SISTEM PENGAMATAN RADIASI DENGAN MENGGUNAKAN PENCACAH GEIGER-MULLER BERBASIS PC

  

SISTEM PENGAMATAN RADIASI

DENGAN MENGGUNAKAN PENCACAH GEIGER-MULLER

BERBASIS PC

  Skripsi Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

  Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Fisika

  Oleh: Ervan Erry Pramesta

  NIM. 031424007 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2007

  

SISTEM PENGAMATAN RADIASI

DENGAN MENGGUNAKAN PENCACAH GEIGER-MULLER

BERBASIS PC

  

Skripsi

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

  

Oleh:

Ervan Erry Pramesta

NIM. 031424007

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  

Kegagalan adalah keberhasilan yang tertunda

Walaupun itu hanyalah impian Akan tetapi segala sesuatu adalah mungkin Jika kita mempunyai semangat dan percaya

Maka musjizat akan terjadi

  Segala Sesuatu Tanpa Perbuatan Adalah Percuma Karya sederhana ini kupersembahkan untuk: Bapak dan Ibukku, Adikku,, Rekan- rekan P.Fis.

  Masyarakat yang peduli akan kehidupan

  

Sistem Pengamatan Radiasi

Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-Muller

Berbasis PC

  

ERVAN ERRY PRAMESTA

031424007

Abstrak

  Secara objektif proyek ini adalah proyek untuk mendaesain dan mengembangkan perangkat pribadi yang mampu mengukur tingkat radiasi dalam lingkungan atau sumber radiasi di laboratorium. Perangkat ini akan mempunyai kemampuan untuk memberi sinyal kepada penggunanya dalam cakupan pengukuran radiasi dan memberi informasi tentang karakteristik radiasi dan Geiger-Muller. Dengan menggunakan perangkat ini pengguna akan mampu untuk mengetahui berapa banyak radiasi yang terukur dalam beberapa waktu. Perangkat ini akan berguna untuk orang-orang uang bekerja pada lingkungan berbahaya, yang dimungkinkan kedapatan tingkat yang tidak normal dari radiasi yang tinggi. Perangkat akan mendeteksi partikel radiasi melalui Geiger-Muller. Kemudian data dari Geiger-Muller akan diproses di PC dan akan ditampilkan di monitor.

  Dalam perangkat ini peneliti menggunakan mikrokontroller PIC16F84 untuk menghitung data dari Geiger-Muller. Kemudian, untuk mengirim data ke PC digunakan Rs232. Data dari mikrokontroller akan diproses di PC menggunakan Visual Basic 6.0 dan disimpan dalam basis data Access.

  Perangkat ini mampu memberikan pengetahuan tentang karakteristik dari radiasi atau Geiger-Muller, dan dapat memberikan informasi tentang tingkat radiasi dalam lingkungan. Meskipun perangkat ini masih memiliki banyak sekali kekurangan, namun sudah siap digunakan dalam eksperimen.

  

Radiation Monitoring System

Using Geiger-Muller Counter

PC Base

  

ERVAN ERRY PRAMESTA

031424007

Abstract

  The objective of this project is to design and develop a personal device able to measure radiation levels in the environment or radiation source in the laboratory. This device will have the ability to alert the user in the case of exposure to high levels of radiation and give information about characteristic of _. radiation and Geiger-Muller Using this device the user will be able to know how much radiation he has been exposed to in a certain period of time. This device would be useful to people working or living in dangerous environments where the possibility of exposure to abnormal levels of radiation is elevated. The device will detect the radiation particles using a Geiger-Muller tube. Next data from Geiger-Muller will processed in PC, and will be showed in Monitor.

  In this device, researcher uses microcontroller PIC16F84 to count data from Geiger-Muller. Next, to sending data, will uses Rs232. Data from microcontroller will be processing in the PC using Visual Basic 6.0 and be saving in Access database.

  This device is able to provide information about characteristic of radiation or Geiger-Muller and can give information about radiation level in the environment. But this device still has much weakness. However, ready to use in the experiment.

  

Kata Pengantar

Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus kristus, dimana atas kasih dan

rahmatnya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “ Sistem Pengamatan

  Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-Muller Berbasis PC ” dengan baik.

  Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan, Program Studi Pendidikan Fisika. Penulis menyadari penelitian dan penulisan skripsi ini dapat terselesaikan

dengan baik karena bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

  

1. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T, selaku dosen pembimbing yang selalu

memberi bimbingan dan arahan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.

  

2. Bapak Drs. Domi Saverinus, M.Si, selaku dosen dan kepala jurusan yang selalu

memberi dorongan mental kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi dengan baik.

  

3. Bapak A. Atmadi dan Bapak T. Sarkim selaku dosen penguji, penulis berterima

kasih atas segala bimbimbingan dan saran untuk terselesainya dan penyempurnaan skripsi ini.

  

4. Para Dosen Pendidikan Fisika, Universitas Sanata Dharma, atas segala ilmu yang

telah diberikan selama kuliah, terima kasih.

  5. Pak Narjo, Pak Sugeng, Mas Agus atas segala bentuanya.

  

6. Bapak dan Ibu, atas segala dukungan mental dan dana, maaf telah menghabiskan

banyak dana dan waktu yang lama.

  7. Adikku Dedy, atas segala dukungannya.

  8. Cicilia Winarti, terima kasih atas segala dukungan dan bantuanya selama ini.

  

9. Pak Rohandi, hampir saya lupa, atas dorongan mentalnya saya masih di

Pendidikan Fisika.

  

10. Temanku di kost Green House: Juni (jo), Eli, Lusi ndut, Nita, Prapti, Eni, Endar

atas segala dukungan dan bantuanya.

  

11. Teman-temanku Pendidikan Fisika angkatan 2003, atas kebersamaanya selama ini

ayo semangat.

  12. Romo Emil, Romo Very, Romo Dion atas nasehat dan doanya.

  

13. Segala pihak yang tidak dapat disebut satu-persatu, atas dukungannya dan

berbagai bantuanya.

  Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini. Akhir kata, semoga skrpsi ini dapat berguna bagi pembaca sekalian.

  Yogyakarta , 26 November 2003 Penulis

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………………i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………………..ii

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………………iii

HALAMAN PERSEMBAHAN………………………………………………….iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………….v

ABSTRAK……………………………………………………………………..…vi

ABSTRACT……………………………………………………………………...vii

KATA PENGANTAR…………………………………………………………..viii

DAFTAR ISI……………………………………………………………………....x

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………xiii

DAFTAR TABEL………………………………………………………………..xv

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………...……..…………xvi

  

BAB I. PENDAHULUAN.......................................................................................1

A. Judul...................................................................................................................1

B. Latar Belakang Masalah....................................................................................1

C. Rumusan Masalah..............................................................................................2

D. Pembatasan Masalah..........................................................................................3

E. Tujuan.................................................................................................................3

F. Manfaat...............................................................................................................4

G. Metode Pengumpulan Data................................................................................4

H. Sistematika Penulisan........................................................................................5

BAB II. DASAR TEORI.........................................................................................7

A. Radiasi Alam......................................................................................................7

B. Peluruhan Alfa....................................................................................................9

C. Peluruhan Beta....................................................................................................9

D. Peluruhan Gama...............................................................................................11

E. Detektor............................................................................................................11

F. Detektor Scintillator ( Scintillation Detektor )..................................................11

  

H. Detektor Geiger-Muller....................................................................................12

  

B. Perancangan Perangkat Lunak (Program atau Software).................................29

  2. Program Untuk PC..................................................................................38

  1. Program Untuk Mikrokontroller.............................................................38

  

B. Perangkat Lunak (Program Atau Software).....................................................37

  2. Pemasangan Zenner Dioda.....................................................................35

  1. Penggantian Baterai Dengan Power Supply..........................................34

  

BAB IV. IMPLEMENTASI DAN ANALISA......................................................34

A. Perangkat Keras...............................................................................................34

  2. Perancangan Program (Software) untuk PC..........................................30

  1. Perancangan Program (Software) Untuk Mikrokontroller......................29

  3. Rangkaian Komunikasi Serial Antara PIC16F84 Dengan Rs232...........28

  

I. Pengertian Sistem..............................................................................................14

J. Pengertian Pulsa .....................................................................................,,,.......15

K. Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-

Muller berbasis PC..........................................................................................15

  

2. Rangkaian Pengubah Pulsa Geiger-Muller (pulsa analog) menjadi

Pulsa Digital............................................................................................27

  1. Rangkaian Penguat Tegangan.................................................................25

  

BAB III. PERANCANGAN PENELITIAN..........................................................24

A. Perancangan Perngkat keras.............................................................................24

  4. Komunikasi Serial...................................................................................23

  3. Digitalisasi Pulsa....................................................................................23

  b. Kapasitor Yang Dikombinasikan Dengan Dioda Se- cara Bersilangan.............................................................................22

  a. Traformator Step Up......................................................................21

  2. Penganda Tegangan................................................................................21

  1. Mikrokontroller PIC16F84...16

  a. Bagian Untuk Menerima Data Atau Informasi Dari Mikrokontroller.38 1) Listing Pada Form Load Program..................................................39

  b. Bagian Untuk Mengolah Data Dari Mikrokontroller...........................40 1) Pembuatan Database Access..........................................................40

2) Membuat Tabel Untuk Menyimpan Data Pada Microsoft

Access............................................................................................42

3) Membuat Koneksi Data Source Untuk PC supaya Program

Dapat Berinteraksi Dengan Database.............................................44 4) Perintah Untuk Mengirimkan Data Ke Database Microsoft Access............................................................................47 5) Perintah Untuk Menampilkan Data Dari Database Ke Program Vb..............................................................................48 a) Set Adodc Untuk Data Tabel Atau Grid..................................48

  b) Set Adodc Untuk Data Tabel Atau Grafik...............................49

  

C. Analisa Data.....................................................................................................51

  1. Jika Alat Atau Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi Tidak Diberikan Input Geiger-Muller...............................................................51

  2. Jika Alat Atau Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi Diberikan Input Geiger Muller...............................................................................52

  3. Membandingkan Dengan Data Manual.................................................52

  a. Data Manual Menggunakan Alat Lab.................................................53

  b. Data Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi.......................................54

  

BAB V. PENUTUP...............................................................................................56

A. Kesimpulan.....................................................................................................56

B. Saran.............................................................................................................. .57

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................59

LAMPIRAN..........................................................................................................61

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grafik karakteristik Geiger Muller............................................................7Gambar 2.2 Mikrokontroler PIC16F84........................................................................10Gambar 2.3 Arsitektur mikrokontroler PIC16F84.......................................................13Gambar 2.4 Transformator................................................................................................15Gambar 2.5. Rangkaian pengganda Tegangan.................................................................16Gambar 2.6. IC4049...........................................................................................................17Gambar 2.7. Db9................................................................................................................17 Gambar.3.1.Blok diagram Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Penca-

  cah Geiger-Muller Berbasis PC..............................................................24

Gambar.3.2.Rangkaian Penguat Tegangan..................................................................26

Gambar.3.3. Rangkaian Pengubah pulsa GM menjadi Pulsa Digital.........................27

Gambar.3.4. Rangkaian komunikasi serial antara PIC16F84 dengan Rs232..............28

Gambar.3.5. Diagram Alir Program Mikrokontroller.................................................30

Gambar.3.6. Diagram Alir Program Untuk PC..........................................................31

Gambar.3.7. Pola program sistem pengamatan radiasi Untuk PC..............................32

Gambar.3.8. Blok Diagram Proses Dalam Program Untuk PC..................................33

Gambar.4.1. Rangkaian Skematik Dalam Pemasangan Zn Dioda..............................35

Gambar.4.2. Tranformator...........................................................................................36

Gambar.4.3. Rangkaian Skematik Penguat Tegangan.................................................37

Gambar.4.4. Kotak Dialog Microsoft Access..............................................................41

Gambar.4.5. Kotak Dialog File New Database...........................................................41

Gambar.4.6. Kotak Dialog Database...........................................................................42

Gambar.4.7. Kotak Dialog Tabel.................................................................................43

Gambar.4.8. Kotak Dialog Tabel.................................................................................43

Gambar.4.9. Kotak Dialog Administrative Tool.........................................................44

Gambar.4.10. ODBC Data Sourcev Administrator.....................................................45

  

Gambar.4.11. Kotak Dialog Create New Data Source................................................45

Gambar.4.12. Kotak Dialog ODBC Microsoft Access Setup......................................46

Gambar.4.13. Kotak Dialog Select Database.46

Gambar.4.14.Form.......................................................................................................48

Gambar.4.15.Form.......................................................................................................49

Gambar.4.16.Program Beserta Contoh Data...............................................................50

Gambar.4.17.Data jika tidak diberi input Geiger-Muller............................................51

Gambar.4.18.Data jika diberi input Geiger-Muller.....................................................52

Gambar.4.19.Grafik karakteristik Geiger-muller.........................................................53

Gambar.4.20.Grafik data manual menggunakan alat lab.............................................53

Gambar.4.21.Data perangkat sistem pengamatan radiasi. ..........................................54

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Deskripsi pin PIC16F84...........................................................................17

DAFTAR LAMPIRAN

  

L1.SKEMATIK RANGKAIAN ………………………………………………62

L2.DATA CACAH DENGAN WAKTU ……………………………………..63

L3.DATA CACAH DENGAN JARAK……………………………………… 71

L4.DATA CACAH DENGAN INTENSITAS ………………………………..76

L5.DATA CACAH DENGAN SERAPAN BENDA………………………….80

L6.PROGRAM UTAMA VB …………………………………………………83

L7.LISTING PROGRAM COUNTER………………………………………...89

L8.HEX PROGRAM COUNTER …………………………………………….94

L9.FOTO………………………………………………….…………………...95

BAB I PENDAHULUAN A. Judul Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger- Muller Berbasis PC. B. Latar Belakang Masalah Sebelum menguraikan lebih jauh tentang radiasi dalam pemanfaatan iptek,

  lebih dulu akan diinformasikan mengenai paparan radiasi yang diterima oleh manusia dari alam. Manusia di bumi tidak dapat menghindarkan diri dari penerimaan paparan radiasi alami yang berasal dari radionuklida primordial dan kosmogenik, atau tidak bisa terhindar dari radiasi, mulai dari radiasi yang berasal dari lingkungan sekitar (batuan atau udara yang mengandung zat radioaktif alam) atau dari radiasi kosmik. Radionuklida alami ini terdapat dalam berbagai komponen lingkungan hidup dan mempunyai potensi memberikan radiasi secara eksternal dan internal.

  Tingkat radiasi yang membahayakan manusia bertingkat-tingkat, bergantung kepada jenis radiasi, apakah radiasi oleh sinar alfa, beta, gamma atau sinar-X, dan juga bergantung kepada besarnya radiasi itu sendiri.

  Dengan pengetahuan di atas, maka perlu adanya pemahaman lebih lanjut mengenai radiasi itu sendiri, baik dari suatu lembaga pendidikan maupun dari lembaga penelitian. Dari sinilah timbul berbagai pertanyaan, bagaimana mengamati radiasi secara efektif dan efisien, baik dari segi anggaran, kemampuan alat, kemudahan dalam menggunakan alat, efisiensi dari data yang dihasilkan cukup tinggi sehingga dapat digunakan untuk menggambarkan tingkat radiasi yang ada.

  Penelitian ini akan didesain alat yang mampu mengukur radiasi dalam periode tertentu, yang dapat digunakan dalam mengajarkan radiasi yang mudah diterima oleh pelajar untuk keperluan pendidikan bila diperlukan, maupun untuk keperluan penelitian suatu lingkungan, dengan menggunakan Geiger-Muller berbasis PC (Dalam hal ini dipilih detektor Geiger-Muller, karena Geiger-Muller adalah suatu detektor yang mampu mengukur radiasi beta, alfa dengan baik secara sederhana, dan mengukur sinar gama secara tidak langsung).

C. Rumusan Masalah

  Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas, muncul pertanyaan-pertanyaan atau masalah-masalah yang lebih spesifik, diantaranya adalah :

  1. Bagaimana mengamati radiasi dengan menggunakan detektor Geiger- Muller berbasis PC untuk keperluan pendidikan?.

  2. Bagaimana mengamati radiasi suatu lingkungan menggunakan detektor Geiger-Muller berbasis PC?.

  3. Bagaimana mengamati suatu lingkungan yang memiliki radiasi yang kuat, dengan tidak memungkinkan untuk melakukan pengamatan secara dekat?.

  D. Pembatasan Masalah

  Untuk mengantisipasi berbagai kemungkinan yang tidak relevan dengan pokok bahasan, maka perlu adanya pembatasan masalah, agar sesuatunya tidak menyimpang dari masalah yang ditetapkan. Dalam hal ini penggunaan Sistem Pengamatan RadiasiGeiger-Muller berbasis PC untuk keperluan pendidikan, hanya dibatasi untuk pembelajaran pencacahan zat radioaktif sebagai fungsi waktu, pencacahan dari beberapa zat radioaktif dengan intensitas yang berbeda- beda, pencacahan zat radioaktif sebagai fungsi jarak, pengukuran serapan radiasi oleh benda. Sedangkan untuk keperluan penelitian, Geiger-Muller berbasis PC digunakan sebagai alat untuk memonitor radiasi suatu lingkungan. Dalam hal ini Geiger-Muller berbasis PC dapat diartikan sebagai banyaknya cacah radiasi yang diterima detektor Geiger-Muller yang kemudian ditampilkan monitor dengan bantuan pada PC.

  E. Tujuan

  Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk :

  1. Memberikan sarana belajar untuk keperluan pendidikan yang berkaitan dengan Geiger-Muller dan radiasi.

  2. Memberikan sarana penelitian untuk memantau besar kecilnya tingkat radiasi di suatu lingkungan.

F. Manfaat

  Manfaat yang dapat dicapai dari penelitian ini, antara lain:

  1. Bagi pelajar, dapat mengerti mengenai detektor Geiger-Muller, dapat mengetahui sifat-sifat radiasi, dan mengetahui serapan radiasi oleh logam dengan tebal yang berbeda.

  2. Bagi peneliti, dapat memantau besar kecilnya tingkat radiasi di suatu lingkungan.

  3. Bagi masyarakat, dapat digunakan untuk dapat memantau besar kecilnya tingkat radiasi di lingkungannya untuk keperluan kesehatan.

  4. Bagi industri, dapat memantau besar kecilnya tingkat radiasi limbah buangan industri apakah aman jika suatu saat dibuang ke lingkungan.

G. Metode Pengumpulan Data

  Penulisan laporan ini dijadikan beberapa metode pengumpulan data yaitu :

  1. Studi Pustaka Dalam hal ini pengumpulan data dilakukan dengan membaca dan mempelajari beberapa literatur atau buku tentang PIC16F84, datasheet komponen yang digunakan dan literatur lain yang diperoleh dari internet serta majalah-majalah elektronik yang menunjang serta berhubungan dengan alat dan pemrograman yang dibuat.

  Dan dengan membaca buku-buku yang berkaitan dengan Visual Basic 6.0 . Hal ini dikarenakan data akan diolah oleh PC dengan bantuan visual basic 6.0. program penampil

  2. Pembuatan Program Dalam hal ini materi tugas akhir diterjemahkan dalam bahasa pemrograman mikrokontroler, sehingga mampu didemontrasikan dalam sistem alat ukur. Dan juga dalam bahasa pemograman Visual Basic 6.0 sehinga mampu ditampilkan oleh PC di monitor.

H. Sistematika Penulisan

  Penulisan laporan tugas akhir ini akan disusun dengan sistematika sebagai berikut:

   BAB I. PENDAHULUAN Pada bab ini berisi latar belakang masalah, maksud dan tujuan

  tugas akhir, pembatasan masalah, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan laporan.

   BAB II. DASAR TEORI Pada bab ini berisi tentang teori dari sisi fisika dari radiasi

  sinar alfa, beta, gama, dan keterangan singkat mengenai bagaimana kerja Geiger-Muller dan juga beberapa komponen yang digunakan dalam pembuatan alat untuk menerima cacah dari Geiger-Muller, dan bagaimana cara menampilkan data informasi dari Geiger-Muller ke PC.

   BAB III. PERANCANGAN PENELITIAN Pada bab ini berisi tentang penjelasan perancangan alat Interface dari Geiger-Muller ke PC.

BAB IV. IMPLEMENTASI DAN ANALISA Pada bab ini berisi tentang cara kerja alat keseluruhan dan analisis serta pembahasan mengenai hasil tugas akhir yang telah dibuat. BAB V. PENUTUP Pada bab ini ini berisi kesimpulan dari hasil tugas akhir yang telah

  dilakukan dan saran yang berisi ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan terhadap tugas akhir yang telah dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

BAB II LANDASAN TEORI A. Radiasi Alam Fenomena yang menunjukkan aktivitas inti atom, pertama kali

  ditemukan oleh Henry Becquerel, seorang profesor dari Perancis, pada tahun 1896. Pada saat itu, ia sedang mempelajari sifat fluorisensi dan fosforisensi. Ia mengamati bahwa senyawa-senyawa Uranium memancarkan sinar tertentu yang daya tembusnya sangat besar seperti halnya sinar X, walaupun senyawa Uranium itu tidak disinari terlebih dahulu. Pada awalnya Becquerel menduga bahwa Uranium menyimpan energi matahari yang diperoleh sebelumnya, sehingga ia menempatkan senyawa Uranium dalam kotak timah yang tertutup rapat dan menyimpannya untuk beberapa lama di tempat yang tidak ada sinar mataharinya. Ternyata Uranium tersebut tetap menunjukkan gejala radiasi yaitu mampu menghitamkan plat fotogafi.

  Penelitian selanjutnya dilakukan oleh beberapa ahli fisika lainnya, diantaranya oleh suami istri Pierre dan Marie Curie pada tahun 1898.

  Penyelidikan yang lebih lanjut menghasilkan dua unsur yang belum pernah ditemukan orang sebelumnya yaitu polonium dengan aktivitas 400 kali Uranium untuk berat yang sama, dan radium yang memiliki aktivitas 900 kali Uranium. Gejala radiasi yang ditunjukkan oleh senyawa-senyawa tersebut oleh Marie Curie disebut radioaktivitas.

  Dalam kehidupan sehari-hari pada dasarnya kita tidak dapat melepaskan diri dari masalah radioaktivitas. Radiasi yang ada dialam ini terdapat dalam jumlah yang acak. Partikel radiasi dipancarkan oleh radioaktif secara random. Tidak semua inti meluruh pada saat yang sama, dan tidak ada yang menentukan , inti mana yang yang akan meluruh terlebih dahulu pada saat tertentu. Setiap inti dapat memiliki peluruhan yang sama, ada yang cepat dan ada yang lambat. Jumlah inti yang meluruh tiap satuan waktu tergantung pada jumlah inti radioaktif yang ada.

  Laju pengurangan inti atom tersebut yang belum meluruh dalam setiap wakt u diberikan oleh persamaan: Suatu unsur radioaktif akan memancarkan partikel radiasi ke segala arah secara acak. Jadi partikel radiasi yang memancar dari inti belum tentu masuk dalam detektor dan belum tentu dapat tercatat dalam pencacah. Kalau diadakan pengamatan beberapa kali, jumlah cacahan untuk selang waktu tertentu, maka akan dihasilkan jumlah cacahan yang berbeda. Hal ini akan teramati dalam jumlah rata-rata cacahan :

  Bila diambil harga m yang besar (tak hingga) maka N (jumlah rata-rata cacahan) mendekati harga N yang sebenarnya. Karena tidak mungkin mengambil harga m tak berhingga, maka m diambil harga yang memadai.

  B. Peluruhan Alfa

  Peluruhan alfa dari suatu atom tidaklah mungkin terjadi, menurut fisika klasik, ternyata terjadi (Artur Beiser, 1987:416). Peluruhan alfa terjadi adalah sebagai suatu cara untuk memperbesar kemantapan inti dengan mereduksi ukuran intinya, peluruhan alfa biasanya terjadi pada inti yang mengandung 210 nukleon atau lebih, yang tidak mampu mengimbangi gaya tolak-menolak protonnya. Meskipun terjadi tolak-menolak antara proton dalam sebuah inti atom, biasanya partikel alfa yang terpancar bukanlah proton, hal ini dikarenakan adanya energi ikat yang tinggi dari partikel alfa. Karena berasal dari dalam inti partikel alfa bermuatan positif , hal ini dikarenakan didalam inti hanya terdapat proton yang bermuatan positif dan neutron yang netral.

  C. Peluruhan Beta

  Seperti halnya peluruhan alfa, peluruhan beta merupakan suatu cara agar suatu inti dapat mencapai kemantapannya (stabil), dengan memancarkan elektron. Sebelum tahun 1930 peluruhan ini menimbulkan banyak teka-teki antara lain :

  1. Seolah–olah energinya tidaklah kekal

  Diduga ada energi yang hilang ketika terjadi peluruhan beta karena elektron yang didapatkan terpancar sangatlah jarang mempunyai energi K max ,

  2

• sedangkan secara umum dalam setiap kasus E max haruslah sama dengan m o c K max.

  

2. Seolah-olah momentum liniernya dan momentum sudutnya tidak kekal

  Dalam peluruhan beta nuklide tertentu arah elektron yang terpancar dapat diamati dan ternyata arahnya tidaklah selalu berlawanan seperti yang diramalkan oleh hukum kekekalan momentum linier.

  Kekekalan momentum sudut diturunkan dari spin ½ dari elektron, proton, neutron. Akan jika spin harus kekal (½) maka reaksi tersebut tidaklah bisa terjadi.

  Akan tetapi pada tahun 1930, Pauli mengusulkan partikel kecil dan berspin ½ yang dipancarkan bersama elektron, maka kedua persoalan diatas bisa diatasi, yang kemudian partikel itu diberi nama neutrino (v). Peristiwa peluruhan beta sendiri ada dua macam yaitu: 1.

   Pemancaran beta positif (positron)

• p ⎯ ⎯→ n + e + v 2.

   Pemancaran beta negatif (elektron)

• n ⎯ ⎯→ p + e + v

  D. Peluruhan Gama

  Peluruhan gama terjadi jika inti suatu atom mengalami eksitasi dari keadaan dasar ke keadaan ikat yang energinya lebih tinggi dan selanjutnya kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan beta dan radiasi gama.

  E. Detektor

  Untuk mengukur radiasi kita memerlukan sebuah detektor radiasi, dimana detekor yang sering digunakan adalah Detektor Gas-Isian ( Gas-Filled Detektor ), detektor ini terdiri dari:

  1. Ionisasi Chamber

  2. Proporsional Counter

  3. Geiger-Muller Pada umumnya prinsip kerja detektor gas-isian tidaklah lain adalah, membuat gas isian tersebut terionisasi oleh partikel radiasi, yang selanjutnya ion- ion tersebut diletakkan dalam medan listrik, dimana ion positif bergerak sesuai dengan arah medan listrik dan ion negatif bergerak berlawanan dengan arah medan listrik, sehingga menimbulkan pulsa-pulsa listrik.

  F. Detektor Scintillator ( Scintillation Detektor )

  Pada umumnya prinsip kerja detektor Scintillator adalah sama dengan detekor gas-isian akan tetapi dalam detektor ini diberi kristal dimana dapat mengukur distribusi energi pertikel disamping dapat mencacah partikel radiasi.

  G. Detektor Semikonduktor

  Prinsip kerja detektor ini berbeda dengan kedua detektor di atas karena detektor ini menggunakan semikonduktor yang konduktivitasnya kecil untuk mengumpulkan radiasi pada elektrodanya sehingga dapat diperoleh informasi mengenai partikel radiasi yang diperoleh.

  H. Detektor Geiger-Muller

  Pada tahun 1928, Geiger Muller, seorang peneliti dari Jerman Barat, membuat pencacah untuk mendeteksi radiasi α, β , dan γ yang terbuat dari sebuah tabung yang tertutup pada kedua ujungnya. Bagian dindingnya dilapisi logam tipis yang berfungsi sebagai anoda. Mula-mula tabung dibuat hampa udara, lalu dimasukkan gas dengan tekanan rendah. Tegangan antara anoda dan katoda diatur sesuai dengan jenis gas dan aktivitas unsur yang diukur.

  Saat dipergunakan untuk pengukuran, tabung didekatkan pada unsur yang memancarkan partikel radioaktif sehingga partikel-partikel itu akan menembus jendela tipis pada salah satu ujung tabung dan masuk ke dalamnya. Partikel radioaktif ini lalu menumbuk atom- atom gas sehingga atom-atom gas akan mengeluarkan elektron-elektron. Elektron yang terlepas saat tumbukan ditarik ke anoda. Peristiwa ini berlangsung dalam waktu singkat.

  Karena melepaskan elektron, atom-atom gas berubah menjadi ion-ion positif (ion adalah atom bermuatan). Ion-ion ini kemudian tertarik ke arah katoda. Perpindahan ini akan menimbulkan pulsa listrik dalam rangkaian pencacah Geiger Muller. Bila ada radiasi yang masuk kedalam tabung tersebut, maka terjadilah ionisasi atom-atom atau molekul-molekul gas dalam tabung itu. Ion positif akan bergerak ke katoda sedangkan ion negatif akan bergerak ke anoda. Bila ion- ion itu sampai pada masing-masing elektroda maka akan terjadi pulsa tegangan atau pulsa arus sebesar:

  Bila jumlah partikel yang radiasi masuk ke dalam tabung Geiger- Muller tiap satuan waktu adalah tertentu maka cacahan yang tercatat oleh pencacah akan tertentu pula. Jumlah cacahan tiap satuan waktu yang tercatat tergantung dari pada tegangan elektroda. Hubungan antara jumlah cacahan tiap satuan waktu dan tegangan elektroda merupakan kurva karakteristik tabung Geiger-Muller yang pada umumnya seperti gambar dibawah:

Gambar 2.1 Grafik karakteristik Geiger Muller

  Pulsa listrik kemudian diperkuat melalui amplifier sehingga dapat didengar melalui loudspeaker sebagai bunyi yang berdetak. Alternatif lain, pulsa listrik ini setelah melalui amplifier dapat pula dicatat pada alat penghitung listrik, sehingga jumlah partikel yang masuk ke tabung tiap detiknya dapat dihitung.

  Jika aktivitas unsur radioaktif cukup tingggi, maka jumlah partikel yang dipancarkannya akan besar sehingga bilangan per detik yang ditunjukkan pencacah Geiger Muller pun akan besar, atau detakan yang terdengar lewat loudspeaker akan semakin banyak.

  Urutan daya tembus sinar radioaktif dari yang terkecil adalah α (tidak β (tidak tembus alumunium) , dan γ (tidak tembus timbal). Akan tembus kertas), tetapi tembus atau tidaknya tergantung dari tebal benda.

I. Pengertian Sistem

  Ada dua kelompok pendekatan di dalam mendefinisikan sistem, yaitu sistem yang menekankan pada prosedurnya dan sistem yang menekankan pada komponen atau elemennya. Sistem yang menekankan pada prosedurnya didefinisikan sebagai berikut:

  Suatu sistem adalah suatu jaringan kerja dari prosedur-prosedur yang saling berhubungan, berkumpul bersama-bersama untuk melakukan suatu kegiatan atau untuk menyelesaikan suatu sasaran yang tertentu (Jerri Fitz Gerald, dkk, 1981)

  Sedangkan untuk menekankan pada elemen atau komponennya didefinisikan sebagai berikut: Sistem adalah kumpulan dari elemen-elemen yang berinteraksi untuk mencapai suatu tujuan tertentu (Jogianto,1990)

  J. Pengertian Pulsa

  Dalam elektronika sering kita jumpai kata pulsa listrik, pulsa listrik adalah sinyal listrik. Pulsa listrik dibagi menjadi dua yaitu:

  1. Pulsa analog Pulsa analog adalah pulsa yang didasarkan pada nilai atau besar pulsa tersebut.

  Misalnya pulsa analog 5V, -5V,0V dsb

  2. Pulsa digital Pulsa digital adalah pulsa yang didasarkan oleh ada atau tidak adanya sinyal, yang dinyatakan dalam angka 0 dan 1. Angka 1 berarti ada sinyal atau pulsa, sedangkan angka 0 menyatakan tidak adanya pulsa atau sinyal.

  K. Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger- Muller berbasis PC

  Karena radiasi partikel sangatlah banyak di alam ini, maka untuk lebih mudah mengamati tentang banyaknya radiasi yang terpancar, maka digunakan sistem pengamatan radiasi dalam hal ini menggunakan pencacah Geiger-Muller berbasis PC. Sistem pengamatan radiasi dengan menggunakan pencacah Geiger- Muller berbasis PC adalah sistem pengamatan radiasi dalam hal ini menggunakan pencacah Geiger-Muller sebagai detektor radiasi yang menghasilkan pulsa listrik kemudian pulsa-pulsa tersebut diolah menggunakan PC atau komputer yang akan divisualisasikan dalam bentuk garfik. Adapun untuk mengolah cacahan dari Geiger-Muller tersebut digunakan mikrokontroller yang kemudian diolah dengan bantuan sebuah program yang dibuat dengan Visual Basic 6.0 melalui serial komunikasi DB9 atau RS232.

  Adapun komponen dan unit elektronik pendukung dari perangkat atau alat sistem pengamatan radiasi adalah antara lain:

1. Mikrokontroller PIC16F84

  Mikrokontroller PIC16F84 adalah merupakan mikrokontroller yang diproduksi oleh perusahaaan Mikrochip, yang termasuk dalam mikrokontroller 8 bit dimana dapat melakukan pengolahan data secara 8 bit secara langsung. Pada perancangan alat, mikrokontroller akan melakukan penerimaan data dari Geiger- Muller dan kemudian menyimpan untuk sementara waktu dan kemudian mengirimkannya ke PC.

Gambar 2.2 Mikrokontroler PIC16F84 Dekripsi tiap pin pada PIC16F84 dapat dilihat pada tabel 2.1

Tabel 2.1 Deskripsi pin PIC16F84

  10 RB4 - Port B

  17 RA0 - Port A

  16 OSC1/CLKIN - Oscillator Input

  15 OSC2/CLKOUT - Oscillator Output

  14 Vdd - Positive Power Supply

  13 RB7 - Port B

  12 RB6 - Port B

  11 RB5 - Port B

  9 RB3 - Port B

  Number Description

  8 RB2 - Port B

  7 RB1 - Port B

  6 RB0/INT – Port B

  5 Vss – Ground

  4 MCLR - Master clear input (active low)

  3 RA4/TOCK1 - Port A

  2 RA3 - Port A

  1 RA2 - Port A

  18 RA1 - Port A Keterangan:

  Port I/O

  Terdiri dari 13 pin I/O, yaitu 5 pada portA(RA0, RA1, RA2, RA3, RA4) dan 8 pada portB (RB0, RB1, RB2, RB3, RB4, RB5, RB6, RB7).

  Vdd Merupakan port yang akan dihubungkan ke power suplai yaitu +5 volt DC. VCC terdapat pada pin 14.

   GND Merupakan port yang akan dihubungkan ke ground atau pertanahan.

  GND terdapat pada pin.

   XTAL 1 dan XTAL 2

  Mikrokontroler PIC16F84 telah memiliki on-chip osilator yang dapat bekerja dengan menggunakan Kristal eksternal yang dihubungkan ke kaki XTAL 1 dan XTAL 2. XTAL 1 dan XTAL 2 terdapat pada pin 15 dan 16.

   MCLR ( Reset )

  Merupakan masukkan reset, apabila diberi masukan ‘0’ pada saat osilator bekerja maka akan mereset mikrokontroler tersebut. MCLR terdapat pada pin 4.

   Arsitektur PIC16F84

Gambar 2.3 Arsitektur mikrokontroler PIC16F84

  Bagian-bagian utama dari mikrokontroler PIC16F84 (gambar 2.2), yaitu:

   ALU

  Merupakan bagian mikrokontroler yang bertanggungjawab terhadap operasi aritmetika ( penjumlahan dan pengurangan ) dan logika, termasuk pergeseran dalam register (shifting).

  Memori Program

  Memori program direalisasikan dalam teknologi FLASH memori yang memungkinkan pemrogram melakukan program hapus-tulis hingga berulang kali.

   Program counter

  Merupakan suatu register 13 bit yang berisi alamat instruksi yang sedang dieksekusi. Program Counter terbagi menjadi byte rendah (PCL) dan byte tinggi (PCH). PCL bersifat dapat dibaca dan ditulis, sedangkan PCH hanya dapat ditulis.

  Register status Register status berisi status aritmetika dan ALU (C, DC, Z), status reset (TO, PD) dan bit-bit pemilih memori (IRP, RP1, RP0).

  Pembangkit clock - osilator

  Rangkaian osilator yang dibutuhkan oleh mikrokontroler untuk menyediakan clock bagi mikrokontroler.

  Unit I/O Agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan dunia luar, maka harus ada terminal yang menghubungkan keduanya. Terminal tersebut dinamakan port I/O yang dialamati sebagaimana layaknya lokasi memori. Ada 13 I/O dalam PIC16F84.

   Timer