laporan praktikum geiger muller Id
LAPORAN FISIKA EKSPERIMENTAL II
Percobaan :
DETEKTOR GEIGER MULLER
Pelaksanaan Praktikum
Hari: Selasa
Tanggal : 8 September 2015
Oleh :
Inda Rahmawati
NIM. 081311333078
Anggota Kelompok :
1. Ayu Martiningsih
2. M. Patricia R.
(081311333048)
(081311333057)
Dosen Pembimbing : 1. Drs. R. Arief Wibowo, M.Si
2. Khusnul Ain, S.T., M.Si
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
Jam ke : 11-12
Percobaan Detektor Geiger Muller
1
Inda Rahmawati (081311333078), 2Ayu Martiningsih (081311333048), 3M. Patricia R.
(081311333057)
Laboratorium Fisika Radiasi Departemen Fisika
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Surabaya
ABSTRAK
Telah dilakukan percobaan detektor Geiger Muller dengan tujuan untuk mempelajari cara
kerja detektor Geiger Muller pada pencacahan radiasi nuklir, menentukan resolving time
detektor Geiger Muller dan mempelajari watak statistik dari pencacahan radiasi nuklir. Alat
dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu detektor Geiger Muller, sistem deteksi
radiasi dan sumber radioaktif seperti Cs-137, dan Co-60. Dari percobaan yang telah
dilakukan diperoleh grafik distribusi statistik latar dan sumber Cs-137. Selain itu, diperoleh
hasil resolving time sistem pencacah dari sumber Co-60 dan Cs-137 sebesar
τ =τ =( 0,00778± 0,002364 ) s . Selain itu, diperoleh laju cacah sesungguhnya untuk sumber
Co-60 sebesar 7,66 cacahan/s, sumber Cs-137 sebesar 316,69 cacahan/s dan kedua sumber
Co-60 dan Cs-137 sebesar 124,38 cacahan/s.
Kata kunci: detektor Geiger Muller, Cs-137, Co-60, resolving time, sumber radioaktif
1.
Dasar Teori
1.1 Prinsip kerja detektor Geiger Muller
Salah satu detektor yang digunakan untuk mengukur cacah radiasi nuklir
adalah detektor Geiger Muller. Detektor ini berbentuk tabung yang bagian dalamnya
dilampisi logam. Logam ini berfungsi sebagai anoda. Antara anoda dan katoda
dipasang tegangan tinggi. Tabung ini berisi gas mulia (Argon) dan gas quenching
(Halogen).
Jika ada radiasi pengion masuk ke dalam tabung, maka atom gas di dalam
tabung akan mengalami proses eksitasi ataupun ionisasi primer membentuk
sejumlah pasangan ion positif dan elektron. Jika tegangan V yang terpasang antara
anoda dan katoda rendah, maka pasangan ion tersebut akan membentuk atom
semula. Namun, jika tegangan V cukup tinggi akan menyebabkan ion positif
bergerak ke arah katoda dan elektron bergerak ke arah anoda dengan kecepatan yang
lebih besar daripada kecepatan ion positif tersebut sehingga akan menimbulkan
pulsa. Tinggi pulsa ditentukan oleh jumlah elektron yang dapat mencapai anoda.
Avalanche terjadi jika tenaga gerak elektron cukup besar dan akan mampu
untuk mengionisasi gas sehingga menimbulkan pasangan ion sekunder. Selanjutnya
ion sekunder menghasilkan pasangan ion generasi berikutnya sampai mencapai
keadaan jenuh. Detektor Geiger Muller bekerja pada kondisi keadaan jenuh sudah
tercapai, setiap radiasi yang masuk ke dalam tabung, berapapun energi radiasi itu,
atau apapun jenisnya, sehingga akan menghasilkan pasangan ion yang sama. Hal
yang perlu dicatat dari sifat detektor ini adalah bahwa pulsa keluarnya cukup besar
akibat pulsa-pulsa avalanche yang mencapai jenuh meskipun berakibat tidak dapat
membedakan tenaga radiasi yang masuk.
Level deteksi merupakan pulsa yang dihasilkan detektor Geiger Muller yang
sudah cukup tinggi untuk dicacah langsung pada alat pencacah dengan batas
minimum tinggi pulsa yang dapat dicacah. Sehingga pulsa yang tingginya diatas
level deteksi saja yang dicacah, sedangkan pulsa yang tingginya dibawah level
deteksi tidak dicacah. Tegangan operasi terendah dimana alat pencacah mulai
mencacah radiasi disebut tegangan awal.
1.2 Resolving time
Keadaan mati ialah keadaan dimana detektor tidak dapat mendeteksi radiasi
yang masuk. Hal ini dikarenakan lapisan ion positif yang terbentuk akibat masih
berada dalam ruang antara anoda dan katoda dan menyebabkan berkurangnya kuat
medan listrik antara anoda dan katoda sehingga menghalangi terkumpulnya elektron
yang ditimbulkan oleh radiasi yang datang berikutnya. Sehingga pulsa yang
terbentuk akan sangat kecil dan tidak tercatat. Selain itu, selang waktu dimana
detektor tidak dapat membentuk pulsa disebut waktu mati (tm).
Ketika ion positif sudah terkumpul pada katoda, kuat medan listrik telah pulih
kembali seperti semula dan tinggi pulsa pulih seperti pada pulsa yang terdahulu.
Selang waktu antara akhir waktu mati sampai dengan pulihnya kembali tinggi pulsa
disebut waktu pemulihan (tp).
Resolving time adalah selisih waktu minimum yang diperlukan oleh radiasi
yang berurutan agar radiasi dapat tercatat atau selang waktu antara satu cacahan
sampai cacahan berikutnya yang dapat teramati. Resolving time merupakan ciri yang
karakteristik dari sistem pencacah karena makin kecil resolving time sistem
pencacah makin baik untuk mencacah pada laju cacahan yang tinggi. Maka rumus
untuk mencari cacahan yang sebenarnya adalah
n=g+ngτ ........ (1)
atau
n=
g
1−gτ ........... (2)
Resolving time diukur dengan metode dua sumber. Sehingga berlaku
persamaan:
( n1−nb ) + ( n2−n b ) =( n12 −nb )
atau n1 +n 2=n12+ nb
dengan menggunakan persamaan 2 diperoleh:
g1
g2
g12
b
+
=
+
1−g1 τ 1−g 2 τ 1−g 12 τ 1−bτ
dengan asumsi bahwa
b
=b
1−bτ
1
1−g1 τ ≈ 1+ g1 τ
maka diperoleh τ
τ=
g 1+ g 2−g12−b
g212−g21 −g 22
1.3 Distribusi pancaran radiasi
Suatu bahan radioaktif memancarkan partikel radiasi ke sebarang arah secara
acak, jadi partikel radiasi yang keluar dari inti belum tentu dapat masuk ke tabung
Geiger Muller dan tentu saja belum tentu dapat tercatat dalam pencacah. Jika
diadakan beberapa kali pengamatan jumlah (k) atau harga cacahan pada selang
waktu tertentu, jarak tertentu, kondisi pencacah tertentu, maka akan dihasilkan harga
cacahan yang berbeda. Hasil ini dikelompokkan hingga diperoleh cacah pengamatan
N(m) untuk hasil cacah m. Bila cacah pengamatan N(m) dibagi dengan k pengamatan
akan diperoleh keboleh jadian nilai m yang diperoleh atau
N ( m)
P ( m) = k
Grafik antara keboleh jadian nilai m yang diperoleh P(m) dengan m
menunjukkan distribusi statistik suatu cacahan. Beberapa macam distribusi yang
dikenal dan masing-masing dengan cirinya adalah distribusi binomial, distribusi
normal dan distribusi poison. Adapun harga cacahan rata-ratanya diperoleh dengan
persamaan:
k
∑ Ni
´ i=1
N=
k
atau
´ ∑ mp ( m )
N=
m=0
´ = cacahan rata-rata, N i=¿ cacahan ke-i, k = jumlah pengamatan
N
2.
Metode Percobaan
2.1 Waktu dan tempat percobaan
Percobaan ini dilakukan di laboratorium radiasi fakultas sains dan teknologi,
Universitas Airlangga pada hari Selasa tanggal 8 September 2015 pukul 16.30 s/d
19.15
2.2 Tujuan Percobaan
1. Mempelajari cara kerja detektor Geiger Muller pada pencacahan radiasi nuklir.
2. Menentukan resolving time detektor Geiger Muller.
3. Mempelajari watak statistik dari pencacahan radiasi nuklir.
2.3 Alat dan Bahan Percobaan
1. Detektor Geiger Muller
2. Sistem deteksi radiasi
3. Sumber Cs-137
4. Sumber Co-60
5. Stopwatch
2.4 Prosedur Percobaan
2.4.1 Penentuan distribusi statistik latar dan sumber Cs-137
1. Rangkai peralatan
2. Cacah radiasi latar dengan interval waktu 10 detik sebanyak 100 kali.
3. Gunakan isotop Cs-137 sebagai sumber radiasi, lakukan pencacahan
sebanyak 100 kali dengan interval waktu masing-masing 10 detik.
4 Buat grafik antara keboleh jadian nilai m yang diperoleh P(m) dengan m
pada kedua langkah (2) dan (3).
5 Dari grafik yang telah diperoleh, distribusi mana yang memenuhi (lihat
Knoll, 1989, hal85).
2.4.2 Penentuan resolving time detektor
1. Rangkai peralatan.
2. Atur waktu cacahan 10 detik kemudian cacahlah latar 20 kali berurutan
dan catatlah hasil pengamatannya (b).
3. Letakkan sumber Co-60 sebagai sumber S-1 di depan detektor.
4. Cacahlah sumber S-1 sebanyak 20 kali dan catatlah hasil pengamatannya
(g1).
5. Letakkan sumber Cs-137 sebagai sumber S-2 disamping sumber S-1 di
tempatnya, kemudian cacahlah kedua sumber S-1 dan S-2 sebanyak 20
kali dan catatlah hasil pengamatannya (g12).
6. Ambillah sumber S-1 dan biarkan sumber S-2 ditempatnya kemudian
cacahlah 20 kali dan catatlah hasil pengamatannya (g2).
7. Hitung resolving time sistem pencacah.
8.
3.
Hitung laju cacah sesungguhnya ( n1 , n2 , n12 )
Hasil Percobaan
3.1 Distribusi Statistik Latar
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pengamatan untuk pencacahan latar
Data
ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
Data
ke8
36
3
37
6
38
4
39
0
40
4
41
9
42
8
43
4
44
6
45
2
46
2
47
3
48
4
49
7
50
4
51
4
52
3
53
1
54
1
55
4
56
6
57
4
58
1
59
2
60
1
61
6
62
4
63
1
64
2
65
3
66
4
67
1
68
4
69
7
70
3.2 Distribusi Statistik Sumber Cs-137
m
m
7
4
3
1
1
6
4
1
4
3
2
6
3
4
4
7
8
2
2
5
1
4
5
3
5
5
1
5
4
3
8
1
2
4
0
Data
ke71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
m
3
0
7
7
5
7
9
1
4
4
1
5
2
5
5
0
3
3
3
4
2
2
3
0
3
6
6
1
1
1
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pengamatan untuk pencacahan sumber Cs-137
Data
m
ke1
490
2
509
3
426
4
635
5
515
6
554
7
561
8
486
9
554
10
445
11
542
12
561
13
573 3.3
14
557
15
567
16
515
17
582
18
469
19
588
20
613
21
618
22
625
23
608
24
495
25
613
26
748
27
695
28
679
29
528
30
626
31
752
32
720
3.3.1
33
555
34
615 Jarak
35
722 cm
T
= 10s
Data pencacahan latar
Data ke1
2
m
21
9
Data
ke36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
m
599
652
575
567
613
595
553
630
590
589
651
712
673
615
622
727
671
635
679
586
631
651
703
634
620
581
656
573
618
603
606
688
698
744
618
Data
ke71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
M
686
621
679
560
697
710
643
651
724
731
671
698
691
639
774
735
662
615
675
725
638
644
590
638
640
737
668
596
648
622
Resolving Time Detektor
Pencacahan sumber latar
antara sumber dengan detektor = 3
3
4
5
6
7
8
9
10
6
11
9
1
10
12
10
6
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
m
9
5
6
4
13
8
8
4
9
15
3.3.2 Pencacahan sumber Co-60
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pencacahan Co-60
Data ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
m
83
101
80
66
74
78
68
44
98
70
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
M
75
65
59
73
63
56
97
62
72
57
3.3.3 Pencacahan sumber Co-60 dan Cs-137
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pencacahan Co-60 dan Cs-137
Data ke1
m
682
2
3
4
5
6
7
8
9
10
623
630
648
741
568
592
616
600
595
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
M
578
618
688
624
697
590
568
652
712
665
3.3.4 Pencacahan sumber Cs-137
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pencacahan Cs-137
Data ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4.
m
904
897
882
869
1000
884
832
895
1039
922
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
m
932
915
900
815
871
934
998
959
1010
910
Pembahasan
Pada percobaan ini kami melakukan pencacahan terhadap sumber
radioaktif berupa Cs-137 dan Co-60 dengan menggunakan detektor Geiger Muller.
Detektor Geiger Muller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah ini dapat
mendeteksi radiasi alpha dan beta. Detektor ini berbentuk tabung dari gelas yang bagian
dalmnya dilapisi logam yang berfungsi sebgai katoda. Sepanjang sumbu tabung in idiberi
kawat logam yang berfungsi sebagai anoda. Antara anoda dan katoda dipasang tegangan
tinggi. Tabung ini berisikan gas argon dan gas quenching (Halogen).
Jika ada radiasi pengion masuk ke dalam tabung maka akan terbentuk
sejumlah pasangan ion positif dan elektron akibat proses eksitasi atau ionisasi primer
atom gas. Pulsa tersebut timbul akibat elektron lebih cepat sampai ke anoda daripada ion
positif ke katoda dan juga menunjukkan tinggi pulsa.
Distribusi Statistik cacah latar dan Sumber Cs-137
Cacahan latar merupakan cacahan yang terjadi saat tidak ada sumber. Pada
grafik distribusi statistik latar akan terbentuk grafik yang memenuhi asumsi yakni
distribusi statistik Gauss dan distribusi Poisson. Grafik distribusi latar dalam percobaan
kami terlihat pada grafik 1.
Grafk Distribusi Statistik Latar
0.25
P (m)
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
8
10
12
m
Grafik 1. Grafik distribusi poison sebagai grafik distribusi statistik latar
Pada grafik ini terbentuk distribusi statistik poisson karena puncaknya tidak tepat berada
di tengah melainkan pada jumlah cacahan 4.
Selain itu, pada grafik distribusi statistik sumber Cs-137 terlihat bahwa
puncaknya terletak di pinggir pada kelas interval cacahan 606-641 dengan peluang 0,26
sehingga termasuk ke dalam distribusi poisson pula. Grafik distribusi statistik sumber
Cs-137 terlihat pada grafik 2.
Grafk Distribusi Statistik Sumber Cs-137
0.3
0.25
0.2
P (m)
0.15
0.1
0.05
0
61
33
77
13
85
97
69
05
41
49
-4
-4
-5
-5
-6
-6
-6
-7
-7
-7
6
2
8
4
0
6
2
8
4
0
42
46
49
53
57
60
64
67
71
75
m
Grafik 2. Grafik distribusi poisson sebagai grafik distribusi statistik sumber Cs-137
Penentuan Resolving Time Detektor Geiger Muller
Resolving time merupakan selang waktu antara satu cacahan sampai cacahan
berikutnya yang dapat teramati. Pada praktikum ini, nilai resolving time diperoleh dari
hasil analisis. Sehingga besarnya resolving time adalah τ =( 0,00778 ±0,002364 ) s dengan
persentase kesalahan hitung sebesar 0,3%. Resolving time ini merupakan ciri
karakteristik dari sistem pencacahan, karena makin kecil resolving time maka makin baik
untuk mencacah pada laju cacahan yang cukup tinggi. Dari nilai resolving time kita dapat
mengoreksi laju cacahan yang terbaca. Karena laju cacahan. Koreksi laju cacahan ini
menjadi penting terutama pada laju cacahan yang cukup tinggi. Dari nilai resolving time,
diperoleh laju cacah sesungguhnya untuk sumber Co-60 sebesar 7,66 cacahan/s, sumber
Cs-137 sebesar 316,69 cacahan/s dan kedua sumber Co-60 dan Cs-137 sebesar 124,38
cacahan/s.
5.
Kesimpulan
Dari percobaan yang telah praktikan lakukan, diperoleh hasil bahwa:
1. Detektor Geiger Muller bekerja jika ada ion positif dan ion negatif yang bergerak ke
anoda dan katoda sehingga menghasilkan pasangan ion.
2. Diperoleh resolving time sebesar τ =( 0,00778 ±0,002364 ) s
3. Diperoleh laju cacahan sesungguhnya untuk:
cacahan
n1=7,66
a. sumber Co-60
s
cacahan
b. sumber Cs-137 n2 =316,69
s
cacahan
n12=124,38
c. sumber Co-60 dan Cs-137
s
4. distribusi statistik latar termasuk ke dalam distribusi poison dan distribusi statistik
sumber Cs-137 termasuk ke dalam distribusi normal.
6.
Daftar Pustaka
Bevington, P.R.,1969,Data Reduction and Error Analysis Physical Science,
, Mc.
Graw Hill
Knoll, G.F.,1989,Radiation Detection and Measurement,New York,John Wily & Sons,
Singru, R.M.,1972,Introduction to Experimental Nuclear Physics,New Delhi,Wiley
Eastern Private Ltd,
Percobaan :
DETEKTOR GEIGER MULLER
Pelaksanaan Praktikum
Hari: Selasa
Tanggal : 8 September 2015
Oleh :
Inda Rahmawati
NIM. 081311333078
Anggota Kelompok :
1. Ayu Martiningsih
2. M. Patricia R.
(081311333048)
(081311333057)
Dosen Pembimbing : 1. Drs. R. Arief Wibowo, M.Si
2. Khusnul Ain, S.T., M.Si
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
Jam ke : 11-12
Percobaan Detektor Geiger Muller
1
Inda Rahmawati (081311333078), 2Ayu Martiningsih (081311333048), 3M. Patricia R.
(081311333057)
Laboratorium Fisika Radiasi Departemen Fisika
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Surabaya
ABSTRAK
Telah dilakukan percobaan detektor Geiger Muller dengan tujuan untuk mempelajari cara
kerja detektor Geiger Muller pada pencacahan radiasi nuklir, menentukan resolving time
detektor Geiger Muller dan mempelajari watak statistik dari pencacahan radiasi nuklir. Alat
dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu detektor Geiger Muller, sistem deteksi
radiasi dan sumber radioaktif seperti Cs-137, dan Co-60. Dari percobaan yang telah
dilakukan diperoleh grafik distribusi statistik latar dan sumber Cs-137. Selain itu, diperoleh
hasil resolving time sistem pencacah dari sumber Co-60 dan Cs-137 sebesar
τ =τ =( 0,00778± 0,002364 ) s . Selain itu, diperoleh laju cacah sesungguhnya untuk sumber
Co-60 sebesar 7,66 cacahan/s, sumber Cs-137 sebesar 316,69 cacahan/s dan kedua sumber
Co-60 dan Cs-137 sebesar 124,38 cacahan/s.
Kata kunci: detektor Geiger Muller, Cs-137, Co-60, resolving time, sumber radioaktif
1.
Dasar Teori
1.1 Prinsip kerja detektor Geiger Muller
Salah satu detektor yang digunakan untuk mengukur cacah radiasi nuklir
adalah detektor Geiger Muller. Detektor ini berbentuk tabung yang bagian dalamnya
dilampisi logam. Logam ini berfungsi sebagai anoda. Antara anoda dan katoda
dipasang tegangan tinggi. Tabung ini berisi gas mulia (Argon) dan gas quenching
(Halogen).
Jika ada radiasi pengion masuk ke dalam tabung, maka atom gas di dalam
tabung akan mengalami proses eksitasi ataupun ionisasi primer membentuk
sejumlah pasangan ion positif dan elektron. Jika tegangan V yang terpasang antara
anoda dan katoda rendah, maka pasangan ion tersebut akan membentuk atom
semula. Namun, jika tegangan V cukup tinggi akan menyebabkan ion positif
bergerak ke arah katoda dan elektron bergerak ke arah anoda dengan kecepatan yang
lebih besar daripada kecepatan ion positif tersebut sehingga akan menimbulkan
pulsa. Tinggi pulsa ditentukan oleh jumlah elektron yang dapat mencapai anoda.
Avalanche terjadi jika tenaga gerak elektron cukup besar dan akan mampu
untuk mengionisasi gas sehingga menimbulkan pasangan ion sekunder. Selanjutnya
ion sekunder menghasilkan pasangan ion generasi berikutnya sampai mencapai
keadaan jenuh. Detektor Geiger Muller bekerja pada kondisi keadaan jenuh sudah
tercapai, setiap radiasi yang masuk ke dalam tabung, berapapun energi radiasi itu,
atau apapun jenisnya, sehingga akan menghasilkan pasangan ion yang sama. Hal
yang perlu dicatat dari sifat detektor ini adalah bahwa pulsa keluarnya cukup besar
akibat pulsa-pulsa avalanche yang mencapai jenuh meskipun berakibat tidak dapat
membedakan tenaga radiasi yang masuk.
Level deteksi merupakan pulsa yang dihasilkan detektor Geiger Muller yang
sudah cukup tinggi untuk dicacah langsung pada alat pencacah dengan batas
minimum tinggi pulsa yang dapat dicacah. Sehingga pulsa yang tingginya diatas
level deteksi saja yang dicacah, sedangkan pulsa yang tingginya dibawah level
deteksi tidak dicacah. Tegangan operasi terendah dimana alat pencacah mulai
mencacah radiasi disebut tegangan awal.
1.2 Resolving time
Keadaan mati ialah keadaan dimana detektor tidak dapat mendeteksi radiasi
yang masuk. Hal ini dikarenakan lapisan ion positif yang terbentuk akibat masih
berada dalam ruang antara anoda dan katoda dan menyebabkan berkurangnya kuat
medan listrik antara anoda dan katoda sehingga menghalangi terkumpulnya elektron
yang ditimbulkan oleh radiasi yang datang berikutnya. Sehingga pulsa yang
terbentuk akan sangat kecil dan tidak tercatat. Selain itu, selang waktu dimana
detektor tidak dapat membentuk pulsa disebut waktu mati (tm).
Ketika ion positif sudah terkumpul pada katoda, kuat medan listrik telah pulih
kembali seperti semula dan tinggi pulsa pulih seperti pada pulsa yang terdahulu.
Selang waktu antara akhir waktu mati sampai dengan pulihnya kembali tinggi pulsa
disebut waktu pemulihan (tp).
Resolving time adalah selisih waktu minimum yang diperlukan oleh radiasi
yang berurutan agar radiasi dapat tercatat atau selang waktu antara satu cacahan
sampai cacahan berikutnya yang dapat teramati. Resolving time merupakan ciri yang
karakteristik dari sistem pencacah karena makin kecil resolving time sistem
pencacah makin baik untuk mencacah pada laju cacahan yang tinggi. Maka rumus
untuk mencari cacahan yang sebenarnya adalah
n=g+ngτ ........ (1)
atau
n=
g
1−gτ ........... (2)
Resolving time diukur dengan metode dua sumber. Sehingga berlaku
persamaan:
( n1−nb ) + ( n2−n b ) =( n12 −nb )
atau n1 +n 2=n12+ nb
dengan menggunakan persamaan 2 diperoleh:
g1
g2
g12
b
+
=
+
1−g1 τ 1−g 2 τ 1−g 12 τ 1−bτ
dengan asumsi bahwa
b
=b
1−bτ
1
1−g1 τ ≈ 1+ g1 τ
maka diperoleh τ
τ=
g 1+ g 2−g12−b
g212−g21 −g 22
1.3 Distribusi pancaran radiasi
Suatu bahan radioaktif memancarkan partikel radiasi ke sebarang arah secara
acak, jadi partikel radiasi yang keluar dari inti belum tentu dapat masuk ke tabung
Geiger Muller dan tentu saja belum tentu dapat tercatat dalam pencacah. Jika
diadakan beberapa kali pengamatan jumlah (k) atau harga cacahan pada selang
waktu tertentu, jarak tertentu, kondisi pencacah tertentu, maka akan dihasilkan harga
cacahan yang berbeda. Hasil ini dikelompokkan hingga diperoleh cacah pengamatan
N(m) untuk hasil cacah m. Bila cacah pengamatan N(m) dibagi dengan k pengamatan
akan diperoleh keboleh jadian nilai m yang diperoleh atau
N ( m)
P ( m) = k
Grafik antara keboleh jadian nilai m yang diperoleh P(m) dengan m
menunjukkan distribusi statistik suatu cacahan. Beberapa macam distribusi yang
dikenal dan masing-masing dengan cirinya adalah distribusi binomial, distribusi
normal dan distribusi poison. Adapun harga cacahan rata-ratanya diperoleh dengan
persamaan:
k
∑ Ni
´ i=1
N=
k
atau
´ ∑ mp ( m )
N=
m=0
´ = cacahan rata-rata, N i=¿ cacahan ke-i, k = jumlah pengamatan
N
2.
Metode Percobaan
2.1 Waktu dan tempat percobaan
Percobaan ini dilakukan di laboratorium radiasi fakultas sains dan teknologi,
Universitas Airlangga pada hari Selasa tanggal 8 September 2015 pukul 16.30 s/d
19.15
2.2 Tujuan Percobaan
1. Mempelajari cara kerja detektor Geiger Muller pada pencacahan radiasi nuklir.
2. Menentukan resolving time detektor Geiger Muller.
3. Mempelajari watak statistik dari pencacahan radiasi nuklir.
2.3 Alat dan Bahan Percobaan
1. Detektor Geiger Muller
2. Sistem deteksi radiasi
3. Sumber Cs-137
4. Sumber Co-60
5. Stopwatch
2.4 Prosedur Percobaan
2.4.1 Penentuan distribusi statistik latar dan sumber Cs-137
1. Rangkai peralatan
2. Cacah radiasi latar dengan interval waktu 10 detik sebanyak 100 kali.
3. Gunakan isotop Cs-137 sebagai sumber radiasi, lakukan pencacahan
sebanyak 100 kali dengan interval waktu masing-masing 10 detik.
4 Buat grafik antara keboleh jadian nilai m yang diperoleh P(m) dengan m
pada kedua langkah (2) dan (3).
5 Dari grafik yang telah diperoleh, distribusi mana yang memenuhi (lihat
Knoll, 1989, hal85).
2.4.2 Penentuan resolving time detektor
1. Rangkai peralatan.
2. Atur waktu cacahan 10 detik kemudian cacahlah latar 20 kali berurutan
dan catatlah hasil pengamatannya (b).
3. Letakkan sumber Co-60 sebagai sumber S-1 di depan detektor.
4. Cacahlah sumber S-1 sebanyak 20 kali dan catatlah hasil pengamatannya
(g1).
5. Letakkan sumber Cs-137 sebagai sumber S-2 disamping sumber S-1 di
tempatnya, kemudian cacahlah kedua sumber S-1 dan S-2 sebanyak 20
kali dan catatlah hasil pengamatannya (g12).
6. Ambillah sumber S-1 dan biarkan sumber S-2 ditempatnya kemudian
cacahlah 20 kali dan catatlah hasil pengamatannya (g2).
7. Hitung resolving time sistem pencacah.
8.
3.
Hitung laju cacah sesungguhnya ( n1 , n2 , n12 )
Hasil Percobaan
3.1 Distribusi Statistik Latar
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pengamatan untuk pencacahan latar
Data
ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
Data
ke8
36
3
37
6
38
4
39
0
40
4
41
9
42
8
43
4
44
6
45
2
46
2
47
3
48
4
49
7
50
4
51
4
52
3
53
1
54
1
55
4
56
6
57
4
58
1
59
2
60
1
61
6
62
4
63
1
64
2
65
3
66
4
67
1
68
4
69
7
70
3.2 Distribusi Statistik Sumber Cs-137
m
m
7
4
3
1
1
6
4
1
4
3
2
6
3
4
4
7
8
2
2
5
1
4
5
3
5
5
1
5
4
3
8
1
2
4
0
Data
ke71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
m
3
0
7
7
5
7
9
1
4
4
1
5
2
5
5
0
3
3
3
4
2
2
3
0
3
6
6
1
1
1
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pengamatan untuk pencacahan sumber Cs-137
Data
m
ke1
490
2
509
3
426
4
635
5
515
6
554
7
561
8
486
9
554
10
445
11
542
12
561
13
573 3.3
14
557
15
567
16
515
17
582
18
469
19
588
20
613
21
618
22
625
23
608
24
495
25
613
26
748
27
695
28
679
29
528
30
626
31
752
32
720
3.3.1
33
555
34
615 Jarak
35
722 cm
T
= 10s
Data pencacahan latar
Data ke1
2
m
21
9
Data
ke36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
m
599
652
575
567
613
595
553
630
590
589
651
712
673
615
622
727
671
635
679
586
631
651
703
634
620
581
656
573
618
603
606
688
698
744
618
Data
ke71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
M
686
621
679
560
697
710
643
651
724
731
671
698
691
639
774
735
662
615
675
725
638
644
590
638
640
737
668
596
648
622
Resolving Time Detektor
Pencacahan sumber latar
antara sumber dengan detektor = 3
3
4
5
6
7
8
9
10
6
11
9
1
10
12
10
6
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
m
9
5
6
4
13
8
8
4
9
15
3.3.2 Pencacahan sumber Co-60
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pencacahan Co-60
Data ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
m
83
101
80
66
74
78
68
44
98
70
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
M
75
65
59
73
63
56
97
62
72
57
3.3.3 Pencacahan sumber Co-60 dan Cs-137
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pencacahan Co-60 dan Cs-137
Data ke1
m
682
2
3
4
5
6
7
8
9
10
623
630
648
741
568
592
616
600
595
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
M
578
618
688
624
697
590
568
652
712
665
3.3.4 Pencacahan sumber Cs-137
Jarak antara sumber dengan detektor = 3 cm
T = 10s
Data pencacahan Cs-137
Data ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4.
m
904
897
882
869
1000
884
832
895
1039
922
Data ke11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
m
932
915
900
815
871
934
998
959
1010
910
Pembahasan
Pada percobaan ini kami melakukan pencacahan terhadap sumber
radioaktif berupa Cs-137 dan Co-60 dengan menggunakan detektor Geiger Muller.
Detektor Geiger Muller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah ini dapat
mendeteksi radiasi alpha dan beta. Detektor ini berbentuk tabung dari gelas yang bagian
dalmnya dilapisi logam yang berfungsi sebgai katoda. Sepanjang sumbu tabung in idiberi
kawat logam yang berfungsi sebagai anoda. Antara anoda dan katoda dipasang tegangan
tinggi. Tabung ini berisikan gas argon dan gas quenching (Halogen).
Jika ada radiasi pengion masuk ke dalam tabung maka akan terbentuk
sejumlah pasangan ion positif dan elektron akibat proses eksitasi atau ionisasi primer
atom gas. Pulsa tersebut timbul akibat elektron lebih cepat sampai ke anoda daripada ion
positif ke katoda dan juga menunjukkan tinggi pulsa.
Distribusi Statistik cacah latar dan Sumber Cs-137
Cacahan latar merupakan cacahan yang terjadi saat tidak ada sumber. Pada
grafik distribusi statistik latar akan terbentuk grafik yang memenuhi asumsi yakni
distribusi statistik Gauss dan distribusi Poisson. Grafik distribusi latar dalam percobaan
kami terlihat pada grafik 1.
Grafk Distribusi Statistik Latar
0.25
P (m)
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
8
10
12
m
Grafik 1. Grafik distribusi poison sebagai grafik distribusi statistik latar
Pada grafik ini terbentuk distribusi statistik poisson karena puncaknya tidak tepat berada
di tengah melainkan pada jumlah cacahan 4.
Selain itu, pada grafik distribusi statistik sumber Cs-137 terlihat bahwa
puncaknya terletak di pinggir pada kelas interval cacahan 606-641 dengan peluang 0,26
sehingga termasuk ke dalam distribusi poisson pula. Grafik distribusi statistik sumber
Cs-137 terlihat pada grafik 2.
Grafk Distribusi Statistik Sumber Cs-137
0.3
0.25
0.2
P (m)
0.15
0.1
0.05
0
61
33
77
13
85
97
69
05
41
49
-4
-4
-5
-5
-6
-6
-6
-7
-7
-7
6
2
8
4
0
6
2
8
4
0
42
46
49
53
57
60
64
67
71
75
m
Grafik 2. Grafik distribusi poisson sebagai grafik distribusi statistik sumber Cs-137
Penentuan Resolving Time Detektor Geiger Muller
Resolving time merupakan selang waktu antara satu cacahan sampai cacahan
berikutnya yang dapat teramati. Pada praktikum ini, nilai resolving time diperoleh dari
hasil analisis. Sehingga besarnya resolving time adalah τ =( 0,00778 ±0,002364 ) s dengan
persentase kesalahan hitung sebesar 0,3%. Resolving time ini merupakan ciri
karakteristik dari sistem pencacahan, karena makin kecil resolving time maka makin baik
untuk mencacah pada laju cacahan yang cukup tinggi. Dari nilai resolving time kita dapat
mengoreksi laju cacahan yang terbaca. Karena laju cacahan. Koreksi laju cacahan ini
menjadi penting terutama pada laju cacahan yang cukup tinggi. Dari nilai resolving time,
diperoleh laju cacah sesungguhnya untuk sumber Co-60 sebesar 7,66 cacahan/s, sumber
Cs-137 sebesar 316,69 cacahan/s dan kedua sumber Co-60 dan Cs-137 sebesar 124,38
cacahan/s.
5.
Kesimpulan
Dari percobaan yang telah praktikan lakukan, diperoleh hasil bahwa:
1. Detektor Geiger Muller bekerja jika ada ion positif dan ion negatif yang bergerak ke
anoda dan katoda sehingga menghasilkan pasangan ion.
2. Diperoleh resolving time sebesar τ =( 0,00778 ±0,002364 ) s
3. Diperoleh laju cacahan sesungguhnya untuk:
cacahan
n1=7,66
a. sumber Co-60
s
cacahan
b. sumber Cs-137 n2 =316,69
s
cacahan
n12=124,38
c. sumber Co-60 dan Cs-137
s
4. distribusi statistik latar termasuk ke dalam distribusi poison dan distribusi statistik
sumber Cs-137 termasuk ke dalam distribusi normal.
6.
Daftar Pustaka
Bevington, P.R.,1969,Data Reduction and Error Analysis Physical Science,
, Mc.
Graw Hill
Knoll, G.F.,1989,Radiation Detection and Measurement,New York,John Wily & Sons,
Singru, R.M.,1972,Introduction to Experimental Nuclear Physics,New Delhi,Wiley
Eastern Private Ltd,