MAKALAH FISIKA INTI

BAB I

PENDAHLUAN

A.    Latar Belakang

Radiasi merupakan suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Radiasi nuklir memiliki dua sifat yang khas :

- tidak dapat dirasakan secara langsung dan

- dapat menembus berbagai jenis bahan.

oleh karena itu untuk menentukan ada atau tidak adanya radiasi nuklir diperlukan suatu alat, yaitu pengukur radiasi, yang digunakan utuk mengukur kuantitas, energi, atau dosis radiasi.

Panca indera manusia secara langsung tidak dapat digunakan untuk menangkap atau melihat ada tidaknya zarah radiasi nuklir, karena manusia memang tidak mempunyai sensor biologis untuk zarah radiasi nuklir. Walaupun demikian, dengan bantuan peralatan instrumentasi nuklir maka manusia dapat mendeteksi dan mengukur radiasi nuklir. Jadi manusia sepenuhnya tergantung pada peralatan instrumentasi nuklir untuk mengetahui dan memanfaatkan zarah radiasi nuklir tersebut. Detektor merupakan suatu bahan yang peka terhadap radiasi, yang bila dikenai radiasi akan menghasilkan tanggapan mengikuti mekanisme yang telah dibahas sebelumnya. Perlu diperhatikan bahwa suatu bahan yang sensitif terhadap suatu jenis radiasi belum tentu sensitif terhadap jenis radiasi yang lain. Sebagai contoh, detektor radiasi gamma belum tentu dapat mendeteksi radiasi neutron.

Detektor radiasi bekerja dengan cara mengukur perubahan yang disebabkan oleh penyerapan energi radiasi oleh medium penyerap. Apabila dilihat dari segi jenis radiasi yang akan dideteksi dan diukur, diketahui ada beberapa jenis detektor, seperti detektor untuk radiasi alpha, detektor untuk radiasi beta, detektor untuk radiasi gamma, detektor untuk radiasi sinar-X, dan detektor untuk radiasi neutron. Kalau dilihat dari segi pengaruh interaksi radiasinya, dikenal beberapa macam detektor, yaitu detektor ionisasi, detektor proporsional, detektor Geiger muller, detektor sintilasi, dan detektor semikonduktor atau detektor zat padat.

Walaupun jenis peralatan untuk mendeteksi zarah radiasi nuklir banyak macamnya, akan tetapi prinsip kerja peralatan tersebut pada umumnya didasarkan pada interaksi zarah radiasi terhadap detektor (sensor) yang sedemikian rupa sehingga tanggap (respon) dari alat akan sebanding dengan efek radiasi atau sebanding dengan sifat radiasi yang diukur. detektor radiasi dapat dibedakan menjadi 3 yaitu :

a) Detektor Isian Gas

b) Detektor Sintilasi

c) Detektor Semikonduktor

            akan tetapi dalam makalah ini akan saya bahas mengenai detector radiasi eiger muller. Detector Geiger muller ini pada hakekatnya termasuk ke dalam 3 jenis detector diatas. Di dalam pembahasannya nanti akan kita ketahui kalau ternyata detector Geiger muller termasuk ke dalam detector isian gas. Ini mengindikasskan bahwa detekor Geiger muller di pengaruhi oleh gas.

B.     Rumusan Masalah

Apa itu detector geiger muller?

Bagaimana prinsip kerja detector Geiger muller?

C.    Tujuan

Memahami detektektor radiasi Geiger muller dan prinsip kerja.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Tabung Geiger Muller

Tabung Geiger muller merupakan salah satu dari alat detector radiasi nuklir yang menggunakan interaksi radiasi sehingga menimbulkn besaran lain yang mudah di lihat dan atau di ukur. Tabung ini memamfaatkanionisasi sekunder sehingga setiap radiasi pengion yan dating menghasilkan satu pulsa. Kehadirannya dalam kehidupan manusia dikenal dengan istilah pencacah Geiger muller.

Pencacah Geiger, atau disebut juga Pencacah Geiger-Müller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta. Sensornya adalah sebuah tabung Geiger-Müller, sebuah tabung yang diisi oleh gas yang akan bersifat konduktor ketika partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak bisa digunakan untuk mendeteksi neutron.

Bagian – bagian Detektor Geiger Muller :

 Katoda yaitu dinding tabung logam yang merupakan elektroda negatif. Jika tabung terbuat dari gelas maka dinding tabung harus dilapisi logam tipis.

 Anoda yaitu kawat tipis atau wolfram yang terbentang di tengah - tengah tabung. Anoda sebagai elektroda positif.

 Isi tabung yaitu gas bertekanan rendah, biasanya gas beratom tunggal dicampur gas poliatom (gas yang banyak digunakan Ar dan He)

B.     Prinsip Kerja

Detektor Geiger Muller meupakan salah satu detektor yang berisi gas. Detector Geiger muller tersebut secara garis besar prinsip kerjanya, yaitu menggunakan medium gas. Dan tegangan yang sangat mempengaruhi proses kerjanya, sehingga tegangan menjadi pembeda dari sekian banyak detector lainnya.

Apabila ke dalam labung masuk zarah radiasi maka radiasi akan mengionisasi gas isian. Banyaknya pasangan elekron-ion yang terjadi pada detektor Geiger-Muller tidak sebanding dengan tenaga zarah radiasi yang datang. Hasil ionisasi ini disebut elektron primer. Karena antara anode dan katode diberikan beda tegangan maka akan timbul medan listrik di antara kedua elektrode tersebut. Ion positif akan bergerak kearah dinding tabung (katoda) dengan kecepatan yang relative lebih lambat bila dibandingkan dengan elektron-elektron yang bergerak kearah anoda (+) dengan cepat. Kecepatan geraknya tergantung pada besarnya tegangan V. sedangkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk membentuk elektron dan ion tergantung pada macam gas yang digunakan. Dengan tenaga yang relatif tinggi maka elektron akan mampu mengionisasi atom-atom sekitarnya. sehingga menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder. Pasangan elektron-ion sekunder inipun masih dapat menimbulkan pasangan elektron-ion tersier dan seterusnya. sehingga akan terjadi lucutan yang terus-menerus (avalence).

Kalau tegangan V dinaikkan lebih tinggi lagi maka peristiwa pelucutan elektron sekunder atau avalanche makin besar dan elektron sekunder yang terbentuk makin banyak. Akibatnya, anoda diselubungi serta dilindungi oleh muatan negative elektron, sehingga peristiwa ionisasi akan terhenti. Karena gerak ion positif ke dinding tabung (katoda) lambat, maka ion-ion ini dapat membentuk semacam lapisan pelindung positif pada permukaan dinding tabung. Keadaan yang demikian tersebut dinamakan efek muatan ruang atau space charge effect. Tegangan yang menimbulkan efek muatan ruang adalah tegangan maksimum yang membatasi berkumpulnya elektron-elektron pada anoda. Dalam keadaan seperti ini detektor tidak peka lagi terhadap datangnya zarah radiasi. Oleh karena itu efek muata ruang harus dihindari dengan menambah tegangan V. penambahan tegangan V dimaksudkan supaya terjadi pelepasan muatan pada anoda sehingga detektor dapat bekerja normal kembali. Pelepasan muatan dapat terjadi karena elektron mendapat tambahan tenaga kinetic akibat penambahan tegangan V.

Apabila tegangan dinaikkan terus menerus, pelucutan alektron yang terjadi semakin banyak. Pada suatu tegangan tertentu peristiwa avalanche elektron sekunder tidak bergantung lagi oleh jenis radiasi maupun energi (tenaga) radiasi yang datang. Maka dari itu pulsa yang dihasilkan mempunyai tinggi yang sama. Sehingga detektor Geiger muller tidak bisa digunakan untuk mengitung energi dari zarah radiasi yang datang. Kalau tegangan V tersebut dinaikkan lebih tinggi lagi dari tegangan kerja Geiger Muller, maka detektor tersebut akan rusak, karena sususan molekul gas atau campuran gas tidak pada perbandingan semula atau terjadi peristiwa pelucutan terus menerusbyang disebut continous discharge. Hubungan antara besar tegangan yang dipakai dan banyaknya ion yang dapat dikumpulkan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Pembagian daerah tegangan kerja tersebut berdasarkan jumlah ion yang terbentuk akibat kenaikan tegangan yang diberikan kepada detektor isian gas. Adapun pembagian tegangan tersebut dimulai dari tegangan terendah adalah sebagai berikut:

I. = daerah rekombinasi (Tidak saya bahas)

II. = daerah ionisasi (tidak dbahas dadalm makalah)

III. = daerah proporsional (tidak dibahas)

IV. = daerah proporsioanl terbatas (tidak dibahas)

V. = daerah Geiger Muller (terbahas)

Kurva yang atas adalah ionisasi Alpha, sedangkan kurva bawah adalah ionisasi oleh Beta. Kedua kurva menunjukkan bahwa pada daerah tegangan kerja tersebut, detektor ionisasi dan detektor proporsional masih dapat membedakan jenis radiasi dan energi radiasi yang datang. Dengan demikian, detektor ionisasi dan detektor proporsional dapat digunaknan pada analisis spectrum energi. Sedangkan detektor Geiger Muller tidak dapat membedakan jenis radiasi dan energi radiasi.

Tampak dari gambar tersebut bahwa daerah kerja detektor Geiger Muller terletak pada daerah V. pada tegangan kerja Geiger Muller elektron primer dapat dipercepat membentuk elektron sekunder dari ionisasi gas dalam tabung Geiger Muller. Dalam hal ini peristiwa ionisasi tidak tergantung pada jenis radiasi dan besarnya energi radiasi. Tabung Geiger Muller memanfaatkan ionisasi sekunder sehingga zarah radiasi yang masuk ke detektor Geiger Muller akan menghasilkan pulsa yang tinggi pulsanya sama. Atas dasar hal ini, detektor Geiger Muller tidak dapat digunakan untuk melihat spectrum energi, tetapi hanya dapat digunakan untuk melihat jumlah cacah radiasi saja. Maka detektor Geiger Muller sering disebut dengan detektor Gross Beta gamma karena tidak bisa membedakan jenis radiasi yang datang.

Besarnya sudut datang dari sumber radiasi tidak mempengaruhi banyaknya cacah yang terukur karena prinsip dari detektor Geiger Muller adalah mencacah zarah radiasi selama radiasi tersebut masih bisa diukur. Berbeda dengan detektor lain misalnya detektor sintilasi dimana besarnya sudut datang dari sumber radiasi akan mempengaruhi banyaknya pulsa yang dihasilkan.

Kelebihan Detektor Geiger Muller :

 Konstruksi simple dan Sederhana

 Biaya murah

 Operasional mudah

Kekurangan Detektor Geiger Muller :

 Tidak dapat digunakan untuk spektroskopi karena semua tinggi pulsa sama.

 Efisiensi detektor lebih buruk jika dibandingkan dengan detektor jenis lain.

 Resolusi detektor lebih rendah.

 Waktu mati besar, terbatas untuk laju cacah yang rendah.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Tabung Geiger muller merupakan salah satu dari alat detector radiasi nuklir yang menggunakan interaksi radiasi sehingga menimbulkn besaran lain yang mudah di lihat dan atau di ukur. Pencacah Geiger, atau disebut juga Pencacah Geiger-Müller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha.

Adapun bagian- bagian detector Geiger muller

- Katoda yaitu dinding tabung logam yang merupakan elektroda negatif

- Anoda sebagai elektroda positif.

- Isi tabung

Prinsip kerja detektor geiger muller

Detektor Geiger Muller merupakan salah satu detektor yang berisi gas. Detector Geiger muller tersebut secara garis besar prinsip kerjanya, yaitu menggunakan medium gas. Dan tegangan yang sangat mempengaruhi proses kerjanya, sehingga tegangan menjadi pembeda dari sekian banyak detector lainnya.