Detektor Radiasi

 Detektor Radiasi

Tingkat energi :

• Radiasi pengion
• Energi tinggi : Radiasi nuklir : alfa, beta, gamma, netron. Sinar-x
• Radiasi Non pengion 
• Energi rendah : Gel. radio dan TV, microwave, sinar matahari, dll.

Jenis Radiasi Pengion :

1. Alat ukur radiasi :

• Aktif, dapat dibaca langsung :
• Surveymeter
• Dosimeter saku
• Pasif, tidak dapat dibaca langsung :
• Filmbedge
• TLD bedge

Jenis alat ukur monitor radiasi :

Jenis alat ukur personal monitor :

Prinsip kerja alat ukur :

• Merupakan suatu sistem yang terdiri dari detektor dan rangkaian penunjang.

2. Sistem Pengukuran Radiasi

Sumber -> detektor -> alat penunjang -> pekerja

Alat penunjang : mengubah tanggapan menjadi simpangan jarum penunjuk skala, angka digital dan gambar spektrum.

Detektor : mengubah energi radiasi menjadi tanggapan (yang mudah diamati).

Detektor

• Detektor adalah suatu bahan yang peka terhadap radiasi, jadi bila dikenai radiasi akan menghasilkan suatu tanggapan (respon) tertentu yang lebih mudah diamati.
• Fungsi detektor : mengubah energi radiasi nuklir menjadi bentuk energi lain yang mudah diamati (tanggapan).
• Perancangan detektor dilakukan berdasarkan efek-efek yang dihasilkan akibat proses radiasi.

Alat Penunjang

• Biasanya merupakan peralatan elektronik berfungsi untuk mengubah tanggapan detektor menjadi suatu informasi yang dapat diamati oleh panca indera manusia.
• Pengamatan dapat dalam mbentuk nilai cacah, spektrum, atau bunyi.

3. Jenis Detektor 

• Detektor isian gas
• Detektor sintilasi
• Detektor semikonduktor
• Detektor emulsi foto

Bahan Detektor

Detektor Isian Gas

Detektor Isian Gas

• Detektor ini memanfaatkan hasil interaksi antara radiasi pengion dengan gas yang dipakai sebagai detektor. lintasan radiasi pengion di dalam bahan detektor dapat mengakibatkan terlepasnya elektron-elektron dari atom bahan itu sehingga terbentuk pasangan ion positif dan ion negatif.
• Jumlah pasangan ion yang terbentuk bergantung pada jenis dan energi radiasinya. radiasi alfa dengan energi 3 MeV misalnya, mempunyai jangkauan (pada tekanan dan suhu standar) sejauh 2,8 cm dapat menghasilkan 4.000 pasangan ion per mm lintasannya.
• Sedang radiasi beta dengan energi kinetik 3 MeV mempunyai jangkauan dalam udara (pada tekanan dan suhu standar) sejauh 1.000 cm dan menghasilkan pasangan ion sebanyak 4 pasang tiap mm lintasannya.
• Detektor ionisasi gas berbentuk silinder yang diisi gas dan mempunyai dua elektroda. dinding tabung yang dipakai sebagai selubung gas sebagai elektroda negatif (katoda). kawat di tengah-tengah tabung berfungsi sebagai elektroda positif (anoda). kedua elektroda berfungsi sebagai keping-keping kapasitor.
• Apabila kapasitas dari kapasitor adalah C dan beda potensial antara kedua elektroda nya adalah sebesar sumber tegangannya V, maka muatan listrik Q yang disimpan dalam kapasitor adalah --> Q = C x V
• Masuknya radiasi ke dalam tabung detektor menyebabkan terbentuknya pasangan ion. Ion positif akan tertarik ke katoda dan ion negatif tertarik ke anoda. karena menarik ion-ion yang berlawanan, maka akan terjadi pengurangan muatan listrik pada masing-masing elektroda. penurunan jumlah muatan itu, mengakibatkan penurunan tegangan antara kedua elektroda, yang dirumuskan :

• Jika N menyatakan jumlah pasangan ion yang terbentuk dan e adalah muatan elektron (1,6 x 10^-19C) maka jumlah penurunan muatan pada kapasitor :

• Dari persamaan tersebut terlihat bahwa penurunan tegangan sebanding dengan pasangan ion yang terbentuk. sedang jumlah pasangan ion itu sendiri bergantung pada jenis dan energi radiasi yang ditangkap detektor. perubahan tegangan itu akan mengakibatkan terjadinya aliran listrik (denyut out put) yang dapat diubah menjadi angka-angka hasil cacahan radiasi.

Detektor Kamar Ionisasi

• Detektor kamar ionisasi beroperasi pada tegangan paling rendah. jumlah elektron yang terkumpul di anoda sama dengan jumlah yang dihasilkan oleh ionisasi primer. dalam kamar ionisasi ini tidak terjadi pelipat-gandaan (multiplikasi) jumlah ion oleh ionisasi sekunder. Dalam daerah ini dimungkinkan untuk membedakan antara radiasi yang berbeda ionisasi spesifikasinya, misalnya antara partikel alfa, beta dan gamma.
• Namun, arus yang timbul sangat kecil, kira-kira 10^-12A sehingga memerlukan penguat arus sangat besar dan sensitivitas alat baca yang tinggi.

Detektor Proporsional

• Salah satu kelemahan dalam mengoperasikan detektor pada daerah kamar ionisasi adalah output yang dihasilkan sangat lemah sehingga memerlukan penguat arus sangat besar dan sensitivitas alat baca yang tinggi. untuk mengatasi kelemahan tersebut, tetapi masih tetap dapat memanfaatkan kemampuan detektor dalam membedakan berbagai jenis radiasi, maka detektor dapat dioperasikan pada darah proporsional.
• Alat pantau proporsional beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi daripada kamar ionisasi. daerah ini ditandai dengan mulai terjadinya multiplikasi gas yang besarnya bergantung pada jumlah elektron mula-mula dan tegangan yang digunakan. karena terjadi multiplikasi maka ukuran pulsa yang dihasilkan sangat besar.

• Multiplikasi terjadi karena elektron-elektron yang dihasilkan oleh ionisasi primer dipercepat oleh tegangan yang digunakan sehingga elektron tersebut memiliki energi yang cukup untuk melakukan ionisasi berikutnya (ionisasi sekunder). Meskipun terjadi multiplikasi, namun jumlah elektron yang dihasilkan tetap sebanding (proporsional) dengan ionisasi mula-mula. karena itu dinamakan alat pantau proporsional.
• Keuntungan dari alat pantau proporsional adalah bahwa alat ini mampu mendeteksi radiasi dengan intensitas cukup rendah. Namun, memerlukan sumber tegangan yang super stabil, karena pengaruh tegangan pada daerah ini sangat besar terhadap tingkat multiplikasi gas dan juga terhadap tinggi pulsa out put.

Detektor Geiger-Muller

• Detektor Geiger-Muller (GM) beroperasi pada tegangan diatas detektor proporsional. dengan mempertinggi tegangan akan mengakibatkab proses ionisasi yang terjadi dalam detektor menjadi jenuh. pulsa yang dihasilkan tidak lagi bergantung pada ionisasi mula-mula maupun jenis radiasi. jadi, radiasi jenis apapun akan menghasillkan keluaran sama.
• Karena tidak mampu lagi membedakan berbagai jenis radiasi yang ditangkap detektor, maka detektor GM hanya dipaai untuk mengetahui ada tidaknya radiasi. keuntungan dalam pengoperasian GM ini adalah denyut out put sangat tinggi, sehingga tidak diperlukan penguat (amplifier) atau cukup digunakan penguat yang biasa saja.