Prosldlno pertemuan dan Presentasl IImlah Funoslonal Toknls Non PonoUti. 18 Desombor 2006 ISSN :1410 - 5381

KALIBRASI ALA T UKUR KONT AMINASI PERMUKAAN P(y) DENGANDETEKTOR GEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR

C. Tuti BudiantariPTKMR - BAT AN

ABSTRAK

KALJBRASI ALAT UKUR KONTAMINASI PERMUKAA1'{.P(Y) DENGAN DETEKTORGEIGER MULLER TERHADAP SUMBER RADIASI P STANDAR. Telah dilakukan

kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan l3\y) Aloka model TGS 133 dengan jenis detektor13M terhadap sumber radiasi standar 4 C, 147 Pm, 36 Cl, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh.Kalibrasi dilakukan dengan meletakkan bagian muka detektor pad a jarak 0,5 em dari sumberradiasi. Sebelum kalibrasi dilakukan pengecekan pendahuluan kondisi alat ukur sertapengukuran cacah latar belakang untuk rentang 300 cpm. Sesudah kalibrasi dilakukanpengukuran cacah latar belakang kembali. Faktor kalibrasi dengan satuan (s-l.cm-2/cpm) yangdiperoleh merupakan hasil bagi an tara laju pancaran permukaan (S-I.cm-2 ) dengan laju cacahnetto rerata (cpm) sedangkan efisiensi alat dengan satuan % merupakan hasil bagi antara lajucacah netto rerata dalam satuan cps dengan hasil kali antara laju pancaran permukaan dengansatuan (S·I.cm-2) dengan luas efektif detektor 19,6 cm2. Faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi

~ermukaan dengan detektor GM yang diperoleh dengan sumber standar 14C, 147 Pm, 36 Cl.°Sr+90y, I06Rb + I06Rh berturut-turut adalah 1,08 x 10-2 ; 5,10 x 10-3; 1,45 x 10-3 1,46 X ro-3

clan 1,58 x ro-3 dan efisiensi alat ukur tersebut untuk sumber-sumber di atas adalah 7,89 %;] 6,96 %; 58,55 %, 58,07 % dan 53,89 %.

ABSTRACT

CALIBRATION OF A P(y) SURFACE CONTAMINA nON MEASURING INSTRUMENT

WITH GEIGER MULLER DETECTOR TO P STANDARD RADIA TJON SOURCES.

Calibration of a TGS 133 P(y) surface contamination measuring instrument with GeigerMuller detector made in Aloka tol4 C, 147 Pm, 36 CI, 90Sr+90Y,dan I06Rb+106Rh standard

radiation sources had been done. Calibration was done by placing the front face of detector at0.5 cm distance from active surface radiation source. Checking of measuring instrumentcondition before calibration and background for 300 cpm before and after calibration must bedone. Calibration factor (s-l.cm-2/cpm) obtained was a ratio between surface emission rate (s­l,cm-2) and net counting rate (cpm). Calibration factor of a TGS 133 surface contaminationmeasuring instrument with Geiger Muller detector tol4 C, 147 Pm, 36 CI, 90Sr+90Y,danI06Rb+106Rh standard radiation sources obtained were 1.08 x 10-2 ; 5.10 X 10-3; 1.45 X 10-3;1.46 X ro-3 and 1.58 x 10-3 and their efficiencies for the above radiation sources were 7.89 %;16.96 %; 58.55 %, 58.07 % dan 53.89 %.

218

IJrosldJng pertemuan dan Presentasilimiah FunoslonaJ Teknls Non Panelltl, 19 Desember 2006•

PENDAHULUAN

ISSN :1410 - 6381 -Berbagai maeam a]at ukur radiasi seperti surveimeter, monitor area, dosimeter

perorangan, monitor lingkungan dan alat monitor kontaminasi digunakan dalam fasilitas­

fasi]itas untuk tujuan proteksi radiasi. Untuk penerapannya alat ukur radiasi tidak hanya sesuai

untuk tujuan pemantauan tetapi juga terka]ibrasi sesuai dengan besaran yang diukur.

Salah satu alat ukur radiasi yang digunakan untuk tujuan proteksi radiasi adalah a]at'","

ukur kontaminasi permukaan. Alat ukur ini digunakan untuk mendeteksi adanya bahan

radioakti[ pemanear [oton, alpha dan atau beta pada permukaan pera]atan, atau pada baju dan

ku]it pekerja radiasi. Alat ukur ini terdiri dari rangkaian alat deteksi yang umumnya berupa

tabung peneaeah proporsional atau Geiger Muller, detektor solid state, sintilasi atau

semikonduktor dan rangkaian alat ukur seperti amplifier, discriminator, meter dan lain-lain,

[ 1]

Agar diperoleh hasil deteksi yang akurat malm alat ukur tersebut perlu dikalibrasi

dengan sumber radiasi standar yang tertelusur ke laboratorium dosimetri standar primer.

Dalam makalah ini akan dibahas hasil kalibrasi dan efisiensi alat ukur kontaminasi

permukaan dengan jenis detektor Geiger Muller terhadap sumber radiasi beta standar 14 C, 147

Pm, 36Cl, 90Sr+90Y,dan I06Rb+I06Rh yang digunakan untuk mendeteksi adanya radiasi beta di

Laboratorium Kalibrasi dan Standar Radiasi JNC, Tokai Jepang.

TEORI

Ada dua jenis alat ukur yang digunakan untuk mendeteksi kontaminasi permukaan [2]

yaitu

1. Alat untuk mengukur kontaminasi permukaan (surface contamination meter) . Alat ukur

ini dihubungkan seeara elektronik dengan satu atau ]ebih detektor yang diraneang untuk

mengukur kontaminasi permukaan dalam satuan aktivitas per satuan luas.

2. Alat untuk memantau adanya kontaminasi permukaan (sUlface contamination monitor).

A]at pemantau cli]engkapi dengan alarm. Jika kontaminasi clari suatu permukaan tertentu

melebihi batas yang cliijinkan maka alarm akan berbunyi.

Salah satu rangkaian a]at ukur kontaminasi permukaan B(y) dengan detektor GM dapat

dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.

219

I'rosldlno pertemuan dan Presontasillmiah FungslonalTeknls NonPencUU,18Desember 2006 ISSN:1410- 5381.

~-Ictc::r 121ju pc::nc2ICllh:. Amplifier

Gambar I. Rangkaian alat ukur kontaminasi permukaan P(y) dengan detektor GM

Kalibrasi alat ukur kontaminasi dilakukan dengan menempatkan bagian muka detektor

pada jarak 5 mm atau 10 mm ke permukaan aktif sumber seperti yang direkomendasikan oleh

pabrik. Oleh sebab itu perlu untuk menggunakan pemegang sumber yang dirancang untuk

menempatkan detektor. Rangkaian kalibrasi alat ukur kontaminasi dapat dilihat pada Gambar

2.

Gambar 2. Rangkaian kalibrasi alat ukur kontaminasi

220

•Pr'osldl~portomuan dan Presuntasilimiah Fungslonal Toknis Non PUllOUt!, 19 Dosombur 2006. ISSH :1410 - 6381

Ada 2 Lcvel sumber radiasi acuan yang umumnya digunakan yaitu :

Level I : Sumber standar acuan yang harus telah dikalibrasi secara langsung di laboratorium

standar nasional dalam bentuk laju pancaran permukaan

Level II : Sumber standar acuan yang harus dikalibrasi di laboratorium yang diakui dalam

bentuk laju pancaran permukaan dengan alat ukur acuan dimana efisiensinya telah diukur

dengan sumber standar acuan level 1.

Untuk sumber dengan level I sumber acuan diukur dengan metode absolut atau

dengan alat ukur yang telah dikalibrasi dengan sumber standar yang telah diukur secara

absolut. Sumber acuan yang biasanya digunakan untuk kalibrasi alat ukur permukaan

biasanya berbentuk planar dan diletakkan pada bahan dengan koefisien hamburan rendah

misalnya plastik atau aluminium.

Sumber racliasi yang biasanya digunakan untuk kalibrasi alat ukur kontaminasi

Pl:rmukaan yang mend~teksi radiasi beta dapat dilihat pad a Tabel I. [1,4]

Tabel 1. Radionuklida beta untuk kalibrasi

c--Radionuklida Encrgi beta maksimum (ke V)Waktu para (hari)

JH194493

oJNi6636500

14C1562093000

J)S16787,44-- 147Pm 225957

I/S)W43375,1

JOCI7091099,108

lU4Tl76313811--- LIUBi 11625,01

~')Sr149250,51--- YUSr+Yoy 227410483

IuORu+ IuORh3541373

Sumber yang digunakan dalam kalibnisi sebaiknya sumber yang tidak terkolimasi dan

mempunyai permukaan aktif yang lebih besar dari permukaan detektor yang akan dikalibrasi.

Untuk sumber dengan permukaan aktif yang lebih kecil dari permukaan detektor yang akan

dikalibrasi maka kalibrasi hams dilakukan pada beberapa posisi untuk memperoleh hasil

kalibrasi dengan ketelitian yang sama.[I]

221

lJrosl~ PortBmuan!lan ProsilntasllimIah Funoslonal roknls Non PonoUU,18D8S8mb8r 2008i=;;;;;;;;;;;ii=== ISSN :1410 - 6381

Untuk alat ukur yang mempunyai skala linier, kalibrasi dilakukan minimall posisi

untuk setiap rentang antara 50 % dan 75 % dad skala maksimum. Sedangkan untuk alat ukur

yang mempunyai skala logaritmik maka kalibrasi dilakukan untuk setiap rentang efektif

pengukuran. [1]

Faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan dapat diperoleh dengan

menggunakan persamaan di bawah ini (1) ;"

SA "CF = -- (1)M-Mb

dengan :

CF adalah faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi

SA adalah laju pancaran permukaan per satuan luas berdasarkan sertifikat sumber

radionuklida (S·I. cm-2)

M adalah laju cacah alat ukur kontaminasi permukaan ketika disinari dengan sumber

radiasi pada j arak yang di gunakan (s -1)

Mb adalah laju cacah latar belakang alat ukur kontaminasi permukaan (S'I)

Sedangkan efisiensi alat ukur tersebut , Eff, dapat diperoleh dengan menggunakan

persamaan:

laju cacah netto (cpm)/60(detik/menit)

I:,'ff = ---------------------------------------------------------------- x 1OOo~ (2)L" /'( ••••••••••••••• 0

Laju pancaran permukaan (S-I. cm-2) x luas efektif detektor

TATA KERJA

Pcralatan

Spesifikasi alat ukur kontaminasi yang akan dikalibrasi dan sumber radiasi yang

digunakan untuk kalibrasi dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3.

222

prusllIiIJJ Pert6muan dan Presentasillml~FunDslunal TBknls Nun PeneUU,18 Desember 2006 ISSN :14W - 6381

Tabel 2. Spesifikasi alat ukur kontaminasi permukaan dengan detektor OM yang akan

dikalibrasi [4 ]

Model I Nomor seri surveimeter ~(y) TOS 133 I Ro 4536

Buatan

Aloka, Jepang

Oetektor OM

Jenis OM 5004,.....

Ketebalanjendela : 2,5 mg/em2Diameter 50 mm ;Luas efektif: 19,6 em:?Tegangan kerja (BV)

1100 ± 50 V

Panjang plato

150 V

Radiasi yang dideteksi

Partikel beta

Laju peneaeahan

0-100 epm sid 0 - 100 kepm dalam 7 rentangf-- Tetapan waktu

3,10 dan 30 detik

Monitor audio

1 pulsa I caeah

Proslding Pertemuan dan Prasentasilimiah FungslonaI Yeknls Non penelitl1B Desember 2006- ISSN :1410 - 5381

Tabe 1 3. Spesifikasi sumber I'adiasi level I yang digunakan untuk kalibrasi

Radianllklida 14C147PmJ6CIYUSr_YUyIO()R~lo(jRh

Energi

maksimllm sinar156 keY225 keV709 keY2274 keY3541 keY

B Waktll para

5730 tahlln2,62 tahlln3x105 tal1lln28,5 tahlln1,01 tal1lln"Aktivitas

3,32 kBg2,54 kBg1,40 kBg1,36 kBg4,40 kBg

Lajll

pancaranpermllkaan i3 I ,27x 103S'\

1,21xl03s'\879 s·\I 73x 103S·14,19xl03s'\(dalam2n ,

steradian) -;-' 4-3-199710-3- 199712 - 9-199618-9- 199611-11- 1996ranggal acuan

Dimensi permukaan

150 mm x 100150 mm x 100150 mOl x 100150 mm x 100150 mm x 100

aktif

mmmmmmmmmm

Dimensi total

170 mm x 120170 mm x 120170 mm x 120170 mOl x 120170 mm x 120

mm x 3 mm

mm x 3 mmmm x 3 mmmm x 3 mmmm x 3 mm

Ketertelusuran

PTBPTBPTBPTBPTB

Ketidakpastian

±5 %±5%±5 %±5%±IO%relatif aktivitas

Kctidakpastian

relatif !aju pancaran

±5 %±5%±5%±5%±5%

pcrmukaan

Laju panearan

per8,46 3,105,8610,41,87

tanggal kalibrasi (S·I, em))

Kalibrasi

Kondisi alat ukur yang akan dikalibrasi yang meliputi kondisi bagian dalam dan luar

alat termasuk mika tipis yang digunakan , eatu daya tcgangan rcndah , eatu daya tegangan

tinggi, pengukuran plato, noise yang disebabkan oleh kabel, pengaturan gain amplifier,

pcngaturan discriminator, dan pengaturan penunjukkan meter dieek terlebih dahulu. Setelah

itll dilakukan pengukuran eaeah lataI' belakang pada rentang ukur 300 cpm.

Sumber beta 14 CI dilctakkan di tempatnya. Setelah itu detektor diletakkan seeara hati­

hati di at as permukaan sumbcr dengan jarak 0,5 em. Kemudian rentang ukur diatur sesuai

224

Prusldinu pertemuan dan Presentasillmiah FunDslunal Teknls Nun PenellU,19 Desember 2006- ISSN :1410 - 5381

dengan sumber yang digunakan dan ditunggu beberapa lama sampai bacaan laju cacah stabil.

Jika bacaan sudah stabil maka bacaan yang diperoleh dicatat. Dengan cara yang sama

dilakukan lIntuk sumber beta 147 Pm, 90Sr+90y, dan I06Rb+106Rh.

Setelah selesai kalibrasi maka dilakukan pengukuran cacah latar belakang pada

rentang ukur 300 Cpll1 seslIai dcngan saat pcngccekan cacah latar belakang sebelum kalibrasi

dilakukan. Dengan menggunakan persamaan (1) dan (2) berturut-turllt dapat diperoleh faktor

kalibrasi dan faktor efisiensi alat ukur kontall1inasi perll1ukaan ~()') dengan detektor OM.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil kalibrasi alat ukur kontaminasi permukaan ~()') dengan detektor OM dapat

dilihat pada Tabel 4 dan grafik efisiensi antara energi dan efisiensi alat dapat dilihat pada

Oambar 3.

Tabel 4. Hasil perhitungan faktor kalibrasi dan efisiensi alat ukur kontaminasi

permukaan ~()') dengan berbagai sumber radiasi standar

Radionuklida 14C14/Pm·J('CI':IUSr+':IUyluoRb+IUORh- Laju pancaran8,46 ± 5%3,10 ± 5%5,86 ± 5%10,4 ± 5%1,87 ± 5%permukaan

saatkalibrasi (S·I. cm_2)

Laju cacah

latar65 65656565

belakang

r::rata(cpm)

Laju cacah rerata

850683,341007166,71250

(cpm) -- .LaJu cacah netto 785 ± 5,9 %618,3±4,2 %4035± 2,4 %7101,7±2,3%1185 ± 4,0 %

(cpm)*)Rentang

3K3K10K10K3K

Faktor Kalibrasi

1,08 x 10·2±5,0IxI0·3±1,45 x 10·3±1,46 x 10·3±1,58 x 1O·3±(S·I. cm-2/cpm)

7,2%6,0%5,5%5,5 %6,0%

Efisiensi alat (%)

7,89%16,96%58,55%58,07%53,89 %

*) Laju cacah netto = laju cacah rerata - laju cacah latar belakang rerata

225

ProsldinU Pertemuan dan PresentasJ IImlah FunoslonaJ Tuknls Non PoneUU.18 Oosombur 2006i - --ISSN :1410 - 5381 -

70

60

50

40

30

20

10

_ ---------------- ---- ------- --- --- _h 1

!

200 4CX) cro 800 1000 1200 1400 1600 1800 20CXJ 2200 2400 2600 2800 JCOJ 3200 3400 3GOO

Energi Sumber Radiasi Beta M aksimum( KoV)

Gambar 3. Hubungan antara energi sumber radiasi beta maksimum (keV)dan efisiensialat (%).

Berdasarkan Gambar 3 dapat dipeiOleh besarnya efisiensi alat untuk sumber radiasi

beta lainnya yang berada dalam rentang energi 156 keY sid 3541 keY. Dengan diketahuinya

efisiensi alat tersebut dapat dihitung besarnya laju pancaran sumber radiasi beta yang

digunakan berdasarkan persamaan (2) serta faktor kalibrasinya untuk sumber beta terse but

berdasarkan persamaan (1).

Karena bacaan alat ukur yang dikalibrasi berbeda satuan dengan sumber radiasi beta

yang digunakan maka tidak ada batasan untuk faktor kalibrasinya. Untuk mengetahui alat

terse but dapat atau tidak digllnakan dapat dilihat dari hasil pengecekan pendahuillan alat

sebelum dikalibrasi.

KESIMPULAN

Telah diperoleh besarnya faktor kalibrasi alat ukur kontaminasi dengan detektor GM terhadap

sumber standar 14C, 147Pm, 36 Cl. 90Sr+90y, 106Rb + 106Rh berturut-turut adalah 1,08 x 10-2 ;

5,10 X 10-3; 1,45 X 10-3 1,46 X 10-3 dan 1,58 x 10-3 dan efisiensi alat ukur terse but untuk

sumber-sumber di atas adalah 7,89 %; 16,96 %; 58,55 %, 58,07 % dan 53,89 %.

226

ProsldinQ pertemuan dan Presentaslllndah Fungslonal TeknIs Nun Penelltl. 18 Oesember 2006- ISSN :1410 - 5381

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. T. Momose, Satoshi Mikami dan Tadayoshi

Suzuki yang telah mcmbantu tcrlaksananya kalibrasi ini.

DAFT AR PUST AKA

1. International Atomic Energy Agency, Safety Reports Series No. 16, IAEA, Vienna (

2000).

2. International Elcctrotechnical Commission, Alpha, Beta and Alpha-Beta

Contamination Meters and Monitors, IEC Publication 325, Geneva (1981).

3. International Standards Organization, Reference Sources for the Calibration of Surface

Contamination Monitors _ Electrons of Energy Less than 0,15 MeV and Photons of

Energy Less than 1,5 MeV, ISO Standard 8769-2, Geneva (1996).

4. Manual a1at ukur kontaminasi permukaan ~(y) TGS 133

227