Pengukuran Dosis Berkas Elektron Dari Mesin Berkas Elektron Pada Biji Tumbuhan Menggunakan Spectrophotometer Genesys 5 Skripsi Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si) Program Studi Fisika

  

Pengukuran Dosis Berkas Elektron Dari Mesin Berkas Elektron

Pada Biji Tumbuhan Menggunakan Spectrophotometer Genesys 5

Skripsi

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

  

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Program Studi Fisika

Diajukan Oleh:

Patrik Ageng Pangarso

  

013214008

  Measuring Dosage Electron Beam from Electron Beam Machine on Plant Seeds Using Spectrophotometer Genesys 5

  Skription Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to obtain the Sarjana Sains Degree in Physics

  By Patrik Ageng Pangarso 013214008

  FACULTY of SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

  

Persembahan

  persembahkan karya kecil ini kepada :

  Ku

Sang Maha Guru Allah Bapa

• Embah Kakung H.Y.R.Soedjono trima Kasih atas nasehat dan materil yang diberikan selama ini untuk “ nyantrik “ di rumah tercinta ini.
• Embah Putri Valentina Musinah trima kasih atas kesediaan hati dalam melayani dan memberikan petuah serta pengalaman hidup selama ini dari muda sampai usia tua yang aku rasa ada kata kesimpulan yaitu Sabar……..
• Pa...e... Yohanes Pemandi Wartono, yang telah memberikan banyak dana dan usaha selama aku belajar di Jogja. ”Matur nuwun ngeh pak....”
• Bu...e... Maria Marselina Rusmiyati, Tak terkira selama ini yang engkau sudah berikan kepada aku baik materil atau pun moril. Maka Ku ucapkan trima kasih tak terkira untuk Ibu tercinta. ” Matur sembah nuwun Ibu.....&rd>Kakak ku Alm Yustinus Danang Wicaksono Trima kasih atas dorongan suport yang tak terlihat semoga engkau terberkati di surga dan selalu mendampingi aku selama perjalanan hidup ini .
• Adik ku Fransiska Pangesti trima kasih semuanya atas dukungan dan hiburan selama ini walaupun kau jauh disana .
• Satu lagi yang tak terlupa adalah dia adek ”Ruri” yang telah menyemangati aq dalam penulisan ini.Hehehehehe. Akhir kata …..”Tidak ada sesuatu hal yang tidak mungkin, Segala sesuatu dapat

  

ABSTRAK

Pengukuran Dosis Berkas Elektron Dari Mesin Berkas Elektron Pada Biji

Tumbuhan Menggunakan Spectrophotometer Genesys 5

Oleh : Patrik Ageng Pangarso.

  Telah dilakukan penelitian pengukuran dosis berkas elektron dari mesin

berkas elektron pada biji tumbuhan menggunakan Spectrophotometer Genesys 5.

  

Penelitian pengaruh dosis berkas elektron ini bertujuan untuk mengetahui hasil

dari pengaruh berkas elektron pada beberapa biji tumbuhan dengan

menvariasikan dosis berkas elektron. Mesin berkas elektron ini memancarkan

berkas elektron dengan energi 277,2 keV dan arus berkas elektron sebesar 0,6

mA, 1,0 mA, 1,8 mA, 2,7 mA, dan 3,8 mA. Dari penelitian ini, dosis yang teramati

sampai mengenai bahan sebesar 18±1 kGy, 30±1 kGy, 49±2 kGy, 67±1 kGy, dan

92±1 kGy.

  

ABSTRACT

Measuring Dosage Electron Beam from Electron Beam Machine on Plant

Seeds Using Spectrophotometer Genesys 5

By

  

Patrick Ageng Pangarso

The Research of measurement electron beam had been done to measure

the dosage of electron beam from electron beam machine on seed by using

  

Spectrophotometer Genesys 5. This research was done to find out the result from

the effect of electron beam from kinds of seed by differentiate the dosage of

electron beam. This electron beam machine emits electron beam at 277, keV with

electron beam current of 0,6 mA, 1.0 mA, 1,8 mA, 2,7 mA, and 3,8 mA. From this

research, the dosage that reached the material are 18±1 kGy, 30±1 kGy, 49±2

kGy, 67±1 kGy, and 92±1 kGy.

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini,saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Patrik Ageng Pangarso

  Nomor mahasiswa : 013214008 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  “ PENGUKURAN DOSIS BERKAS ELEKTRON DARI MESIN BERKAS ELEKTRON

  PADA BIJI TUMBUHAN MENGGUNAKAN SPECTROPHOTOMETER GENESYS 5” Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Dengan pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal :15 Agustus 2008 Yang menyatakan

  KATA PENGANTAR Puji syukur pertama-tama saya haturkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih dan perlindungannya yang diberikan kepada saya sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun untuk memenuhi prasarat dalam memperoleh gelar sarjana Sains Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi ini membahas tentang Pengaruh Dosis Berkas Elektron Dari Mesin Berkas Elektron Pada Biji Tumbuhan Menggunakan Spectrophotometer Genesys 5.

  Saya menyadari dalam penyusunan skripsi ini tidak dapat berjalan dengan baik tanpa proses yang panjang dan dukungan berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka dalam kesempatan yang berbahagia ini saya secara khusus mengucapkan banyak terima kasih kepada:

  1. Bapak Dr.Ir. Widi Setiawan, selaku Kepala Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN Yogyakarta.

  2. Bapak Ir. Suprapto selaku Kepala Bidang Teknologi Akselerator dan Fisika Nuklir.

  3. Bapak Drs. Tjipto Sujitno APU., yang telah menjembatani dalam penelitian di Bidang Teknologi Akselerator dan Proses Bahan.

  4. Bapak Ir. H. Muryono Hadihardjono, yang telah membimbing dalam penulisan skripsi ini.

  5. Bapak Rany Saptaaji dan kelompok Akselerator yang telah memberikan

  

Daftar Tabel

Halaman

Tabel 4.1. Data volume, massa , dan massa jenis biji ....................................

  19 Tabel 4.2. Data hubungan arus berkas elektron (mA) terhadap dosis berkas elektron (kGy) dengan kecepatan konveyer 2,7 cm/detik dan energi 277,2 keV...........................................................................

  21

  Daftar Gambar Halaman

Gambar 2.1. Skema mesin berkas elektron............................................................. 5Gambar 3.1. Alur penelitian.................................................................................... 13Gambar 4.1. Grafik hubungan respons dosimeter terhadap dosis kalibrasi pada Spectrophotometer Genesys 5................................................... 20Gambar 4.2. Grafik hubungan dosis iradiasi (kGy) terhadap arus berkas elektron

  (mA) dengan kecepatan konveyer 2,7 cm/det dan energi 277,2 kev.. 21

Gambar 4.3. Sampel biji kangkung tanpa dosis berkas elektron..............................................................

  22 Gambar 4.4. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 18 kGy...22

Gambar 4.5. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 30 kGy... 23Gambar 4.6. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 49 kGy... 23Gambar 4.7. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 67 kGy... 24Gambar 4.8. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 92 kGy... 24Gambar 4.9. Sampel biji sawi tanpa dosis berkas elektron........................................ 25Gambar 4.10. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 18 kGy...... 25Gambar 4.11. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 30 kGy...... 26Gambar 4.12. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 49 kGy..... 26 Gambar 4.13. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 67 kGy....

  26 Gambar 4.14. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 92 kGy...... 27

Gambar 4.15. Hasil penyemaian pada tumbuhan kangkung dengan dosis berkas elektron dari k1 sampai dengan k5 dengan menggunakan

  polybag.................................................................................... 28

Gambar 4.16. Hasil penyemaian pada tumbuhan sawi yang sudah dikenai berkas

  

Daftar isi

Halaman

  Halaman Judul ........................................................................................................... i Halaman Persetujuan Pembimbing ............................................................................ ii Halaman Pengesahan ................................................................................................. iii Halaman Persembahan............................................................................................... iv Pernyataan Keaslian Karya ........................................................................................ v Abstrak....................................................................................................................... vi Abstrack ..................................................................................................................... vii Kata Pengantar ........................................................................................................... viii Daftar Tabel ............................................................................................................... x Daftar Gambar ........................................................................................................... xi Daftar Isi .................................................................................................................... xii Bab I Pendahuluan .....................................................................................................

  1 1.1. Latar Belakang ....................................................................................................

  1 1.2. Rumusan Masalah...............................................................................................

  2 1.3. Batasan Masalah .................................................................................................

  2 1.4. Tujuan .................................................................................................................

  2 1.5. Manfaat Penelitian..............................................................................................

  2 1.6. Sistematika Penulisaan........................................................................................

  3 Bab II Dasar Teori........................................................................................... ..........

  4 2.1. Penemuan Elektron .............................................................................................

  4

  2.2.1. Emisi Termionik ..............................................................................................

  3.3.2.2. Menjalankan mesin berkas elektron………………………………. 15

  19

  19 4.1.2. Kalibrasi alat.........................................................................................

  19 4.1.1. Data biji................................................................................................

  19 4.1. Hasil Penelitian...................................................................................................

  18 BAB IV. Hasil dan Pembahasan................................................................................

  3.3.5. Menanam biji yang sudah dikenai berkas elektron........................................

  3.3.4. Melihat biji yang sudah dikenai berkas elektron menggunakan mikroskop kamera…….................................................................................. 17

  3.3.3. Perhitungan dosis dengan Spectrophotometer Genesys 5……………….. . 17

  3.3.2.3. Mematikan mesin berkas elektron………………………………… 16

  3.3.2.1. Persiapan menjalankan mesin berkas elektron….... ……………... 15

  7 2.2.2. Tabung Pemercepat..........................................................................................

  14

  14 3.3.2. Memancarkan berkas elektron .........................................................................

  14 3.3.1. Pengukuran massa jenis biji. ...........................................................................

  11 3.3. Pelaksanaan Penelitian........................................................................................

  11 3.2. Alat Penelitian.....................................................................................................

  11 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian.............................................................................

  9 BAB.III. Metode Penelitian .......................................................................................

  9 2.3. Penentuan dosis pada CTA .................................................................................

  7 2.2.3. Gaya magnetik pada sebuah muatan yang bergerak ........................................

  4.1.3. Data arus berkas elektron yang digunakan untuk memancarkan

  4.1.4. Pengaruh berkas elektron pada biji yang dilihat dengan mikroskop ...............

  29 4.2.1.2. Pengaruh arus berkas elektron terhadap dosis berkas elektron.........

  32 Daftar Pustaka............................................................................................................

  32 5.2. Saran ...................................................................................................................

  32 5.1. Kesimpulan .........................................................................................................

  31 BAB V Penutup .........................................................................................................

  30 4.2.2.2. Hasil pengaruh berkas elektron pada biji dengan ditanam ...........................

  30 4.2.2.1. Hasil mikroskopik biji ..................................................................................

  30 4.2.2. Penerapan mesin berkas elektron pada biji .....................................................

  29 4.2.1.1. Mendapatkan dosis dari mesin berkas elektron ...............................

  22

  29 4.2.1. Dosis berkas elektron.......................................................................................

  28 4.2. Pembahasan hasil ................................................................................................

  4.1.5.2. Hasil penyemaian pada biji sawi yang dipancarkan oleh berkas elektron...........................................................................................................

  27

  27 4.1.5.1. Hasil penyemaian pada biji kangkung .............................................

  24 4.1.5. Hasil pengamatan tanaman dari biji yang dikenai berkas elektron..................

  22 4.1.4.2. Hasil pengaruh berkas elektron pada biji sawi dilihat pada mikroskop........

  4.1.4.1. Hasil pengaruh berkas elektron pada biji kangkung dilihat pada mikroskop

  33 Lampiran.................................................................................................................... 34

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang. Mesin Berkas Elektron berguna untuk memancarkan berkas elektron ke biji-

  bijian yang merupakan alat teknologi baru di Indonesia. Dalam penggunaannya mesin berkas elektron tidak menggunakan bahan radioaktif sehingga aman untuk kesehatan.

  Mesin berkas elektron dirancang untuk keperluan penelitian dan aplikasi dalam bidang industri, kesehatan lingkungan, dan bioteknologi. Berkas elektron dapat digunakan dalam meningkatkan kinerja jasad hidup [Muryono, 2001].

  Aplikasi menggunakan berkas elektron untuk pangan secara komersial di Indonesia telah dimulai pada tahun 1987, tetapi penelitian dengan menggunakan mesin berkas elektron untuk memancarkan berkas elektron ke biji tanaman belum pernah dilakukan sampai saat ini. Berkas elektron memberikan pengaruh pada tepung dengan berbagai perlakuan [Tanhindarto, 2005]. Berdasarkan pada hasil tersebut dan untuk menjawab tantangan alternatif penggunaan mesin berkas elektron perlu adanya penelitian proses memancarkan berkas elektron pada biji tanaman untuk mengetahui pengaruh dari berkas elektron pada biji tanaman.

  Dalam penelitian ini, peneliti memvariasikan dosis berkas elektron pada biji tumbuhan. Untuk mencapai hal tersebut digunakan mesin berkas elektron sebagai pemancar berkas elektron. Berkas elektron dianalisa lewat Spectrophotometer

  1.2 Masalah. Rumusan

  Dalam penelitian ini yang menjadi rumusan masalah adalah menentukan dosis berkas elektron pada beberapa biji tumbuhan. Mengetahui perubahan hasil dari tiap dosis berkas elektron ke biji tumbuhan.

  1.3. Batasan Masalah.

  Dalam penelitian ini, peneliti membatasi pengaruh berkas elektron pada biji kangkung, dan biji sawi. Memvariasikan dosis dari arus berkas elektron yang digunakan.

  1.4. Tujuan.

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh berkas elektron yang dipercepat pada beberapa biji tumbuhan. Dengan memvariasikan arus dari berkas elektron yang menuju biji tanaman dapat diketahui dosis yang diterima.

  1.5. Manfaat Penelitian.

  Memberikan informasi kepada pengguna mesin berkas elektron bahwa telah dilakukan penelitian tentang pengaruh berkas elektron pada biji kangkung, dan biji sawi dengan menggunakan mesin berkas elektron sehingga dapat berguna untuk proses selanjutnya dan dapat dikembangkan sesuai ilmu pengetahuan dan teknologi masa depan.

  1.6. Sistematika Penulisan.

  Dalam penelitian ini dituliskan dengan sistematika sebagai berikut:

  BAB I. Pendahuluan. Bab ini menguraikan tentang latar belakang permasalahan, rumusan permasalahan, batasan masalah, tujuan penelitian, dan manfaat penelitian. BAB II Dasar Teori. Bab ini menguraikan tentang teori yang digunakan dalam MBE dan yang berhubungan dengan prinsip kerja MBE. BAB III. Metodologi Penelitian. Bab ini menguraikan tentang alat dan bahan yang digunakan dalam eksperimen, prosedur eksperimen dan metode yang digunakan untuk analisa data.

  BAB IV. Hasil Dan Pembahasan . Bab ini menguraikan tentang hasil eksperimen dan pembahasannya. BAB V. Penutup. Bab ini berisi kesimpulan dan saran penulis terhadap penelitian yang telah dilakukan.. Selain itu disertakan juga daftar pustaka dan lampiran- lampiran untuk melengkapi uraian sebelumnya.

BAB II DASAR TEORI 2.1. Penemuan Elektron. Pada tahun 1897 J.J.Thomson mengamati penyimpangan partikel pada

  gabungan medan magnet dan medan listrik. Dari pengukuran perbandingan muatan dan massa pada percobaan tersebut dihasilkan penemuan sebuah partikel [Halliday & Resnick, 1996]. Menurut Thomson partikel tersebut merupakan butiran-butiran kecil yang berasal dari dalam atom-atom yang menyusun bahan katoda sendiri. Butiran yang kecil ini oleh Thomson disebut elektron. Elektron ini bermuatan negatif sebab dipancarkan oleh katode dan ditarik oleh anode.

  Alat yang dipakai Thomson dalam eksperimen tersebut menggunakan berkas elektron yang dihasilkan dari kawat yang panas. Kemudian berkas elektron dipercepat oleh perbedaan potensial listrik yang digunakan. Berkas elektron lalu memasuki sebuah daerah dengan arah tegak lurus medan listrik dan medan magnet. Elektron yang bergerak tersebut terlihat sebagai sebuah titik cahaya yang mengarah pada layar pendar. Keseluruhan ruang pada saat elektron bergerak dari sumber sampai layar pendar dibuat hampa udara agar tidak terjadi tumbukkan antara berkas elektron yang bergerak dengan molekul udara [Halliday & Resnick, 1996].

  5 2.2. Mesin Berkas Elektron.

  Mesin berkas elektron merupakan suatu unit alat untuk menghasilkan berkas elektron yang digunakan untuk memancarkan berkas elektron. Skema sistem peralatan ini dapat dilihat pada gambar 2.1.

  Tabung Akselerator S a m p e l

  Magnet pemanyar Sumber elektron Gambar 2.1. Skema mesin berkas elektron.

  Sumber elektron merupakan komponen Mesin Berkas Elektron (MBE) yang sangat penting yaitu sebagai penghasil berkas elektron yang akan memancarkan berkas elektron pada suatu bahan. Pada bagian pemancar, elektron dihasilkan dengan cara memanaskan logam dengan arus listrik dan selanjutnya elektron yang dihasikan tersebut dikeluarkan dari dalam sumber dan dibentuk menjadi berkas elektron. Catu daya sebagai sumber daya listrik digunakan untuk mengatur arus

  6 berkas elektron yang dipancarkan oleh sumber elektron sehingga dapat masuk dalam tabung akselerator.

  Tabung akselerator berfungsi untuk mempercepat berkas elektron yang dihasilkan dari sumber elektron sehingga berkas elektron tersebut dapat mencapai kecepatan yang tinggi sesuai dengan kebutuhan mesin berkas elektron untuk memancarkan berkas elektron. Untuk mempercepat berkas elektron tersebut tabung akselerator menggunakan tegangan listrik searah digunakan generator yang dapat menghasilkan tegangan tinggi.

  Magnet pemayar berfungsi untuk menyimpangkan berkas elektron agar bergerak kearah samping kiri dan kanan terhadap sumbu tabung akselerator sehingga berkas elektron yang keluar dari tabung akselerator mengenai keseluruh permukaan sampel di bawah jendela pemayar. Catu daya sebagai sumber daya listrik berfungsi untuk mengatur arus listrik. Arus listrik yang menuju rangkaian magnet pemayar menghasilkan medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan digunakan dalam memayarkan berkas elektron. Dari magnet pemayar sampai jendela pemayar berkas elektron dilindungi oleh corong pemayar agar tidak berbenturan dengan molekul udara lainnya. Dari jendela pemanyar menuju sampel terdapat penyetop berkas elektron, kegunaan penyetop berkas elektron adalah untuk mengetahui arus berkas elektron yang menuju sampel, jika sudah sesuai dengan arus berkas elektron yang diinginkan maka penyetop berkas akan terbuka secara otomatis.

  7 dan dihubungkan dengan tali karet khusus sehingga dalam berjalan semua roda bergerak. Konveyor ini dijalankan dengan kecepatan yang dapat diatur.

  2.2.1. Emisi Termionik.

  Gejala pelepasan elektron bebas dari permukaan logam karena panas logam disebut emisi termionik. Bila suhu katoda cukup tinggi sebagian elektron memiliki cukup tenaga untuk lepas dari logam, seperti molekul-molekul yang akan menguap dari suatu zat cair.

  Elektron bebas yang terdapat pada bahan logam, baru dapat lepas dari permukaan logam itu apabila tenaga geraknya cukup besar, sehingga dapat mengatasi tenaga ikat permukaan pada elektron bebas tersebut. Tenaga ikat pada elektron disebut fungsi kerja. Potensial yang mengikat elektron bebas untuk tidak lepas dari permukaan dapat disebut potensial ambang [Soedojo, 1985]. Bahan yang digunakan sebagai sumber elektron adalah kawat tungsten.

  2.2.2. Tabung Pemercepat.

  Tabung pemercepat berfungsi mempercepat elektron yang dihasilkan oleh sumber elektron. Energi yang digunakan untuk mempercepat elektron sangat besar maka elektron dapat keluar dari tabung pemercepat dan digunakan untuk memancarkan berkas elektron pada suatu bahan.

  Oleh karena itu di dalam tabung pemercepat harus dihasilkan suatu medan

  8 (DC) [Djoko, 2004]. Gaya yang terdapat pada elektron yang berada dalam medan listrik dapat dituliskan [Alonso, 1992]:

  ρ ρ = F q E (2.1)

  ρ dengan : medan listrik(newton/coulomb).

  E

• 19 : muatan elektron (1,602.10 coulomb).

  q

  Elektron sebagai suatu massa jika ditarik oleh suatu gaya akan menghasilkan gerak lurus yang dipercepat beraturan dengan percepatan tertentu pula. [Soetrisno,1978]:

  ρ ρ F

  a = (2.2)

m

ρ dengan F : gaya yang berkerja pada elektron.

  ρ a : percepatan elektron.

• 31 m : massa elektron (9,109 x 10 kg).

  Dengan mengikuti persamaan (2.1) dan (2.2) percepatan berkas elektron pada tabung pemercepat menjadi: ρ

  ρ q E

  a = (2.3)

m

  9 2.2.3.

   Gaya Magnetik pada sebuah muatan yang bergerak.

  Interaksi antara muatan listrik yang bergerak dengan medan magnetik pada daerah yang mempunyai medan magnet menyebabkan adanya gaya terhadap muatan. Gaya tersebut tergantung pada kecepatan, muatan elektron, dan medan magnetik. Hal ini dapat dituliskan dengan persamaan berikut [Johannes, 1978]:

  ρ ρ ρ = × F q

  V B (2.4)

  ρ dengan V : kecepatan muatan .

  ρ : medan magnetik dengan satuan T.

  B

  Persamaan 2.4 digunakan untuk memayarkan berkas elektron seperti pada

gambar 2.1. Magnet pemanyar berkas elektron digunakan untuk menarik berkas elektron menyebar ke seluruh corong pemanyar sehingga berkas elektron dapat

  merata keseluruh permukaan sampel yang dilalaui.

2.3. Penentuan dosis pada CTA.

  Dalam menentukan dosis serap pada bahan didasarkan pada hasil deteksi berkas elektron yang mengenai CTA beserta bahan. Setelah berkas elektron mengenai bahan dilakukan pengukuran absorbansidengan alat Spectrophotometer

  Genesys

  5. Perhitungan dosis serap dilakukan berdasarkan kalibrasi dosis serap terhadap respon dosimeter. Kurva kalibrasi diperoleh dari hasil pengukuran dosimeter yang telah diketahui nilai dosisnya secara pasti. Sedangkan respon

  10 elektron (bgd) dibagi dengan tebal dosimeter (t) yang diulis dalam rumus sebagai berikut [Saptaaji, 2006]:

  ( abs − bgd ) R = (2.5) t

  dengan R : respons dari dosimeter CTA abs : absorban dosimeter setelah dikenai berkas elektron. bgd : absorban dosimeter tanpa dikenai berkas elektron.

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian. Penelitian ini dilakukan di Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan

  (PTAPB) Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) Yogyakarta. Pengukuran fisik sampel dikerjakan di Laboratorium Analisa Pusat Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Proses memancarkan berkas elekton dan uji dosis dilakukan di Laboratorium Mesin Berkas Elektron (MBE) (PTAPB-BATAN). Uji foto mikro dilakukan di Laboratorium Kultur Jaringan Fakultas Pertanian Universitas Gajah Mada.

3.2. Alat Penelitian.

  Pada penelitian ini digunakan peralatan yang terdiri dari beberapa bagian utama yaitu :

  1. Mesin Berkas Elektron.

  2. Dosimeter CTA .

3. Spectrophotometer Genesys 5 4. Timbangan Scout Pro.

  5. Gelas ukur 10 ml.

  6. Mikroskop Kamera. Berikut ini penjelasan dari alat-alat yang digunakan :

  1. Mesin Berkas Elektron Mesin Berkas Elektron digunakan sebagai alat untuk memancarkan berkas elektron menuju sampel.

  2. Dosimeter CTA Dosimeter CTA yang digunakan adalah tipe FUJI FTR-125 buatan jepang yang berupa pita panjang, warna bening dengan dimensi lebar 8 mm, tebal 0,125 mm,

  3 densitas 1,298 gr/cm dan dapat dibaca pada panjang gelombang 280 mm.

  3. Spectrophotometer Genesis 5.

  Spectrophotometer Genesis 5 digunakan untuk mengukur absorbansi dosimeter sebelum dan sesudah dikenai berkas elektron dengan MBE.

  4. Timbangan Scout Pro.

  Timbangan ini merupakan timbangan digital yang digunakan untuk mengukur massa biji digunakan untuk mengukur massa jenis biji yang dikenai berkas elektron.

  5. Gelas Ukur.

  Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume biji yang akan dikenai berkas elektron.

  6. Mikroskop kamera.

  Mikroskop yang digunakan adalah jenis mikroskop kamera merek olympus DP

  12. Miktroskop tersebut digunakan untuk melihat perubahan biji yang sudah dikenai berkas elektron.

  Dalam eksperimen tersebut langkah dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.1 MBE

  Dosimeter

• Sampel Spctrophotometer Genesys 5

  Mikroskopik biji Uji tanaman

Gambar 3.1. Alur penelitian.

  Mesin Berkas Elektron digunakan untuk memancarkan berkas elektron menuju bahan yang sudah disiapkan dalam wadah. Dosimeter Cellulose Triacetat (CTA) digunakan sebagai alat untuk mengetahui dosis berkas elektron. Untuk mengetahui hasil pancaran berkas elektron, CTA dianalisis absorbansinya oleh alat

  Spectrophotometer Genesis

  5. Nilai absorbansi yang ditampilkan diolah dengan Setelah dikenai berkas elektron biji dilihat dengan mikroskop kamera untuk melihat morfologi pada biji. Sesudah dilakukan penelitian fisik pada biji maka selanjutnya biji kemudian ditanam untuk melihat efek berkas elektron pada pertumbuhan biji.

3.3. Pelaksanaan Penelitian.

  Penelitian ini dilaksanakan melalui beberapa tahap, yaitu: pengukuran massa jenis biji, tahap memancarkan berkas elektron, tahap perhitungan dosis pada bahan dengan menggunakan Spectrophotometer Genesys 5, tahap melihat biji yang sudah dikenai berkas elektron dengan mikroskop, dan tahap menanam biji yang sudah dikenai berkas elektron.

  3.3.1. Pengukuran massa jenis biji.

  Sampel dalam penelitian ini adalah biji tanaman pertanian. Untuk mengetahui massa jenis biji dilakukan pengukuran massa dan volume pada biji. Dari data tersebut massa jenis biji dapat diketahui dengan membagi massa biji dengan volume pada biji.

  Dalam mencari massa dari biji kangkung, dan biji sawi digunakan timbangan digital Scout Pro. Untuk mengetahui volume pada biji menggunakan gelas ukur yang diisi air. Perubahan air yang naik pada gelas ukur menunjukkan volume biji.

  3.3.2. Memancarkan berkas elektron.

  Proses memancarkan berkas elektron dilakukan menggunakan Mesin Berkas Elektron 300 keV / 10 mA milik P3TM_ BATAN. Proses operasi Mesin Berkas Elektron terdiri dari:

  3.3.2.1. Persiapan menjalankan mesin berkas elektron.

  Dalam menjalankan mesin berkas elektron dipastikan tidak ada personil di dalam ruangan. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam mengoprasikan mesin berkas elektron:

• Suhu ruang dalam mesin berkas elektron tidak lebih dari 25 derajat Celsius.

  Kelembaban relativ tidak lebih dari 60 persen. - - Suhu pendingin pada Osilator dan Shuter tidak lebih dari 20 derajat Celsius.

  2

• Tekanan udara pada kompresor antara 5-7 k>5 - Kevakuman pada mesin berkas elektron kurang dari 5 x 10 milibar. >Menghidupkan sumber tegangan pemercepat sampai tegangan anoda hidup.
• Pastikan tidak ada orang didalam ruan

• - Selama menjalankan mesin berkas elektron ruangan dalam keadaan tertutup.

  Mengaktifkan Emergensi selama mesin berkas elektron dijalankan. - 3.3.2.2. Menjalankan mesin berkas elektron.

  Dalam menjalankan mesin berkas elektron, tegangan tinggi diatur agar sampel dapat dikenai berkas elektron dengan baik. Hal-hal yang penting dalam menjalankan mesin berkas elektron:

• Menghidupkan kunci kontak, alaram peringatan akan berbunyi selama 10 sampai 30 detik.
• Menyiapkan kondisi kontrol dengan menekan tombol on.
• Untuk menaikkan tegangan tinggi dengan cara menekan tombol Riliase dan tombol up secara serempak.
• Tegangan tinggi diatur hingga mencapai tegangan yang dikehendaki.

• Menghidupkan pendingin window (Blower) AC ruangan akan mati dengan sendirinya.
• Menghidupkan sistim pemanyar. Sumber elektron dihidupkan dengan menyalakan sumber daya filamen se
• 5 bertahap sambil menjaga kondisi kevakuman tetap tinggi sekitar 5 x 10 milibar.

  Tegangan anoda diatur untuk memperoleh arus berkas elektron pada nilai yang dikehendaki.

  Jalankan konveyor serta sampel yang akan dikenai berkas elektron sesuai dengan dosis yang diinginkan. Sampel dimasukkan dalam plastik tipis agar mudah untuk dikenai berkas elektron, kemudian diletakkan pada wadah khusus diatas bantalan konveyer.

  3.3.2.3. Mematikan mesin berkas elektron.

  Langkah-langkah dalam mematikan mesin berkas elektron: - Tutup penyetop berkas elektron.

• Mematikan tegangan tinggi dengan menekan tombol Release dan tombol Reset .
• Mematikan sumber elektron dengan cara mematikan sumber daya filamen dan sumber daya anoda.
• Mematikan sistem pemayar, dan pendingin jendela pemayar.
• Hidupkan ventilator untuk membersihkan ruangan MBE dari gas ozon, selama ± 10 menit, dan hidupkan AC ruangan MBE.
• Matikan kunci kontak dengan cara memutar ke posisi off.

• Matikan sumber daya tegangan tinggi, sesuai prosedur yang ada melalui panel kontrol operasi, hingga bola pelucut muatan menempel pada terminal atau elektroda sumber tegangan tinggi.
• Gunakan tongkat pelucut muatan yang tersedia untuk mengamankan setiap komponen MBE yang berpotensi bermuatan sebelum dipegang.

  Mesin berkas elektron ini dijalankan dengan energi tertentu. Energi yang diperkenankan hanya sampai 300 keV meskipun dirancang untuk 350 keV. Ini dilakukan untuk menjaga keadaan alat agar tidak ada lompatan energi yang lebih besar yang menyebabkan kerusakkan komponen mesin.

  3.3.3.Perhitungan dosis dengan menggunakan Spectrophotometer Genesys 5.

  Perhitungan dosis berkas elektron menggunakan CTA dosimeter dan

  Spectrophotometer Genesys

  5. Untuk mengkalibrasi alat Spectrophotometer Genesys 5 digunakan CTA dosimeter yang sudah diketahui dosisnya secara pasti. Nilai absorbansi dari CTA yang sudah diketahui dosisnya digunakan untuk mencari respons. Data dari respon pada dosimeter akan didapatkan grafik persamaan kalibrasi dosis elektron terhadap respons dosimeter. Dari persamaan dapat digunakan sebagai acuan untuk mencari dosis setelah dikenai berkas elektron. Persamaan kalibrasi dapat dilihat pada gambar 4.1.

  Persamaan kalibrasi pada gambar grafik 4.1 digunakan untuk mencari dosis dari CTA. Dengan perhitungan absorbansi dari CTA yang sudah dikenai berkas elektron akan diketahui respons dosimeter. Dari respons akan diketahui dosis berkas elektron.

  3.3.4. Melihat biji yang sudah dikenai berkas elektron menggunakan mikroskop kamera.

  Untuk melihat biji yang sudah dikenai berkas elektron digunakan mikroskop kamera merek olympus DP.12. Mikroskop ini merupakan mikroskop yang secara otomatis dapat melihat gambar hasil perbesaran pada layar yang sudah diatur. Hasil perbesaran yang sudah diatur tersebut diolah dalam perangkat komputer.

  3.3.5.Menanam biji tanaman yang sudah dikenai berkas elektron.

  Untuk melihat pertumbuhan biji yang sudah dikenai berkas elektron ditanam dalam palstik polybag, dengan cara mengisikan kantung polibag tersebut dengan tanah dan pupuk kandang dengan perbandingan 1:1. Siapkan lahan yang dijadikan tempat penyemaian agar mudah dalam pengawasan dan dapat teramati dengan baik.

  Dalam mengisikan tanah dan pupuk tersebut kedalam polibag menjadi 5 untuk masing-masing perlakuan dosis dan satu sebagai kontrol dengan ketinggian setengah tinggi polibag. Setelah ditanam dilakukan penyiraman pada polibag tersebut. Diamati tumbuhan tersebut selama satu bulan terhitung dari menanam.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil penelitian.

  4.1.1. Data biji.

  Sebelum dikenai berkas elektron sampel berupa biji tanaman dilakukan pengukuran massa jenisnya dahulu, dengan menggunakan gelas ukur untuk mengetahui volume dan timbangan digital Scout Pro untuk mengetahui massanya hasil pengukuran ditunjukkan pada tabel 4.1. Selengkapnya dari perhitungan massa jenis biji terlampir di lampiran 1. Berikut hasil perhitungan massa jenis biji .

  No. Jenis biji tanaman Massa biji (gr) Volume (ml) Massa jenis (gr/ml)

1. Kangkung 3,1 2,5 1,24±0,02

  2. Sawi 0,7 0,7 1,04±0,05 Tabel 4.1. Data volume, massa, dan massa jenis tiap-tiap biji.

  4.1.2. Kalibrasi alat. Sebelum alat Spectrophotometer Genesys 5 digunakan perlu dilakukan kalibrasi agar memperoleh perhitungan standar untuk mendeteksi dosis. Data dicari dari CTA yang sudah diketahui dosisnya secara pasti. Kemudian dicari absorbansi dari setiap dosis yang sudah diketahui tersebut yang kemudian dapat dicari respon dari dosis tersebut. Hasil kalibrasi dapat dilihat pada gambar 4.1. Hasil selengkapnya dapat ditunjukkan dalam lampiran 2.

  80 R = 0,659 D - 1,4211

  70

  60 m

  50 c e (

  40 Respons (cm ) ons

  Linear (Respons (cm ))

  30 p s e R

  20

  10

  20

  40

  60 80 100 120

• 10

  Dosis kalibrasi (kGy)

Gambar 4.1. Grafik hubungan respon dosimeter terhadap dosis kalibrasi pada spectrophotometer Genesys 5.

4.1.3. Data arus berkas elektron yang digunakan untuk memancarkan berkas elektron.

  

Dalam memancarkan berkas elektron pada penelitian ini menggunakan arus

berkas elektron yang berbeda hal ini dilakukan agar dapat menghasilkan dosis yang

bervariasi. Data dosis dari mesin berkas elektron ini diperoleh dari pengukuran pada

CTA dosimeter yang dilihat absorbansinya pada Spectrophotometer Genesys 5. Dari

nilai absorbansi yang diperoleh kemudian dimasukkan dalam persamaan kalibrasi alat

untuk mendapatkan nilai dosis yang dipakai hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.2.

  

Dari tabel 4.2 dapat dibuat grafik hubungan dosis berkas elektron (kGy) terhadap arus

berkas elektron (mA) seperti pada gambar 4.2. Data pengukuran absorbansi ada pada

lampiran 4.

• 1

  No. Arus berkas Absorbansi (A) Respons (cm ) Dosis berkas elektron (mA) elektron(kGy)

  1. 0,6 0,2 10,2 18±1 2. 1,0 0,3 18,1 30±1 3. 1,8 0,5 30,9 49±2 4. 2,7 0,6 42,6 67±1 5. 3,8 0,8 59,3 92±1

Tabel 4.2. Data hubungan arus berkas elektron (mA) terhadap dosis berkas elektron (kGy) dengan kecepatan konveyer 2,7 cm/detik dan energi 277,2 keV.

  100 D = 22,684A + 6,2851

  90

  80 G k ( n

  70 ro

  Dosis berkas elektron

  60 ekt

  (kGy)

  50 Linear (Dosis berkas kas el er

  40 elektron (kGy)) b s

  30 si o D

  20

  10

  1

  2

  

3

  4 Arus berkas elektron (mA)

Gambar 4.2. Grafik hubungan dosis berkas elektron (kGy) terhadap arus berkas elektron (mA) dengan kecepatan konveyer 2,7 cm/det dan energi 277,2 keV.

  4.1.4. Pengaruh berkas elektron pada biji yang dilihat pada mikroskop.

  4.1.4.1. Hasil pengaruh berkas elektron pada biji kangkung dilihat pada mikroskop.

  Gambar biji ini diperbesar dengan menggunakan mikroskop kamera olympus DP 12 dengan perbesaran 20 kali. Gambar 4.3 merupakan biji kontrol tanpa pengaruh berkas elektron. Sedangkan pada gambar 4.4, gambar 4.5, gambar 4.6, gambar 4.7, dan gambar 4.8 merupakan biji kangkung yang sudah dikenai berkas elektron dengan dosis 18±1 kGy, 30±1 kGy, 49±2 kGy, 67±1 kGy, dan 92±1 kGy.

Gambar 4.3 merupakan sampel biji kangkung tanpa dikenai berkas elektron.Gambar 4.4 adalah sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron 18±1 kGy.

  Terlihat dari gambar 4.4 memiliki warna yang lebih tua dan bintik hitam yang sedikit karena dosis yang digunakan pada biji kangkung pada gambar 4.4 masih kecil.

Gambar 4.3. Sampel biji kangkung tanpa dosis berkas elektron.Gambar 4.4. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 18±1 kGy . Pada gambar 4.5 terlihat mulai adanya bercak-bercak kehitaman pada biji hal ini dimungkinkan karena pengaruh dosis yang diberikan dari mesin berkas elektron sebesar 30±1 kGy. Pada permukaan biji juga terlihat adanya seperti bekas terbakar. Terlihat pada gambar seperti adanya kawasan berkas elektron yang menumbuk permukaan biji kangkung.

Gambar 4.5. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 30±1 kGy.

  Pada gambar 4.6 merupakan sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 49±2 kGy terlihat bercak hitam pada permukaan biji semakin besar dan meluas. Terlihat pula pada gambar tersebut bintik-bintik hitam dan bercak hitam yang semakin besar. Hal ini menandakan adanya berkas elektron yang sampai ke biji kangkung.

Gambar 4.6 Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 49±2 kGy. Pada gambar 4.7 bintik hitam semakin jelas dan terlihat hampir menutupi lapisan biji dan terlihat mengumpul. Hal ini menandakan adanya berkas elektron yang mengenai biji pada dosis 67±1 kGy sehingga terbentuk menjadi bintik-bintik kecil.

Gambar 4.7. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 67±1 kGy.

  Pada gambar 4.8 merupakan dosis berkas elektron yang terakhir sebesar 92±1 kGy pada biji kangkung. Pada gambar tersebut terlihat bintik bintik hitam yang mengumpul dan merata keseluruh permukaan biji yang dikenai berkas elektron.

Gambar 4.8. Sampel biji kangkung dengan dosis berkas elektron sebesar 92 ± 1 kGy .

  4.1.4.2. Hasil pengaruh berkas elektron pada biji sawi dilihat pada mikroskop.

  Biji sawi ini juga diperbesar dengan mikroskop yang sama dengan perbesaran 10 kali. Gambar 4.9 merupakan biji kontrol sawi tanpa pengaruh berkas elektron.

  Sedangkan pada gambar 4.10, gambar 4.11, gambar 4.12, gambar 4.13, dan gambar

  4.14 merupakan biji sawi yang sudah dikenai berkas elektron dengan dosis yang sama sebesar 18±1 kGy, 30±1 kGy, 49±2 kGy, 67±1 kGy, dan 92±1 kGy.

  Terlihat pada gambar 4.9 biji tidak ada yang bintik bintik hal ini karena biji tidak dikenai berkas elektron.

Gambar 4.9. Sampel biji sawi tanpa dosis berkas elektron.

  Pada gambar 4.10 permukaan biji mulai nampak bintik-bintik kecil dan terlihat pada pinggir biji. Biji ini dikenai berkas elektron dengan dosis 18±1 kGy.

  Pada gambar ini juga terlihat adanya bekas tumbukan dengan partikel terlihat adanya titik- titik pada biji sawi yang diberikan berkas elektron tersebut.

Gambar 4.10. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 18±1 kGy.

  Pada gambar 4.11 biji sawi dikenai berkas elektron dengan dosis berkas elektron sebesar 30±1 kGy. Dari gambar terlihat biji yang seperti bintik-bintik yang banyak dan lebih menyebar. Hal ini dapat diketahui dari bintik pada biji.

Gambar 4.11. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 30±1 kGy.

  Pada gambar 4.12 biji sawi dipancarkan berkas elektron dengan dosis berkas elektron sebesar 49±2 kGy. Dari uji foto mikroskopik ini dalam biji terlihat adanya bintik hitam yang lebih banyak lagi dan warnanya juga berubah .

Gambar 4.12. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 49±2 kGy.

  Pada gambar 4.13 biji ini dipancarkan berkas elektron dengan dosis dari berkas elektron sebesar 67±1 kGy. Dari gambar mikroskopik ini terlihat berkas yang menembus permukaan biji dan terjadi perubahan pada kulit biji yang terlhat agak kemerahan dan bintik yang ada lebih luas dari yang sebelumnya.

Gambar 4.13. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 67±1 kGy. Pada gambar 4.14 biji sawi ini dikenai berkas elektron dengan dosis berkas elektron sebesar 92±1 kGy. Dalam gambar ini biji yang dikenai berkas elektron terlihat berkas yang keseluruh permukaan biji dan berkas yang banyak.

Gambar 4.14. Sampel biji sawi dengan dosis berkas elektron sebesar 92±1 kGy.

  4.1.5. Hasil pengamatan tanaman dari biji yang dikenai berkas elektron.

  Pada penyemaian biji ini di lakukan pada polibag dengan isi tanah sebagai media yang ditanam selama 30 hari.

  4.1.5.1. Hasil penyemaian pada biji kangkung.