LAPORAN FISIKA EKSPERIMENTAL II PENGUKUR (1)
LAPORAN
FISIKA EKSPERIMENTAL II
Percobaan R-3: PENGUKURAN SPEKTRUM DIFERENSIAL DENGAN SCA
Pelaksanaan Praktikum
Hari : Senin
Tanggal : 15 September 2014
Jam : 14.50-16.40
Oleh:
IMROATUL MAGHFIROH
NIM: 081211331125
1.
2.
3.
4.
Anggota Kelompok:
Dewi Karmila Sari
Hanu Lutvia
Mei Budi Utami
Muh. Patria Mahardhika
NIM : 081211333003
NIM : 081211331144
NIM : 081211332009
NIM : 081211333026
33
Dosen pembimbing : 1. Drs. R. Arif Wibowo, M.Si.
2. Drs. Khusnul Ain, MT
LABORATORIUM FISIKA RADIASI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2014
PERCOBAAN R.3
PENGUKURAN SPEKTRUM DIFERENSIAL DENGAN SCA
A. TUJUAN
1. Menentukan spektrum diferensial energi α dengan menggunakan sca
detektor semikonduktor
2. Menghitung resolusi energi α
B. ALAT DAN BAHAN
1. Detektor semikonduktor (559 92)
2. Discriminator preamplifier (559 93)
3. SCA (Single Channel Analyser/ 559 95) yang termasuk di dalamnya:
a. Preamplifier
b. Amplifier
c. DAC (Digital to analog converter)
d. Diskriminator
4. XY-YT recorder (575 662)
5. Sumber radiasi-α Ra-226 dan Am-241
C. DASAR TEORI
Pengukuran spectrum energi diferensial dilakukan dengan mengukur
jumlah partikel yang berada dalam interval energi
tertentu, yang hal ini
akan sama dengan mengukur jumlah pulsa yang berada dalam interval
tertentu. Hal ini dapat diperoleh dengan cara mengoperasikan SCA sebagai
mode differensial.
SCA mempunyai satu salur pencacahan yang dibatasi oleh suatu
ambang batas dan ambang bawah yang jarak antara ambang tadi bisa diatur
dan disebut dengan cendela (window). Hanya pulsa-pulsa yang mempeunyai
tiggi amplitudonya berada di dlaam cendela saja yang akan diteruskan
menuju alat pencaca, sedangkan semua pulsa yang tingginya di luar cendela
tidak akan tercacah.
Jika batas SCA diset pada V1 (atau E1) dan jendela memiliki lebar
(atau
) maka hanya pulsa dengan tinggi antara V1 dan V1+
akan dicatat. Semua pulsa diluar itu akan dibuang.
yang
Resolusi energi
Unjuk kerja detector yang digunakan untuk pengukuran energi
ditentukan oleh lebar distribusi pulsa sumber energi tunggal, yang
ditunjukkan oleh Γ atau FWHM (full With half maximum). Kemampuan
detector untuk mengidentifikasi partikel dengan energi yang berbeda disebut
resolusi energi yang dinyatakan dalam,
Γ
(1)
Dengan Γ dalam suatu energi, sedang R(Eo) dalam persen. Ada tiga factor
penting yang mempengaruhi resolusi energi :
1. Fluktuasi statistic dalam sejumlah muatan yang dihasilkan dalam detector
2. Derau elektronik dalam detektor, preamplifier dan amplifier
3. Tidak lengkapnya muatan yang dihasilkan dalam detector
FWHM (Full Width at Half Maximum)
FWHM atau Full Width at Half Maximum merupakan lebar “peak”
energi pada setangah energi puncaknya. Resolusi energi radiasi alfa
merupakan
kemampuan
sistem
spektrometer
energi
radiasi
untuk
memisahkan antar energi radiasi. Hal ini sangat penting karena dapat
memberikan informasi seberapa valid informasi energi radiasi yang muncul
dalam spektrum radiasi yang dihasilkan.
D. PROSEDUR PERCOBAAN
I. Demonstrasi Distribusi Energi Dengan Osiloskop
1. Susun peralatan percobaan sesuai dengan gambar
2. Hidupkan SCA selama 5 menit sebelum eksperimen dimulai
3. Letakkan potensiometer untuk integral diskriminator pada skala tengah
4. Periksa setting peralatan yang digunakan seperti berikut ini :
a. Setting osiloskop
Timer base
: 1ms/cm
Y deflection
: 1 V/cm
Triggering
: automatic
b. Setting SCA
Switch (d)
: auto
Switch (e)
: reset
Base potensiometer
: 0,00
Window potensiometer
: 30%
5. Amati spektrum energi-α (distribusi energi) yang terlihat pada
osiloskop.
II. Perekaman Spektrum Energi Dengan XY-Recorder
1. Periksalah rangkaian percobaan, apakah sudah seperti pada gambar
2. Buatlah sumbu x : 0,1 V/cm, dan sumbu Y : V/cm
3. Sebelum menggunakan pena XY recorder, saklar (s) di start dan amati
bentuk puncak-puncak dan lebar spectrum
4. Berkaitan dengan tinggi dan lebar puncak spectrum berikut ini perlu
diperhatikan :
Spektrum terlalu lebar : kecilkan amplifikasi
Spektrum terlalu sempit
Puncak terlalu tinggi
Puncak terlalu rendah
5. Ambil sumber
241
: perbesar amplifikasi
: kurangi lebar window
: perbesar lebar window
AM dan amati spektrumnya. Hitung resolusinya dan
cari konstanta yang menghubungkan antara energi dan tinggi pulsa
6. Ganti sumber dengan yang lain (minta asisten pembimbing), cari
tegangan puncak spectrum yang dihasilkan, tentukan energi spectrum-α
tersebut.
III. DATA HASIL EKSPERIMEN
A. Data Spektrum Energi-α-Am-241
No.Kanal
Cacah 1
Cacah 2
Cacah 3
Cacah 4
Cacah 5
Jumlah
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
12232
6849
2211
349
24
10
2
2
1
4
0
1
2
2
3
6
1
3
5
10
7
19
23
36
37
47
62
64
83
76
62
85
74
75
66
74
76
12437
6830
2133
351
23
4
1
1
1
2
2
2
1
2
4
3
2
4
4
5
5
15
24
42
51
60
67
59
80
71
66
86
72
93
81
89
89
12422
6724
2181
356
17
3
5
6
3
3
0
2
0
1
2
4
5
2
15
6
7
18
24
35
36
50
68
75
64
75
89
77
76
83
86
76
82
12187
6788
2118
339
24
4
5
4
1
4
4
1
1
1
4
2
5
3
4
7
4
17
24
34
59
51
64
62
82
80
75
59
51
82
72
76
96
12208
7014
2095
366
20
5
5
0
2
1
2
1
3
0
2
4
3
1
3
4
8
10
31
30
53
62
61
62
75
60
73
70
65
82
79
67
81
61486
34205
10738
1761
108
26
18
13
8
14
8
7
7
6
15
19
16
13
31
32
31
79
126
177
236
270
322
322
384
362
365
377
338
415
384
382
424
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
101
79
79
76
58
57
49
41
33
26
17
17
18
5
2
5
3
5
5
1
1
0
0
2
0
0
1
0
0
0
1
1
0
84
80
59
73
58
56
50
35
38
32
15
12
9
8
4
3
2
5
3
2
1
0
0
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
82
93
82
66
66
48
39
42
31
16
12
16
9
10
8
6
2
1
3
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
86
74
74
72
70
71
46
42
24
16
17
13
5
13
4
1
1
1
3
4
1
0
1
0
0
1
1
1
1
2
0
0
0
77
65
70
54
80
53
51
28
30
24
21
15
18
5
5
2
2
2
3
1
1
0
0
1
0
0
0
1
3
0
0
1
0
430
391
364
341
332
285
235
188
156
114
82
73
59
41
23
17
10
14
17
9
4
1
1
5
1
2
2
2
4
3
1
2
0
B. Data Spektrum Energi -α-Ra-226
No.Kanal
Cacah 1
Cacah 2
Cacah 3
Cacah 4
Cacah 5
Jumlah
0
10
20
30
12376
8426
4670
1426
12541
8712
4356
1384
12480
8748
4287
1318
12329
8761
4358
1365
12408
8685
4078
1362
62134
43332
21749
6855
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
331
118
34
23
20
12
6
8
16
26
20
28
40
45
47
42
51
63
64
61
53
60
57
50
43
46
39
41
50
42
39
25
28
18
23
15
17
12
9
12
6
374
91
34
17
8
6
14
16
19
18
21
36
31
41
41
53
57
65
55
56
47
61
66
54
42
53
45
46
39
48
32
29
30
25
16
17
12
12
12
10
9
356
114
48
21
19
9
9
13
13
23
24
35
40
54
54
60
63
65
57
54
54
51
43
45
47
54
49
47
52
38
27
22
32
18
14
18
12
12
14
8
4
388
117
40
20
10
11
16
14
16
17
19
36
41
41
54
60
75
60
55
55
58
59
55
64
47
41
46
34
31
42
28
27
32
23
19
15
14
20
11
10
8
403
107
42
22
11
8
16
10
17
23
19
24
38
46
43
57
51
71
66
54
56
67
54
47
33
38
46
33
38
36
36
29
20
23
18
23
15
10
13
6
8
1852
547
198
103
68
46
61
61
81
107
103
159
190
227
239
272
297
324
297
280
268
298
275
260
212
232
225
201
210
206
162
132
142
107
90
88
70
66
59
46
35
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
730
740
750
760
770
780
790
800
810
820
830
840
850
8
6
5
9
3
7
9
5
0
4
6
5
4
3
3
3
8
7
6
4
4
6
3
2
13
8
4
9
6
12
10
5
6
7
14
11
10
4
10
7
15
7
4
11
2
6
3
2
6
7
5
1
4
6
5
3
4
3
3
4
5
6
10
7
1
7
5
7
7
7
4
8
11
9
8
5
14
10
6
3
16
11
6
8
11
8
5
5
6
7
3
4
4
3
5
2
5
4
6
6
8
7
6
7
4
9
3
7
8
11
10
8
7
8
6
12
7
3
7
7
5
15
14
4
7
6
2
4
6
5
4
6
6
6
3
2
6
9
2
6
3
1
5
5
3
4
6
6
7
6
9
10
6
9
8
9
8
6
11
12
7
5
10
9
4
7
5
4
5
2
3
5
2
6
3
8
4
2
6
6
4
8
4
8
5
4
3
7
4
8
15
8
6
10
4
8
17
9
9
10
7
2
7
9
9
29
32
38
25
23
23
25
27
18
25
20
23
21
18
26
19
27
27
23
29
26
30
21
25
33
35
40
44
39
40
38
40
47
44
41
49
46
26
30
57
58
860
870
880
890
900
910
920
930
940
950
960
970
980
990
1000
14
11
12
8
8
10
3
8
4
3
10
7
9
4
7
7
8
8
10
8
7
8
9
9
12
8
7
7
6
5
5
9
8
8
14
5
4
5
9
9
5
7
5
3
10
5
5
16
11
4
9
6
5
7
9
5
7
6
2
12
11
12
4
14
4
7
6
2
4
11
6
7
5
8
5
42
45
48
51
38
38
27
29
33
44
34
35
32
23
39
Keterangan:
Tabel dengan berwarna hijau tersebut merupakan nilai nomor kanal (dari 210360) untuk energi partikel α Ra-226 ; Po-210 ; Rn-222 ; Po-218 ; Po-214.
C. ANALISIS DATA
Terlampir
D. PEMBAHASAN
Kali ini telah dilakukan percobaan pengukuran spektrum diferensial
dengan SCA. SCA (Single Channel Analyser) yang digunakan ialah SCA 559
95 terdiri dari preamplifier, amplifier, DAC (Digital to Analog Converter),
dan diskriminator. Pada eksperimen ini, awal mula semua peralatan disusun
seperti berikut ini:
Sumber
Preamplifier
DAC
Amplifier
SCA
X-Y Recorder
Detektor
Osiloskop
Susunan Peralatan Eksperimen R.3
Setelah
menyusun
peralatan
dengan
benar
selanjutnya
mengoperasikan peralatan sesuai dengan prosedur. Pada prinsipnya,
pengukuran spektrum energi diferensial ini dilakukan dengan mengukur
jumlah partikel yang berada dalam interval energi ΔE tertentu atau mengukur
jumlah pulsa yang berada dalam interval ΔV tertentu, dan hal tersebut dapat
diperoleh dengan cara mengoperasikan SCA sebagai mode diferensial.
Pada eksperimen ini, digunakan pula detektor semikonduktor yang
memiliki kelebihan dibandingkan dengan detektor lainnya, detektor ini
memiliki resolusi yang baik karena mampu memisahkan energi dari partikel
yang menghasilkan polyenergetik. Selain itu juga mampu memberikan respon
yang linier dimana kenaikan energi sebanding dengan pancaran radiasi yang
diterima serta memiliki range yang lebar. Efisien yang tinggi juga perlu
diperhitungkan karena bahan penyusun detektor memiliki kerapatan yang
tinggi sehingga memungkinkan untuk membuat hasil spektrum yang mudah
dianalisis. Waktu timbul pulsa detektor semikonduktor ini cepat dan dapat
beroperasi pada daerah vacum dan tentunya tidak terpengaruh terhadap medan
magnet.
Partikel α pada dasarnya terdiri dari 2 proton dan 2 neutron atau
identik dengan inti helium. Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta
dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio neutron terhadap
proton yang terlalu rendah. Secara spontan inti akan meluruh menjadi atom
helium atau patikel α. Pada eksperimen ini digunakan radioaktif Am-241
sebagai kalibrator atau pembanding dan radioaktif Ra-226 yang akan dicari
energi partikel α dari hasil peluruhannya.
Berdasarkan kekekalan muatan dan nucleon peluruhan α memenuhi
reaksi yang dinyatakan oleh :
A-4
AIZ
TZ-2+α
dengan T adalah inti turunan dan I adalah inti induk. Sedangkan untuk
peluruhan radioaktif
226
Ra menjadi
210
Po dalam eksperimen ini dapat
diperoleh turunan peluruhannya:
Rn+α
226
Ra
222
222
Rn
218
218
Po
214
Po+α
214
Po
210
Po+α
Dari penurunan peluruhan
226
Po+α
Ra menjadi
210
Po menghasilkan 5 buah
partikel α yang masing-masing partikel α memiliki besar energi partikel yang
berbeda. Pada grafik antara jumlah cacahan dan nomor kanal pada eksperimen
ini, terlihat spektrum energinya memiliki 5 puncak yang menunjukkan
besarnya energi yang dihasilkan partikel α tersebut selama meluruh. Salah satu
tujuan eksperimen ini adalah untuk menentukan energy dari partikel α Ra-226
dengan menggunakan Am-241 sebagai kalibrator yang memiliki spektrum
monoenergetik radiasi α sebesar 5,6 MeV. Besarnya energi partikel puncak
pada spektrum energi peluruhan Ra-226 menjadi Po-210 didapatkan dengan
menganalisis spektrum energi Am-241. Puncak energi partikel α pada
peluruhan Am-241 terjadi pada kanal 370, sehingga dapat diketahui bahwa 1
kanal mewakili besarnya energi yang dipancarkan partikel α sebesar
.
Maka, dapat ditentukan energi partikel α dari masing-masing
peluruhan, dan jika dibandingkan dengan energi partikel α tiap inti pada
literatur, terdapat persentase kesalahan sebagai berikut:
Energi (MeV)
Ekperimen
Teori
3,18
4,78
3,78
5,30
4,39
5,48
4,84
6,00
5,45
7,68
Inti
Ra-226
Po-210
Rn-222
Po-218
Po-214
% kesalahan
33,47 %
23,68 %
19,9 %
19,33 %
29 %
Selain menentukan spektrum diferensial energi partikel α, eksperimen
ini juga bertujuan untuk menghitung resolusi energi partikel α dari Am-241.
Resolusi energi ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus
dengan
,
dalam satuan energi, dan
dalam persen. FWHM ini merupakan lebar „peak‟ energi pada setengah
energi puncaknya (dapat dilihat pada lampiran). Setelah melakukan analisis
data, maka diketahui nilai resolusi energi partikel α pada eksperimen ini ialah
sebesar 50,89%.
E. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan pembahasan serta analisis data yang telah dilakukan,
maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada peluruhan
226
Ra menjadi
210
Po menghasilkan 5 buah partikel α yang
masing-masing partikel α memiliki besar energi yang berbeda dan
ditunjukkan dengan 5 puncak energi pada spektrum energinya.
2. Resolusi energi α yang diperoleh sebesar 50,89%
3. Energi partikel α pada tiap puncak dihasilkan sebagai berikut:
Inti
Ra-226
Po-210
Rn-222
Po-218
Po-214
Energi (MeV)
Ekperimen
Teori
3,18
4,78
3,78
5,30
4,39
5,48
4,84
6,00
5,45
7,68
% kesalahan
33,47 %
23,68 %
19,9 %
19,33 %
29 %
Saran-saran yang dapat diberikan, sebagai berikut:
1. Hendaknya menggunakan peralatan-peralatan eksperimen yang masih
dapat berfungsi dengan baik, sehingga didapatkan data hasil eksperimen
yang sesuai dan mendekati kebenaran
2. Diperlukannya penelitian lanjutan dengan memperbanyak variabel–
variabel penelitian agar memperoleh banyak variasi data sehingga dapat
menambah nilai kemanfaatannya.
F. DAFTAR PUSTAKA
Krane,keneth.1992.Modern Physics. John WileySons,inc.,.Jakarta:Penerbit
Universitas Indonesia (UI-Press).
Leybold.1998.General Cataloque of Physics Experiments.Federal Republik
of Germany:Technical alterations reserved.
Setiawati, Heni. 2009. Rancang Bangun Single Channel Analyser Pada
Spektrometer Radiasi Nuklir.
Tipler, Paul A dan Ralph A.Liewellyn.1933.Modern Physics, Fourth Edition.
New York
_______________.2011. Modul Eksperimental Radiasi. Surabaya: Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
ANALISIS DATA
PENGUKURAN SPEKTRUM DIFERENSIAL DENGAN SCA
A. Sumber Radiasi α-Am-241
Berdasarkan data eksperimen yang diperoleh, maka didapatkan grafik
seperti berikut:
Grafik Energi α-Am-241
70000
Jumlah Cacahan
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
-10000
0
100
200
300
400
500
600
690; 0
700
800
No. Kanal
GRAFIK ENERGI α-Am-241
500
450
370,430
Jumlah Cacahan
400
350
300
250
240,236
FWHM
Series1
430,235
200
150
100
50
0
0
200
400
No. Kanal
600
800
Diketahui dari literature, energi untuk Am-241 adalah 5,6 MeV dan diketahui
pula dari grafik di atas, nilai cacahan terbanyak ialah pada nomor kanal 370.
Maka,
Sehingga, dapat ditentukan:
Dengan
Maka, resolusi energi α-Am-241 adalah:
B. Sumber Radiasi α-Ra-226
GRAFIK ENERGI α-Ra-226
Jumlah Cacahan
70000
60000
50000
40000
30000
Series1
20000
10000
0
0
1000; 39
1000
500
No. Kanal
1500
GRAFIK ENERGI α-Ra-226
600
Jumlah Cacahan
500
Ra-226 210;324
Po-210 250;298
Rn-222 290;232
Po-218 320;210
400
300
200
Series1
Po-214 360;142
100
0
0
500
1000
1500
No. Kanal
Berdasarkan grafik di atas, dapat diketahui bahwa:
1. No. Kanal Ra-226 = 210 (Ca Ra-226)
2. No. Kanal Po-210 = 250 (Ca Po-210)
3. No. Kanal Rn-222 = 290 (Ca Rn-222)
4. No. Kanal Po-218 = 320 (Ca Po-218)
5. No. Kanal Po-214 = 360 (Ca Po-214)
Dan, telah diketahui bahwa:
No. Kanal Am-241 = 370 dengan Eα Am-241 = 5,6 MeV
Sehingga, energi radiasi α dapat dicari sebagai berikut:
Jika, hasil energi partikel alfa yang telah diperoleh ini dibandingkan dengan
hasil pada literatur,maka terdapat persentase kesalahan sebagai berikut:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FISIKA EKSPERIMENTAL II
Percobaan R-3: PENGUKURAN SPEKTRUM DIFERENSIAL DENGAN SCA
Pelaksanaan Praktikum
Hari : Senin
Tanggal : 15 September 2014
Jam : 14.50-16.40
Oleh:
IMROATUL MAGHFIROH
NIM: 081211331125
1.
2.
3.
4.
Anggota Kelompok:
Dewi Karmila Sari
Hanu Lutvia
Mei Budi Utami
Muh. Patria Mahardhika
NIM : 081211333003
NIM : 081211331144
NIM : 081211332009
NIM : 081211333026
33
Dosen pembimbing : 1. Drs. R. Arif Wibowo, M.Si.
2. Drs. Khusnul Ain, MT
LABORATORIUM FISIKA RADIASI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2014
PERCOBAAN R.3
PENGUKURAN SPEKTRUM DIFERENSIAL DENGAN SCA
A. TUJUAN
1. Menentukan spektrum diferensial energi α dengan menggunakan sca
detektor semikonduktor
2. Menghitung resolusi energi α
B. ALAT DAN BAHAN
1. Detektor semikonduktor (559 92)
2. Discriminator preamplifier (559 93)
3. SCA (Single Channel Analyser/ 559 95) yang termasuk di dalamnya:
a. Preamplifier
b. Amplifier
c. DAC (Digital to analog converter)
d. Diskriminator
4. XY-YT recorder (575 662)
5. Sumber radiasi-α Ra-226 dan Am-241
C. DASAR TEORI
Pengukuran spectrum energi diferensial dilakukan dengan mengukur
jumlah partikel yang berada dalam interval energi
tertentu, yang hal ini
akan sama dengan mengukur jumlah pulsa yang berada dalam interval
tertentu. Hal ini dapat diperoleh dengan cara mengoperasikan SCA sebagai
mode differensial.
SCA mempunyai satu salur pencacahan yang dibatasi oleh suatu
ambang batas dan ambang bawah yang jarak antara ambang tadi bisa diatur
dan disebut dengan cendela (window). Hanya pulsa-pulsa yang mempeunyai
tiggi amplitudonya berada di dlaam cendela saja yang akan diteruskan
menuju alat pencaca, sedangkan semua pulsa yang tingginya di luar cendela
tidak akan tercacah.
Jika batas SCA diset pada V1 (atau E1) dan jendela memiliki lebar
(atau
) maka hanya pulsa dengan tinggi antara V1 dan V1+
akan dicatat. Semua pulsa diluar itu akan dibuang.
yang
Resolusi energi
Unjuk kerja detector yang digunakan untuk pengukuran energi
ditentukan oleh lebar distribusi pulsa sumber energi tunggal, yang
ditunjukkan oleh Γ atau FWHM (full With half maximum). Kemampuan
detector untuk mengidentifikasi partikel dengan energi yang berbeda disebut
resolusi energi yang dinyatakan dalam,
Γ
(1)
Dengan Γ dalam suatu energi, sedang R(Eo) dalam persen. Ada tiga factor
penting yang mempengaruhi resolusi energi :
1. Fluktuasi statistic dalam sejumlah muatan yang dihasilkan dalam detector
2. Derau elektronik dalam detektor, preamplifier dan amplifier
3. Tidak lengkapnya muatan yang dihasilkan dalam detector
FWHM (Full Width at Half Maximum)
FWHM atau Full Width at Half Maximum merupakan lebar “peak”
energi pada setangah energi puncaknya. Resolusi energi radiasi alfa
merupakan
kemampuan
sistem
spektrometer
energi
radiasi
untuk
memisahkan antar energi radiasi. Hal ini sangat penting karena dapat
memberikan informasi seberapa valid informasi energi radiasi yang muncul
dalam spektrum radiasi yang dihasilkan.
D. PROSEDUR PERCOBAAN
I. Demonstrasi Distribusi Energi Dengan Osiloskop
1. Susun peralatan percobaan sesuai dengan gambar
2. Hidupkan SCA selama 5 menit sebelum eksperimen dimulai
3. Letakkan potensiometer untuk integral diskriminator pada skala tengah
4. Periksa setting peralatan yang digunakan seperti berikut ini :
a. Setting osiloskop
Timer base
: 1ms/cm
Y deflection
: 1 V/cm
Triggering
: automatic
b. Setting SCA
Switch (d)
: auto
Switch (e)
: reset
Base potensiometer
: 0,00
Window potensiometer
: 30%
5. Amati spektrum energi-α (distribusi energi) yang terlihat pada
osiloskop.
II. Perekaman Spektrum Energi Dengan XY-Recorder
1. Periksalah rangkaian percobaan, apakah sudah seperti pada gambar
2. Buatlah sumbu x : 0,1 V/cm, dan sumbu Y : V/cm
3. Sebelum menggunakan pena XY recorder, saklar (s) di start dan amati
bentuk puncak-puncak dan lebar spectrum
4. Berkaitan dengan tinggi dan lebar puncak spectrum berikut ini perlu
diperhatikan :
Spektrum terlalu lebar : kecilkan amplifikasi
Spektrum terlalu sempit
Puncak terlalu tinggi
Puncak terlalu rendah
5. Ambil sumber
241
: perbesar amplifikasi
: kurangi lebar window
: perbesar lebar window
AM dan amati spektrumnya. Hitung resolusinya dan
cari konstanta yang menghubungkan antara energi dan tinggi pulsa
6. Ganti sumber dengan yang lain (minta asisten pembimbing), cari
tegangan puncak spectrum yang dihasilkan, tentukan energi spectrum-α
tersebut.
III. DATA HASIL EKSPERIMEN
A. Data Spektrum Energi-α-Am-241
No.Kanal
Cacah 1
Cacah 2
Cacah 3
Cacah 4
Cacah 5
Jumlah
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
12232
6849
2211
349
24
10
2
2
1
4
0
1
2
2
3
6
1
3
5
10
7
19
23
36
37
47
62
64
83
76
62
85
74
75
66
74
76
12437
6830
2133
351
23
4
1
1
1
2
2
2
1
2
4
3
2
4
4
5
5
15
24
42
51
60
67
59
80
71
66
86
72
93
81
89
89
12422
6724
2181
356
17
3
5
6
3
3
0
2
0
1
2
4
5
2
15
6
7
18
24
35
36
50
68
75
64
75
89
77
76
83
86
76
82
12187
6788
2118
339
24
4
5
4
1
4
4
1
1
1
4
2
5
3
4
7
4
17
24
34
59
51
64
62
82
80
75
59
51
82
72
76
96
12208
7014
2095
366
20
5
5
0
2
1
2
1
3
0
2
4
3
1
3
4
8
10
31
30
53
62
61
62
75
60
73
70
65
82
79
67
81
61486
34205
10738
1761
108
26
18
13
8
14
8
7
7
6
15
19
16
13
31
32
31
79
126
177
236
270
322
322
384
362
365
377
338
415
384
382
424
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
101
79
79
76
58
57
49
41
33
26
17
17
18
5
2
5
3
5
5
1
1
0
0
2
0
0
1
0
0
0
1
1
0
84
80
59
73
58
56
50
35
38
32
15
12
9
8
4
3
2
5
3
2
1
0
0
2
1
0
0
0
0
0
0
0
0
82
93
82
66
66
48
39
42
31
16
12
16
9
10
8
6
2
1
3
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
86
74
74
72
70
71
46
42
24
16
17
13
5
13
4
1
1
1
3
4
1
0
1
0
0
1
1
1
1
2
0
0
0
77
65
70
54
80
53
51
28
30
24
21
15
18
5
5
2
2
2
3
1
1
0
0
1
0
0
0
1
3
0
0
1
0
430
391
364
341
332
285
235
188
156
114
82
73
59
41
23
17
10
14
17
9
4
1
1
5
1
2
2
2
4
3
1
2
0
B. Data Spektrum Energi -α-Ra-226
No.Kanal
Cacah 1
Cacah 2
Cacah 3
Cacah 4
Cacah 5
Jumlah
0
10
20
30
12376
8426
4670
1426
12541
8712
4356
1384
12480
8748
4287
1318
12329
8761
4358
1365
12408
8685
4078
1362
62134
43332
21749
6855
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
331
118
34
23
20
12
6
8
16
26
20
28
40
45
47
42
51
63
64
61
53
60
57
50
43
46
39
41
50
42
39
25
28
18
23
15
17
12
9
12
6
374
91
34
17
8
6
14
16
19
18
21
36
31
41
41
53
57
65
55
56
47
61
66
54
42
53
45
46
39
48
32
29
30
25
16
17
12
12
12
10
9
356
114
48
21
19
9
9
13
13
23
24
35
40
54
54
60
63
65
57
54
54
51
43
45
47
54
49
47
52
38
27
22
32
18
14
18
12
12
14
8
4
388
117
40
20
10
11
16
14
16
17
19
36
41
41
54
60
75
60
55
55
58
59
55
64
47
41
46
34
31
42
28
27
32
23
19
15
14
20
11
10
8
403
107
42
22
11
8
16
10
17
23
19
24
38
46
43
57
51
71
66
54
56
67
54
47
33
38
46
33
38
36
36
29
20
23
18
23
15
10
13
6
8
1852
547
198
103
68
46
61
61
81
107
103
159
190
227
239
272
297
324
297
280
268
298
275
260
212
232
225
201
210
206
162
132
142
107
90
88
70
66
59
46
35
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
730
740
750
760
770
780
790
800
810
820
830
840
850
8
6
5
9
3
7
9
5
0
4
6
5
4
3
3
3
8
7
6
4
4
6
3
2
13
8
4
9
6
12
10
5
6
7
14
11
10
4
10
7
15
7
4
11
2
6
3
2
6
7
5
1
4
6
5
3
4
3
3
4
5
6
10
7
1
7
5
7
7
7
4
8
11
9
8
5
14
10
6
3
16
11
6
8
11
8
5
5
6
7
3
4
4
3
5
2
5
4
6
6
8
7
6
7
4
9
3
7
8
11
10
8
7
8
6
12
7
3
7
7
5
15
14
4
7
6
2
4
6
5
4
6
6
6
3
2
6
9
2
6
3
1
5
5
3
4
6
6
7
6
9
10
6
9
8
9
8
6
11
12
7
5
10
9
4
7
5
4
5
2
3
5
2
6
3
8
4
2
6
6
4
8
4
8
5
4
3
7
4
8
15
8
6
10
4
8
17
9
9
10
7
2
7
9
9
29
32
38
25
23
23
25
27
18
25
20
23
21
18
26
19
27
27
23
29
26
30
21
25
33
35
40
44
39
40
38
40
47
44
41
49
46
26
30
57
58
860
870
880
890
900
910
920
930
940
950
960
970
980
990
1000
14
11
12
8
8
10
3
8
4
3
10
7
9
4
7
7
8
8
10
8
7
8
9
9
12
8
7
7
6
5
5
9
8
8
14
5
4
5
9
9
5
7
5
3
10
5
5
16
11
4
9
6
5
7
9
5
7
6
2
12
11
12
4
14
4
7
6
2
4
11
6
7
5
8
5
42
45
48
51
38
38
27
29
33
44
34
35
32
23
39
Keterangan:
Tabel dengan berwarna hijau tersebut merupakan nilai nomor kanal (dari 210360) untuk energi partikel α Ra-226 ; Po-210 ; Rn-222 ; Po-218 ; Po-214.
C. ANALISIS DATA
Terlampir
D. PEMBAHASAN
Kali ini telah dilakukan percobaan pengukuran spektrum diferensial
dengan SCA. SCA (Single Channel Analyser) yang digunakan ialah SCA 559
95 terdiri dari preamplifier, amplifier, DAC (Digital to Analog Converter),
dan diskriminator. Pada eksperimen ini, awal mula semua peralatan disusun
seperti berikut ini:
Sumber
Preamplifier
DAC
Amplifier
SCA
X-Y Recorder
Detektor
Osiloskop
Susunan Peralatan Eksperimen R.3
Setelah
menyusun
peralatan
dengan
benar
selanjutnya
mengoperasikan peralatan sesuai dengan prosedur. Pada prinsipnya,
pengukuran spektrum energi diferensial ini dilakukan dengan mengukur
jumlah partikel yang berada dalam interval energi ΔE tertentu atau mengukur
jumlah pulsa yang berada dalam interval ΔV tertentu, dan hal tersebut dapat
diperoleh dengan cara mengoperasikan SCA sebagai mode diferensial.
Pada eksperimen ini, digunakan pula detektor semikonduktor yang
memiliki kelebihan dibandingkan dengan detektor lainnya, detektor ini
memiliki resolusi yang baik karena mampu memisahkan energi dari partikel
yang menghasilkan polyenergetik. Selain itu juga mampu memberikan respon
yang linier dimana kenaikan energi sebanding dengan pancaran radiasi yang
diterima serta memiliki range yang lebar. Efisien yang tinggi juga perlu
diperhitungkan karena bahan penyusun detektor memiliki kerapatan yang
tinggi sehingga memungkinkan untuk membuat hasil spektrum yang mudah
dianalisis. Waktu timbul pulsa detektor semikonduktor ini cepat dan dapat
beroperasi pada daerah vacum dan tentunya tidak terpengaruh terhadap medan
magnet.
Partikel α pada dasarnya terdiri dari 2 proton dan 2 neutron atau
identik dengan inti helium. Partikel ini sangat masif dan berenergi tinggi serta
dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio neutron terhadap
proton yang terlalu rendah. Secara spontan inti akan meluruh menjadi atom
helium atau patikel α. Pada eksperimen ini digunakan radioaktif Am-241
sebagai kalibrator atau pembanding dan radioaktif Ra-226 yang akan dicari
energi partikel α dari hasil peluruhannya.
Berdasarkan kekekalan muatan dan nucleon peluruhan α memenuhi
reaksi yang dinyatakan oleh :
A-4
AIZ
TZ-2+α
dengan T adalah inti turunan dan I adalah inti induk. Sedangkan untuk
peluruhan radioaktif
226
Ra menjadi
210
Po dalam eksperimen ini dapat
diperoleh turunan peluruhannya:
Rn+α
226
Ra
222
222
Rn
218
218
Po
214
Po+α
214
Po
210
Po+α
Dari penurunan peluruhan
226
Po+α
Ra menjadi
210
Po menghasilkan 5 buah
partikel α yang masing-masing partikel α memiliki besar energi partikel yang
berbeda. Pada grafik antara jumlah cacahan dan nomor kanal pada eksperimen
ini, terlihat spektrum energinya memiliki 5 puncak yang menunjukkan
besarnya energi yang dihasilkan partikel α tersebut selama meluruh. Salah satu
tujuan eksperimen ini adalah untuk menentukan energy dari partikel α Ra-226
dengan menggunakan Am-241 sebagai kalibrator yang memiliki spektrum
monoenergetik radiasi α sebesar 5,6 MeV. Besarnya energi partikel puncak
pada spektrum energi peluruhan Ra-226 menjadi Po-210 didapatkan dengan
menganalisis spektrum energi Am-241. Puncak energi partikel α pada
peluruhan Am-241 terjadi pada kanal 370, sehingga dapat diketahui bahwa 1
kanal mewakili besarnya energi yang dipancarkan partikel α sebesar
.
Maka, dapat ditentukan energi partikel α dari masing-masing
peluruhan, dan jika dibandingkan dengan energi partikel α tiap inti pada
literatur, terdapat persentase kesalahan sebagai berikut:
Energi (MeV)
Ekperimen
Teori
3,18
4,78
3,78
5,30
4,39
5,48
4,84
6,00
5,45
7,68
Inti
Ra-226
Po-210
Rn-222
Po-218
Po-214
% kesalahan
33,47 %
23,68 %
19,9 %
19,33 %
29 %
Selain menentukan spektrum diferensial energi partikel α, eksperimen
ini juga bertujuan untuk menghitung resolusi energi partikel α dari Am-241.
Resolusi energi ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus
dengan
,
dalam satuan energi, dan
dalam persen. FWHM ini merupakan lebar „peak‟ energi pada setengah
energi puncaknya (dapat dilihat pada lampiran). Setelah melakukan analisis
data, maka diketahui nilai resolusi energi partikel α pada eksperimen ini ialah
sebesar 50,89%.
E. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan pembahasan serta analisis data yang telah dilakukan,
maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada peluruhan
226
Ra menjadi
210
Po menghasilkan 5 buah partikel α yang
masing-masing partikel α memiliki besar energi yang berbeda dan
ditunjukkan dengan 5 puncak energi pada spektrum energinya.
2. Resolusi energi α yang diperoleh sebesar 50,89%
3. Energi partikel α pada tiap puncak dihasilkan sebagai berikut:
Inti
Ra-226
Po-210
Rn-222
Po-218
Po-214
Energi (MeV)
Ekperimen
Teori
3,18
4,78
3,78
5,30
4,39
5,48
4,84
6,00
5,45
7,68
% kesalahan
33,47 %
23,68 %
19,9 %
19,33 %
29 %
Saran-saran yang dapat diberikan, sebagai berikut:
1. Hendaknya menggunakan peralatan-peralatan eksperimen yang masih
dapat berfungsi dengan baik, sehingga didapatkan data hasil eksperimen
yang sesuai dan mendekati kebenaran
2. Diperlukannya penelitian lanjutan dengan memperbanyak variabel–
variabel penelitian agar memperoleh banyak variasi data sehingga dapat
menambah nilai kemanfaatannya.
F. DAFTAR PUSTAKA
Krane,keneth.1992.Modern Physics. John WileySons,inc.,.Jakarta:Penerbit
Universitas Indonesia (UI-Press).
Leybold.1998.General Cataloque of Physics Experiments.Federal Republik
of Germany:Technical alterations reserved.
Setiawati, Heni. 2009. Rancang Bangun Single Channel Analyser Pada
Spektrometer Radiasi Nuklir.
Tipler, Paul A dan Ralph A.Liewellyn.1933.Modern Physics, Fourth Edition.
New York
_______________.2011. Modul Eksperimental Radiasi. Surabaya: Fakultas
Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
ANALISIS DATA
PENGUKURAN SPEKTRUM DIFERENSIAL DENGAN SCA
A. Sumber Radiasi α-Am-241
Berdasarkan data eksperimen yang diperoleh, maka didapatkan grafik
seperti berikut:
Grafik Energi α-Am-241
70000
Jumlah Cacahan
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
-10000
0
100
200
300
400
500
600
690; 0
700
800
No. Kanal
GRAFIK ENERGI α-Am-241
500
450
370,430
Jumlah Cacahan
400
350
300
250
240,236
FWHM
Series1
430,235
200
150
100
50
0
0
200
400
No. Kanal
600
800
Diketahui dari literature, energi untuk Am-241 adalah 5,6 MeV dan diketahui
pula dari grafik di atas, nilai cacahan terbanyak ialah pada nomor kanal 370.
Maka,
Sehingga, dapat ditentukan:
Dengan
Maka, resolusi energi α-Am-241 adalah:
B. Sumber Radiasi α-Ra-226
GRAFIK ENERGI α-Ra-226
Jumlah Cacahan
70000
60000
50000
40000
30000
Series1
20000
10000
0
0
1000; 39
1000
500
No. Kanal
1500
GRAFIK ENERGI α-Ra-226
600
Jumlah Cacahan
500
Ra-226 210;324
Po-210 250;298
Rn-222 290;232
Po-218 320;210
400
300
200
Series1
Po-214 360;142
100
0
0
500
1000
1500
No. Kanal
Berdasarkan grafik di atas, dapat diketahui bahwa:
1. No. Kanal Ra-226 = 210 (Ca Ra-226)
2. No. Kanal Po-210 = 250 (Ca Po-210)
3. No. Kanal Rn-222 = 290 (Ca Rn-222)
4. No. Kanal Po-218 = 320 (Ca Po-218)
5. No. Kanal Po-214 = 360 (Ca Po-214)
Dan, telah diketahui bahwa:
No. Kanal Am-241 = 370 dengan Eα Am-241 = 5,6 MeV
Sehingga, energi radiasi α dapat dicari sebagai berikut:
Jika, hasil energi partikel alfa yang telah diperoleh ini dibandingkan dengan
hasil pada literatur,maka terdapat persentase kesalahan sebagai berikut:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|