik 3 - 2 Koefisien Atenuasi Kaca.............................................................................
- Grafik 3 - 3 Koefisien Atenuasi Air..............................................................................
1. Detektor Isian Gas
2. Detektor Sintilasi
3. Detektor Semikonduktor
Detektor Geiger-Müller atau GM yang digunakan pada percobaan ini merupakan contoh
dari detektor dengan isian gas. Detektor GM dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi
alpha, beta dan gamma.
Fig 1- SEQ Fig_1- * ARABIC 1. Schematic Sketch and simplified diagram of a Geiger
counter
Karakteristik dari detektor Geiger-Müller ditunjukan pada Fig. 3. dimana terdapat grafik
antara jumlah cacah per menit, ketika dalam suatu medan radiasi yang konstan, dengan
tegangan yang diberikan ke tabung GM. A menunjukkan bahwa dibawah dari A tidak ada
cacah yang dihitung. Daerah A-B adalah daerah dimana partikel berenergi tinggi akan
dihitung sedangkan yang berenergi rendah akan hilang ( tidak dihitung ). Ketika
mendekati titik C , beberapa partikel berenergi rendah akan dihitung. Pada saat berada di
range C-D, setiap partikel yang masuk ke dalam tabung pencacah akan dihitung. Pada
daerah ini medan listrik sangat kuat sehingga satu pasang elektron-ion cukup untuk
menyebabkan terjadinya avalanche. Avalanche atau proses ionisasi berantai adalah
regenerasi pasangan ion tadi akibat kelebihan tenaga setelah bertumbukan dengan atom-
atom gas dalam tabung. Ada kalanya avalanche terjadi karena radiasi dari luar sehingga
diperlukan sejumlah gas yang dapat meredam radiasi luar ini sehingga halogen dipakai.
Daerah C-D sering disebut sebagai plateau. Di atas titik D atau daerah D-E, disebut
sebagai daerah breakdown, dimana cacah sumber naik secara drastis. Hal ini disebabkan
karena proses ionisasi berantai yang berlangsung terus-menerus. Hal ini dapat
menyebabkan kerusakan pada tabung Geiger-Müller sekaligus memperpendek umur
Geiger-Müller.
Fig 1- SEQ Fig_1- * ARABIC 2. A typical Geiger-Müller counter characteristic
Tabung Geiger-Müller , yang diisi dengan gas berupa metana, atau campuran Argon dan
alkohol, atau gas halogen [1, p. 555].
Sebuah pulsa besar terbentuk ketika sejumlah kecil ionisasi disebabkan oleh partikel atau
foton tidak bergantung pada jumlah awal ionisasi. Hal ini terbentuk oleh avalanche karena
ion dan elektron yang dipercepat oleh voltase elektroda tinggi menghasilkan lebih banyak
generasi ion baru. Pulsa tersebut harus dipadamkan, baik dengan gas counter
( dipadamkan sendiri ), atau secara eksternal oleh sirkuit elektronik. Setelah pulsa tersebut,
high voltage di counter harus dibentuk kembali. Periode sensitif antara pulsa dan
pembentukan kembali sensitivitas disebut waktu mati. Berikut adalah cara kerja dari
detektor GM :
Saat radiasi memasuki tabung maka bisa mengionisasi gas. Ion-ion (dan elektron) tertarik
pada elektroda dan arus listrik atau pulsa dihasilkan. Scaler/counter menghitung pulsa
tersebut, dan memperoleh "hitungan" satu setiap kali radiasi mengionisasi gas. Aparatus
( alat ) terdiri dari dua bagian, tabung dan counter (+ power supply ). Tabung Geiger-
Müller biasanya berbentuk silindris, dengan kawat di bagian tengahnya. Counter (+ power
supply ) memiliki kontrol tegangan dan pilihan timer. Tegangan tinggi terbentuk di silinder
dan kawat. Ketika radiasi pengion seperti partikel alfa, beta atau gamma memasuki
tabung, ia dapat mengionisasi beberapa molekul gas di dalam tabung. Dari atom
terionisasi ini, sebuah elektron tereksitasi dari atom hingga keluar menjadi elektron bebas,
dan atom yang tersisa bermuatan positif. Tegangan tinggi di tabung menghasilkan medan
listrik di dalam tabung. Elektron yang keluar dari atom tertarik ke katoda, dan ion
bermuatan positif tertarik pada anoda. Ini menghasilkan pulsa arus pada kabel yang
menghubungkan elektroda, dan pulsa ini dihitung. Setelah pulsa dihitung, ion bermuatan
dinetralkan, dan penghitung Geiger siap untuk merekam denyut nadi lain. Agar tabung
Dengan neutron yang berenergi kurang dari 500 keV, terjadi hamburan elastis dan
tangkapan neutron, reaksi seperti ini memperlihatkan hamburan elastis dan tangkapan
resonansi terhadap energi spesifik. Bila energi neutron kecil, probabilitas tangkapan
berbanding terbalik dengan kecepatan neutron yaitu 1 /v (hukum 1 / v). Dengan neutron
yang mempunyai energi sekitar 500 keV hingga 10 MeV, selain hamburan elastis dan
tangkapan elektron, dapat juga terjadi hamburan inelastis dan transformasi inti.
Dengan energi sekitar 10 MeV hingga 50 MeV, mungkin terjadi pancaran lebih dari 2
partikel. Akibat hamburan elastis, sebagian energi neutron dapat dipindahkan menjadi
energi inti atom. Semakin kecil massa inti atom, maka semakin besar energi neutron
yang hilang akibat tumbukan. Berdasarkan hal ini, inti atom hidrogen dapat
menurunkan energi neutron secara efisien karena massanya sama. [4]
3. Interaksi partikel bermuatan dengan materi
i. Interaksi Coulomb dengan elektron orbital
Untuk partikel bermuatan ze pada jarak r terhadap elektron, maka gaya coulomb
yang ditimbulkan berbanding lurus dengan (ze 2 /r^2 ), sehingga dengan gaya coulomb
ini memungkinkan transfer energi dari partikel yang bergerak ke elektron
orbitalyang mengakibatkan proses ionisasi atau elektron tereksitasi.
ii. Pembentukan sinar abar
Sinar abar atau bremsstrachlung adalah sinar-X yang terjadi terjadi karena
pelambatan partikel bermuatan yang melewati medan inti akibat gaya coulomb.
Ketika elektron tereksitasi atau terionisasi, menyebabkan adanya posisi elektron
yang kosong di kulit yang lebih dalam. Sehingga menyebabkan adanya elektron
yang mengalami dieksitasi dengan memancarkan sejumlah energi yaitu sinar abar.
iii. Daya henti
Berkurangnya energi kinetik partikel bermuatan persatuan panjang lintasan dalam
suatu medium. Berkurangnya energi kinetik tersebut terjadi dengan 2 cara, yaitu
perpindahan energi kinetik partikel bermuatan untuk proses ionisasi/eksitasi dan
pembentukan sinar abar.
iv. Hamburan partikel beta
Hamburan partikel b disebabkan oleh interaksinya dengan inti atom atau elektron
orbital materi. Untuk memperkecil hamburan digunakan materi dengan nomor atom
yang kecil. Pada pengukuran radioaktivitas radiasi b, dapat terjadi hamburan
radiasi b oleh materi pendukung sumber. Peristiwa ini disebut hamburan balik dan
akan mempengaruhi hasil pengukuran. Besarnya hamburan balik bergantung pada
nomor atom dan tebal materi penghambur, makin tebal materi hamburan balik
makin besar, sampai mencapai nilai konstan, dan disebut hamburan balik jenuh.
Koefisien hamburan balik berubah berdasarkan nomor atom dan tebal materi
pendukung, energi radiasi b, dan faktor lain. Jika materi cukup tebal, maka nilai
koefisiennya konstan, hal ini disebut koefisien hamburan balik jenuh [4].
III. Tinjauan Pustaka
Referensi yang digunakan adalah laporan pratikum dengan judul “ Penentuan Koefisien
Serapa Sinar Gamma dan Tebal Paruh Lead dan Polythylene Menggunakan Isotop Cs-
dengan Multi Channel Analyzer ” yang disusun oleh Rudi Susanto. Tujuan dari
dilakukannya praktikum tersebut adalah untuk menentukan koefisien serapan sinar gamma
dan tebal paruh dari bahan lead dan polyethylene menggunakan detektor MCA dengan
isotop yang digunakan adalah Cs-137. Dari percobaan ini, diperoleh kesimpulan yaitu :
1. Intensitas sinar gamma mengalami penurunan setelah melewati material.
2. Besarnya koefisien serapan sinar gamma terhadap suatu material, berbanding terbalik
dengan tebal paro dari material tersebut.
3. Lead lebih baik dari Polyethylene sebagai penyerap sinar gamma.
4. Nilai koefisien serapan sinar gamma lead sebesar (0,9833 )cm-1.
5. Nilai dari tebal paroh lead sebagai bahan penyerap sebesar (0,70477 ) cm.
6. Harga koefisien serapan sinar gamma polyethylene adalah (0,0127 ) cm-1.
7. Nilai tebal paroh polyethylene sebesar (54,5669 ) cm. [5]
Mikrometer Sekrup
Bejana air
Mistar
Gambar SEQ Gambar * ARABIC 1 s/d 7. Gambar Alat dan Bahan
II. Skema Alat
Skema SEQ Skema * ARABIC 1. Konfigurasi Alat
III. Langkah Percobaan
DPR-07 Menentukan Daerah Operasi GM
Menyusun Mulai
peralatan
percobaan
seperti
gambar tanpa
Meletakkan
sumber
radioaktif
pada jarak
0cm dari
Mengatur
timer menjadi
600 detik dan
memulai
pencacahan
Menaikkan
tegangan HV
hingga
tercatat
adanya
Mengatur kembali timer untuk selang waktu 5 detik
MenaikkanSelesai tegangan HV secara bertahap dengan selang
DPR-08 Menentukan Ketinggian Level Fluida
Instruksi Umum
Menset Mulai HV
pada daerah
kerja GM
Mengatur
timer menjadi
5 detik
Mencacah
radiasi
background dan mengambil
Mencacah radiasi untuk masing-masing materi dan mengambil
Selesai
Menentukan Koefisien Atenuasi Kaca
Menentukan Koefisien Atenuasi Air
Mencacah Mulai
sumber
dengan posisi
menempel
pada kaca
Memvariasik
an tebal kaca
untuk
mendapatkan
5 data
Membuat
grafik
hubungan
antara
intensitas
Menentukan
koefisien
atenuasi kaca
MencacahSelesaiMulai
sumber
dengan posisi
detektor
mendekati
Memvariasik
an ketinggian
air untuk
mendapatkan
5 data
Membuat
grafik
hubungan
antara
intensitas
Menentukan
koefisien
atenuasi air
Selesai
Menentukan Ketinggian Air
Memasukkan Mulai
air ke dalam
bejana
dengan
ketinggian
Mencacah
sumber
dengan posisi
detektor
mendekati
Mengukur
tebal kaca
pada bagian
bawah bejana
Mengukur
tinggi sumber
dari air dan
jarak antara
bagian bawah
Membentuk
persamaan
untuk
menentukan
ketinggian air
MenentukanSelesai
ketinggian air
dari
persamaan
dan
HV Threshold 840 HV Breakdown
HV Optimum 1092
Tabel 7 - SEQ Tabel_7_-_ * ARABIC 1 Tegangan Optimum
HV (Volt) 1092 Waktu Cacah (s) 5 Cacah Background 2 4 3 1 2 Cacah Rerata 2. Standar Deviasi 0. Limit Deteksi ( LD ) 2.
Tabel 8 - SEQ Tabel_3_- * ARABIC 1 Cacah Background
Atenuasi Udara No Jarak ( cm )
Rerata Detektor Rerata Sumber Error Detektor Error Sumber ln(Io/I)
0 0 1164.6000 1162.2000 15.2617 0.2890 0. 1 5 112.8000 110.4000 4.7497 0.2917 2. 2 10 45.2000 42.8000 3.0067 0.2962 3. 3 15 23.6000 21.2000 2.1726 0.3030 4.
Error Cacah Rerata 5.2733 Rerata Cacah Rerata 194. Error Perhitungan Jarak 1.4639 Rerata Perhitungan Tebal 15. Rasio Error Koefisien Atenuasi 0.1013 Koefisien Atenuasi Kaca 0.
Tabel 8 - SEQ Tabel_3_- * ARABIC 2 Koefisien Atenuasi Udara
Atenuasi Kaca No Tebal (cm) Rerata Detektor Rerata Sumber Error Detektor Error Sumber ln(Io/I) 1 0.430 272.2000 269.8000 7.3783 0.2899 1. 2 0.850 204.6000 202.2000 6.3969 0.2904 1. 3 1.269 157.0000 154.6000 5.6036 0.2909 2. 4 1.508 136.8000 134.4000 5.2307 0.2912 2. 5 1.745 114.0000 111.6000 4.7749 0.2917 2. 6 1.981 89.0000 86.6000 4.2190 0.2925 2. Error Cacah Rerata 4.7789 Rerata Cacah Rerata 159. Error Perhitungan Jarak 0.4305 Rerata Perhitungan Tebal 1. Rasio Error Koefisien Atenuasi 0.3332 Koefisien Atenuasi Kaca 1.
Tabel 8 - SEQ Tabel_3_- * ARABIC 3 Koefisien Atenuasi Kaca
Atenuasi Air No Tebal Udara ( cm )
Tinggi Air (cm)
Rerata Detektor
Rerata Sumber
Error Detektor
Error Sumber ln(Io/I) y
1 14.1 2 15.6000 13.2000 1.7664 0.3101 4.4779 1. 2 12.6 3.5 14.4000 12.0000 1.6971 0.3118 4.5732 1. 3 11.1 5 12.6000 10.2000 1.5875 0.3150 4.7357 2. 4 9.6 6.5 11.8000 9.4000 1.5362 0.3167 4.8174 2. 5 8.1 8 9.4000 7.0000 1.3711 0.3234 5.1122 3. 6 6.6 9.5 8.6000 6.2000 1.3115 0.3265 5.2335 3. Error Cacah Rerata 1.6111 Rerata Cacah Rerata 9. Error Perhitungan Tebal Udara 1.3134 Rerata Perhitungan Tebal Udara 10. Error Perhitungan Tinggi Air 0.9789 Rerata Perhitungan Tinggi Air 5. Error Tebal Kaca 0.1581 Tebal Kaca 0. Rasio Error Koefisien Atenuasi 1.0881 Koefisien Atenuasi Air 0.
Tabel 8 - SEQ Tabel_3_- * ARABIC 4 Koefisien Atenuasi Air
Pengukuran Ketinggian Fluida dalam Bejana Tebal Udara(cm) Tebal Kaca (cm) Tinggi Air Real (cm) Cacah Ket 10.90 0.15 4.00 17 15 15 12 12 Error Cacah Rerata 1.6852 Rerata Cacah 14.
