Proteksi Radiasi Eksternal

 Proteksi Radiasi Eksternal

Sumber radiasi bagi tubuh manusia

• Sumber radiasi eksternal yaitu sumber radiasi yang berada di luar tubuh manusia. Misal radiasi yang datang dari angkasa luar, serta sumber-sumber radiasi yang ada di sekeliling manusia.
• Sumber radiasi internal yaitu sumber radiasi yang berada di dalam tubuh manusia. Berupa unsur-unsur radioaktif yang masuk dan terikat oleh organ tertentu di dalam tubuh.

Sumber Radiasi Eksterna

Sumber Alamiah :

• Sinar Kosmis 
• Berupa partikel dengan energi tinggi, dihasilkan atmosfir bumi
• Ex : Na-24, Na-22
• Radiasi primordial
• Telah terdapat pada kerak bumi sejak terjadi bumi
• Ex : deret Uranium (U-238)

Sumber Buatan :

• Dibuat secara sengaja oleh manusia
• Untuk keperluan kedokteran, industri, geologi, dll.
• Proses, dengan reaktor nuklir, proses fusi.

Sumber Radiasi Sinar-X :

• Perbedaan tegangan antara anoda dan katoda
• Akibat tumbukan elektron yang memperoleh percepatan tinggi pada logam atom berat (target)
• Dipengaruhi tegangan tabun (kV)
• Katoda mengalami emisi termionik (suhu tinggi)

Sumber Radiasi Netron :

• Diperlukan untuk radiografi netron
• Logging menentukan minyak bumi
• Netron digunakan untuk memancarkan radiasi, alpha, gamma.
• Radiasi yang dihasilkan dikenakan pada material target untuk menginduksi reaksi nuklir.
• Reaksi (α,n), (β,n).

Tujuan Proteksi Radiasi

• Mencegah terjadinya efek non stokastik yang berbahaya, dan membatasi peluang terjadinya efek stokastik hingga pada nilai batas yang dapat diterima masyarakat.
• Meyakinkan bahwa pekerjaan atau kegiatan yang menggunakan zat radioaktif atau sumber radiasi dapat dibenarkan.

Ketentuan Umum Petugas Radiasi

20 mSv/th = 2000 mrem/th

ekivalen dengan probabilitas 1 kematian dalam 2000 kasus per tahun.

Pemeriksaan dan Pengujian Alat Ukur Radiasi & Alat Proteksi Radiasi :

• Alat ukur radiasi dan perlengkapan proteksi radiasi harus berunjuk kerja baik. diperiksa dan diuji secara berkala oleh IYB (instansi yang berwenang).
• Alat Ukur Radiasi harus dikalibrasi oleh IYB :
• ketika baru dibeli
• setahun sekali
• setelah diperbaiki

3 Prinsip dasar Proteksi Radiasi :

1. Pengaturan waktu
2. Pengaturan jarak
3. Pengaturan penahan radiasi

Pengendalian Radiasi eksterna 

Faktor waktu :

• Bila laju dosis dalam medan radiasi dinyatakan dalam dosis efektif (Ho), maka :

H = Ho . t

• Untuk pemancar radiasi elektromagnetik laju dinyatakan dalam paparan (Xo) :

X = Xo . t

Faktor Jarak :

• Semakin besar jarak, semakin kecil dosis radiasi.
• Berlaku : D₁ x r₁²= D₂ x r₂² = D₃ x r₃²

Faktor Penahan Radiasi

• Penahan partikel alpa :
• Mudah diserap
• Cukup dengan kertas tipis
• Tidak menjadi masalah pelik
• Penahan partikel beta :
• Laju dosis pada jarak 3 mm dari sumber : 3000 rad per jam.
• Kelanjutan dapat menghasilkan bremstrahlung x-ray.
• Besarnya sebanding Z dan E.
• Perkiraan terjadinya Bremstrahlung : F=3,5.10^4.Z.E

• Pelindung dari bahan no. atom rendah

• Penahan Sinar-X dan Gamma
• Bersifat eksponensial

• Dt = Do . e^-µt

• HVT/HVL :

• Tebal yang diperlukan untuk mengurangi intensitas menjadi 1/2 intensitas awal

• HVL = 0,693/µ

• Dt = Do (1/2)ⁿ

• Dt = Do (1/2)^x/HVL

• Apabila geometri berkas radiasi lebar, laju dosis melalui bahan penyerap :
• Dt = Do . be^-µt

• Dt = laju tanpa penahan

• µ = koefisien atenuasi linier

• b = faktor build up/penguat

Petugas Radiasi eksterna bidang medik :

• Operator radiografi diagnostik harus berlindung di balik tabir Pb atau ruang lain dengan tebal dinding yang mencukupi dan pada jarak aman minimum 2m.
• Pasien radiografi gigi harus menggunakan apron Pb untuk melindungi gonad.
• Petugas yang merangkai radium yang akan dipasang pada pasien terapi tidak boleh langsung pegang sumber, gunakan Pb dan kaca Pb sebagai pelindung.

Pengaturan penyinaran :

• Upayakan berkas radiasi dibuat sekecil mungkin sesuai kebutuhan untuk memperkecil radiasi pada pasien dan radiasi dalam ruangan.
• Gunakan waktu penyinaran serendah mungkin untuk memperkecil kemungkinan kaburnya bayangan akibat gerakan tubuh yang akan difoto rontgen.
• Untuk angiografi, dokter atau perawat harus dilindungi dari radiasi hambur dengan menggunakan perisai yang dapat digerakkan dan pelindung tiroid.
• Penggunaan X-ray Mobile hanya untuk pasien "cito bed".
• Gunakan film dengan sensitivitas tinggi (green).
• Hindari hamburan baik, ukuran ruang yang mencukupi dan kebersihan tempat kerja.

Proteksi terhadap sumber eksternal :

• Optimisasi proteksi pada suatu instalasi nuklir sudah dimulai dari sejak tahap desain, pembangunan dan konstruksi tersebut.
• Meskipun tingkat ancaman bahaya radiasi pada suatu fasilitas nuklir sangat rendah, setiap fasilitas nuklir harus selalu dilengkapi dengan perangkat proteksi radiasi dan keselamatan kerja lainnya sesuai dengan persyaratan dan peraturan yang berlaku.
• Hal ini dimaksudkan untuk mengupayakan atau menekan hingga sekecil mungkin timbulnya ancaman bahaya radiasi, kontaminasi, serta bahaya konvensional lainnya, baik terhadap pekerja maupun masyarakat.
• Sumber radiasi yang berpotensi sebagai sumber radiasi eksternal : sumber pemancar sinar ꞵ, sinar-X, pesawat sinar-X, sumber pemancar sinar γ, dan sumber pemancar neutron, sedangkan sumber pemancar sinar α tidak.

Pocket Dosimeter

 Pocket Dosimeter / Dosimeter Saku

Merupakan detektor isian gas yang bekerja pada daerah ionisasi dan menghasilkan tanggap secara langsung.

Fungsi :

Sebagai alat ukur penyinaran aktual terhadap pemakainya. dapat juga dipergunakan sebagai alat pemantau area dengan cara menempatkannnya pada titik-titik dimana dosis penyinaran akan diukur.

Tipe-tipe Pocket Dosimeter :

1. Pocket dosimeter tipe kondensor

    Merupakan suatu dosimeter dengan tipe pembacaan tak langsung.

2. Pocket dosimeter tipe elektroskop serabut kuarsa.

    Mempergunakan pembacaan langsung dan bekerja berdasarkan prinsip elektroskop.

Kinerja Pocket Dosimeter :

1. Tipe Kondensator

    Pocket dosimeter secara lambat akan melepaskan muatannya kendati pada saat instrumen-instrumen tersebut tidak terdapat dalam suatu medan radiasi, karena adanya radiasi kosmik dan karena muatan akan lolos melintasi isolator yang memisahkan elektroda sentral (pusat) dengan elektroda sebelah luar.

2. Tipe elektroskop serabut kuarsa

• Sebuah citra serabut difokuskan pada suatu skala dan dilihat melalui suatu lensa pada salah satu ujung instrumen tersebut.    
• Dengan memberiklan radiasi pada dosimeter tersebut akan melepaskan muatan serabut tersebut, dan dengan demikian memungkinkannya untuk kembali pada posisinya semula.

Struktur dan Bahan 

• Konstruksi dosimeter saku berupa silinder berisi gas dimana dinding silinder berfungsi sebagai katoda bermuatan negatif, sedangkan sumbu logam dengan jarum Quartz dibagian bawahnya bermuatan positif.
• Selain itu instrumen penyusun dari dosimeter saku adalah bilik ionisasi "dinding udara".

Rentang Baca Pocket Dosimeter :

1. Tipe Kondensator

Mampu mengukur penyinaran sinar-x atau sinar gamma hingga 200 mr dengan akurasi atau ketepatan sekitar 15% untuk energi-energi kuantum sekitar 0,05-2 meV.

2. Tipe Elektroscop Serabut Kuarsa

Dosimeter saku tipe elektroscop serabut kuarsa memiliki kisaran 0-200 mr, dan membaca sekitar 15% dari penyinaran sesungguhnya.

Kelebihan Pocket Dosimeter :

1. Hasil pengukuran dapat dibaca secara langsung.
2. Dalam pengoperasiannya tidak memerlukan peralatan tambahan kecuali untuk men"charge" nya.
3. Unit kecil, padat, mudah dibawa dan mudah digunakan.
4. Tepat dan sensitif.
5. Dapat digunakan untuk monitor yang singkat.
6. Ruang spontan, menghasilkan hasil segera untuk tenaga radiasi pada daerah dengan radiasi tinggi.
7. Tidak ada catatan penyinaran yang legal dan tetap.
8. Pocket dosimeter tipe kondensor lebih teliti dalam pembacaan skala.
9. Pocket dosimeter tipe serabut kuarsa dengan cara pembacaan langsung perlu diberi muatan lagi setelah pembacaan.

Kelemahan Pocket Dosimeter :

1. Pocket dosimeter dapat mengalami malfungsi yang disebabkan oleh jatuhnya instrumen tersebut.
2. Dosimeter ini tidak dapat menyimpan informasi dosis yang telah mengenainya dalam waktu yang lama akibat terjadinya kebocoran elektrostatik pada detektor.
3. Sangat mahal, serta kurang efektif untuk jumlah populasi yang besar.
4. Harus diamati dengan cermat, karena hasil pengukuran mudah hilang.
5. Agar hasil tepat, dosimeter harus dibaca tiap hari.
6. Hanya mencatat penyinaran pada daerah tubuh yang ditempatinya.

Film Badge

 Film Badge

Alat ukur proteksi radiasi merupakan suatu sistem yang terdiri dari detektor dan peralatan penunjang, seperti sistem pengukur radiasi lainnya. Alat ukur ini dapat memberikan informasi dosis radiasi seperti paparan dalam rontgen, dosis serap dalam rad atau gray dan dosis ekivalen dalam rem atau sievert.

Dosimeter Personal

Digunakan untuk mengukur dosis radiasi secara akumulasi. Jadi, dosis radiasi yang mengenai dosimeter personal akan dijumlahkan dengan dosis yang telah mengenai sebelumnya. Dosimeter personal ini harus ringan dan berukuran kecil karena alat ini harus selalu dikenakan oleh setiap pekerja radiasi yang sedang bekerja di medan radiasi.

Macam Dosimeter Personal :

1. Dosimeter saku (pen/pocket dosimeter)
2. Film Badge
3. Thermoluminisence Dosemeter (TLD)

• Film Badge merupakan salah satu pencatat dosis radiasi yang diterima oleh pekerja radiasi sesuai dengan PP No.11 tahun 1975, tentang keselamatan terhadap pekerja radiasi, maka setiap individu yang bekerja di unit pelayanan radiologi harus memakai alat pencatat radiasi ini.
• Detektor yang digunakan disini berbentuk film fotografi dan tempat film ketika digunakan adalah holder film yang juga dapat berfungsi sebagai penyaring (fliter) energi radiasi.
• Film badge digantungkan di baju petugas yang bekerja di unit pelayanan radiologi.

Komponen Film Badge :

1. Film Detector

    Dapat "menyimpan" dosis radiasi yang telah mengenainya secara akumulasi selama film belum diproses. tingkat kehitaman film pada hasil baca film badge menandakan banyak dosis radiasi yang telah diterima.

2. Holder Film

    Sebagai tempat film ketika digunakan juga berfungsi sebagai penyaring (filter) energi radiasi.

Filter Pada Holder Film :

1. Jendela terbuka tanpa filter yang memungkinkan semua radiasi dapat menembus pembungkus film untuk berinteraksi dengan film.
2. Filter plastik tipis yang melemahkan radiasi beta tetapi dapat dilewati radiasi lainnya.
3. Filter plastik tebal yang dapat dilewati semua radiasi foton dengan energi rendah dan menyerap semua radiasi beta tertinggi.
4. Filter dural yang semakin dapat menyerap radiasi foton pada energi dibawah 65 keV dan juga radiasi beta.
5. Filter timah/timbal dengan ketebalan yang memungkinkan untuk merespon dosis radiasi selama rentang energi foton 75 keV ke 2 meV.
6. Filter lead cadmium yang menangkap neutron (oleh kadmium) dan menghasilkan sinar gamma yang menghitamkan film sehingga memungkinkan penilaian paparan neutron.

Prinsip Kerja :

• Prinsip kerja film badge adalah dengan penghitaman/densitas film.
• Emulsi AgBr digunakan sebagai detektornya, apabila terkena radiasi maka akan terurai menjadi ion Ag+ dan ion Br-, setelah melalui tahapan proses pengambangan dan pemantapan akan terjadi bayangan laten pada film.
• Tingkat kehitaman film sebanding dengan jumlah dosis radiasi.
• Film badge tidak dapat dibaca secara langsung, melainkan menggunakan alat "densitometer".
• Film badge menggunakan satuan millirem. jika radiasi gamma kurang dari 20 millirem tidak dapat diukur secara akurat, tetapi cukup akurat untuk eksposur lebih besar dai 100 milllirem.
• Pengukuran hanya terbatas sampai dengan 300 rem.

Keuntungan dan Kerugian 

Keuntungan :

• Nyaman digunakan karena kecil dan seperti lencana.
• Mampu membedakan energi jenis radiasi yang berbeda karena mempunyai filter.
• Bisa didokumentasikan (karena dalam bentuk film).
• Cukup akurat untuk eksposur lebih dari 10 millirem.

Kerugian :

• Perlu alat "densitometer".
• Harus dikembangkan dan dibaca oleh prosessor (yang memakan waktu cukup lama).
• Pemaparan panas berkepanjangan dapat mempengaruhi film.
• Eksposur kurang dari 20 millirem radiasi gamma tidak dapat diukur secara akurat.

Organisasi Proteksi Radiasi

 Organisasi Proteksi Radiasi

Organisasi Proteksi Radiasi

• Proteksi radiasi yang baik bergantung pada organisasi proteksi radiasi yan gefisien dan efektif.
• Sesuai dengan PP No. 63 Tahun 2000 tentang keselamatan dan kesehatan terhadap pemanfaatan radiasi pengion.
• Secara operasional diatur dalam SK Bapeten No. 01/Ka-BAPETEN/V-99 tentang ketentuan keselamatan kerja terhadap radiasi.

Unsur-unsur yang terlibat dalam organisasi proteksi radiasi :

1. Penguasa Instalasi

        Adalah pimpinan instalasi atau orang lain yang ditunjuk untuk mewakilinya dan bertanggung jawab pada instalasinya.

Tanggung jawab penguasa instalasi :

• Membentuk organisasi proteksi dan atau menunjuk PPR dan bila perlu PPR pengganti.
• Hanya mengijinkan seseorang bekerja dengan sumber radiasi setelah memperlihatkan segi kesehatan, pendidikan, dan pengalaman kerja dengan menggunakan sumber radiasi.
• Menjelaskan kepada semua pekerja radiasi tentang adanya potensi bahaya yang ditimbulkan akibat penggunaan zat radioaktif dan atau sumber radiasi lainnya dalam tugasnya serta memberi latihan proteksi radiasi.
• Menyediakan aturan keselamatan radiasi yang berlaku dalam lingkungan sendiri, termasuk aturan tentang penanggulangan keadaan darurat.
• Menyediakan fasilitas dan peralatan serta sarana kerja yang diperlukan untuk bekerja dengan sumber radiasi (peralatan proteksi radiasi, tempat penyimpanan sumber dll)
• Menyediakan prosedur kerja yang diperlukan.
• Menyelenggarakan pemeriksaan kesehatan bagi pekerja radiasi dna pelayanan kesehatan bagi pekerja radiasi.
• Memberitahu instansi yang berwenang instansi lain yang terkait (misal Kepolisisn dan Dinas Pemadam Kebakaran) apabila terjadi bahaya radiasi atau keadaan darurat lainnya.

    2. Petugas Proteksi Radiasi (PPR)

• PPR berkewajiban membantu pengusaha instalasi dalam melaksanakan tanggung jawabnya dibidang proteksi radiasi.

Tanggung jawab PPR :

• Memberikan instruksi teknis dan administrasi baik secara lisan maupun tertulis kepada pekerja radiasi tentang keselamatan kerja yang baik, instruksi harus mudah dimengerti dan dapat dilaksanakan.
• Mengambil tindakan untuk menjamin agar tingkat penyinaran serendah mungkin dan tidak pernah mencapai batas tertinggi yang berlaku serta menjamin agar pengelolaan limbah radioaktif sesuai dengan ketentuan yang berlaku.
• Mencegah dilakukannya perubahan terhadap segala sesuatu sehingga dapat menimbulkan kecelakaan radiasi.
• Mencegah zat radioaktif jatuh ke tangan orang yang tidak berhak.
• Mencegah kehadiran orang yang tidak berkepentingan ke dalam daerah pengendalian.
• Menyelenggarakan dokumentasi yang berhubungan dengan proteksi radiasi.
• Menyarankan pemeriksaan kesehatan terhadap pekerja radiasi apabila diperlukan dan melaksanakan pemonitoran radiasi serta tindakan proteksi radiasi.
• Memberikan penjelasan dan menyediakan perlengkapan proteksi yang memadai kepada para pengunjung atau tamu apabila diperlukan.

    3. Pekerja Radiasi

• Semua pekerja radiasi ikut bertanggung jawab terhadap keselamatan radiasi di daerah kerjanya.

Kewajiban pekerja radiasi :

• Mengetahui, memahami dan melaksanakan semua ketentuan keselamatan kerja radiasi.
• Memanfaatkan sebaik-baiknya peralatan keselamatan radiasi yang tersedia, bertindak hati-hati, serta bekerja secara aman untuk melindungi baik dirinya sendiri maupun pekerja lain.
• Melaporkan setiap kejadian kecelakaan bagaimanapun kecilnya kepada PPR.
• Melaporkan setiap gangguan kesehatan yang dirasakan, yang diduuga akibat penyinaran lebih atau masuknya zat radioaktif ke dalam tubuh.

Organisasi Internasional dan Nasional

• Pemanfaataan teknik nuklir diatur dan diawasi baik secara nasional maupun internasional.
• Ada beberapa organisasi internasional yang berkaitan dengan pengaturan masalah proteksi radiasi :
• IAEA (Internastional Atomic Energy Agency)
  Badan Tenaga atom Internasional yang bernaung di bawah PBB. berdiri tahun 1956 dan merupakan badan khusus yang dibentuk dan diberi wewenang untuk menerapkan standar-standar keselamatan untuk proteksi radiasi dalam pelaksanaannya sendiri. dan pemanfaatan tenaga nuklir untuk maksud damai dalam rangka meningkatkan kesejahteraan hidup bangsa-bangsa di seluruh dunia. IAEA mengeluarkan ketentuan kesehatan dan keselamatan dalam publikasi safety series con. safety series no. 1 : Safe Handling of Radioisotop.
• ILO (International Labour Organization)
• Organisasi Buruh Internasional yan gberdiri tahun 1919 --> LBB bubar menjadi perwakilan khusus pertama dalam PBB.
• Berkenan dengan masalah sosial buruh khususnya perincian standar-standar buruh internasional yang berkenaan dengan kesehatan dan keselamatan para pekerja.
• Membuat UU untuk diamandemen dalam rekomendasi ICRP berkaitan dengan radiasi.

• ICRP (International Commission On Radiological Protection)
• Komisi Internasional untuk perlindungan radiologi merupakan orang independen dan tidak terikat oleh pihak atau negara manapun dengan keanggotaannya bersifat perorangan yang terdiri dari para ahli dalam masalah keselamatan dan kesehatan radiasi.
• Didirikan oleh Kongres International Radiologi ke-2 tahun 1928 sebagai komisi International untuk Proteksi terhadap Radium dan sinar-X tahun 1950 berubah nama ICRP.
• Memberikan rekomendasi melalui pokok-pokok proteksi radiasi dan menyerahkan tanggung jawab penjabarannya kepada pemerintah setempat.
• Publikasi : ICRP Report and Annals of the ICRP.
• ICRP Report No.1 : REcommendation of the internastiona; Commission on Radiological protection).
• ICRU (International Commission on Radiological Units and Measurements)
• Komisi International untuk satuan dan pengukuran radiologi berdiri tahun 1925.
• Tujuan untuk mengembangkan rekomendasi mengenai satuan dna pengukuran radiologi yang secara internasional dapat diterima, yaitu :
• Besaran dan satuan radiologi dan radioaktivitas
• Prosedur yang tepat untuk pengukuran dan penerapan besaran-besaran tersebut dalam radiologi klinis dan radiobiologi.
• Data fisika yang diperlukan dalam penerapan prosedur tersebut, yang bila digunakan akan menjamin keseragaman dalam pelaporan.
• Publikasi ICRU Repot No.33 : Radiation Quantities and Units.
• Badan Nasional yang dibentuk oleh pemerintah RI berkaitan dengan pengaturan pemanfaatan dan pengawasan tenaga nuklir :
• BATAN (Badan Tenaga Atom Nasional)
• BAPETEN (Badan Pengawas Tenaga Nuklir)
• Sesuai dengan UU No. 10 th 1997 tentang Ketenaganukliran.

Kelembagaan 

Pasal 3

1. Pemerintah membentuk Badan Pelaksana yang berada di bawah dan bertanggung jawab langsung kepada presiden, yang bertugas melaksanakan pemanfaatan tenaga nuklir.
2. Untuk melaksanakan tugas sebagaimana dimaksud pada ayat 1, Badan Pelaksana menyelenggarakan penelitian dan pengembangan, penyelidikan umum, eksplorasi dan eksploitasi bahan galian nuklir, produksi bahan baku untuk pembuatan dan produksi bahan bakar nuklir, produksi radioisotop untuk keperluan penelitian dan pengembangan, dan pengelolaan limbah radioaktif.

Pasal 4

1. Pemerintah membentuk Badan Pelaksana yang berada di bawah dan bertanggung jawab langsung kepada presiden, yang bertugas melaksanakan pemanfaatan tenaga nuklir.
2. Untuk melaksanakan tugas sebagaimana dimaksud pada ayat 1, Badan Pengawas menyelenggarakan peraturan, perizinan dan inspeksi.

Dosimetri

 Dosimetri

Pengertian

Ilmu yang mempelajari berbagai besaran dan satuan dosis radiasi.

Dosis adalah kuantitas dari proses yang ditinjau sebagai akibat negatif radiasi pengion yang mengenai materi.

Faktor yang mempengaruhi dosis :

• Jenis radiasi
• Bahan yang dikenai radiasi

Dosis serap (D = dE/dm)

• Energi rerata yang diserap bahan persatuan massa bahan tersebut
• 1 rad (radiation absorb dose) = 100 erg/gr --> 1 gray (Gy) = 1 joule/kg ; 1 Gy = 100 rad
• Berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan yang dikenai
• Untuk makhluk hidup --> diperlukan besaran lain untuk memperhitungkan efek radiasi untuk jenis radiasi yang berbeda.

Laju Dosis Serap :

• Satuan : dosis serap/satuan waktu, Gy/sec, Gy/menit, Gy/jam
• Berlaku untuk semua jenis radiasi dan semua jenis bahan yang dikenai
• Menyangkut penyinaran terhadap makhluk hidup tidak cukup, diperlukan besaran lain --> Dosis Ekuivalen.

Dosis Ekuivalen (H)

• Dosis serap yang memperhitungkan efek radiasi sebagai jenis radiai yang berbeda.
• Lebih berguna pada kegiatan proteksi radiasi -> H = D w_R N

N = faktor modifikasi = 1

Q = faktor kualitas --> w_R = radiation weighting factor

1 Sievert (Sv)

1 Sv = 100 rem (radiation equivalent men)

1 rem = 1 rad x Q x N

• Dosis yang sudah dikalikan dengan faktor bobot
• Faktor bobot berkaitan dengan kemampuan radiasi membentuk ion per satuan lintasan
• Dosis ekuivalen pada organ T :
• H_TR = W_R X D_T.R

Dosis Ekuivalen Efektif 

Dosis ekivalen efektif  (E_T) :

• Dosis tergantung dari kepekaan jaringan tubuh yan gdikenai radiasi --> efek stokastik
• Faktor bobot jaringan tubuh = _wT g= tingkat kepekaan organ/jaringan tubuh terhadap efek stokastik akibat radiasi.

E_T =  rem, Sievert

 

Contoh soal :

Berkas radiasi beta menyerahkan energinya sebanyak 10^-3 Joule kepada medium yang bermassa 20 gram. berapa dosis serap yang diterima medium tersebut dalam satuan mGy?

Jawab :

D = dE/dm

    = 10^-3 / 20 x 10^-3 

    = 0,05 J.kg^-3 

    = 0,05 Gy = 50 mGy

    

Kesimpulan :

• ^{Dosimetri berguna untuk menghitung banyaknya dosis yang diterima oleh sesuatu bahan atau organ tubuh.}
• ^{Merupakan salah satu cara pekerja radiasi memperkirakan dosis yang diterima selama melakukan pekerjaannya.}

Interaksi Radiasi Dengan Bahan Biologi

 Interaksi Radiasi dengan Bahan Biologi

Tubuh Manusia : Organ --> Jaringan --> Sel

Struktur Sel :

• Membran sel

Merupakan suatu lapisan sel yan gmelindungi sel, berfungsi mengatur transportasi bahan-bahan keluar masuk sel dan komunikasi antar sel.

• Sitoplasma

Mengandung organel sel yang mengatur fungsi metabolisme penting sel. terdapat bangunan yang memproduksi enzim-enzim yang berfungsi sebagai katalisator dalam reaksi biokimia dalam sel.

• Inti sel (nukleus)

Mengandung struktur biologi yang sangat komplek yang disebut kromosom.

Proses Interaksi Radiasi dengan Bahan Biologi

Interaksi Radiasi dengan Bahan Biologi

Tahap Fisik

Absorpsi energi radiasi pengion yang mengakibatkan eksitasi elektron atau ionisasi pada molekul atau atom yang menyusun bahan biologi. (berlangsung 10-¹⁶detik)

Tahap Fisikokimia

• Reaksi-reaksi yang dialami oleh atom atau molekul yang tereksitasi atau terionisasi sampai terbentuk radikal bebas yang tidak stabil.
• Penyerapan energi radiasi oleh air akan menghasilkan radikal bebas yang sangat reaktif dan toksik melalui radiolisis air (ingat bahwa lebih dari 60% tubuh kita terdiri atas air).

Tahap Kimia dan Biologi

• Pada tahap ini radikal bebas dan molekul reaktif lain yang terbentuk akan saling bereaksi dengan media sekitarnya untuk menimbulkan keseimbangan efek kimia akhir.
• Tanggapan biologik akan dimulai dengan terkenanya molekul-molekul organik penyusun sel atau protein dalam sel (enzim, DNA, dsb).

Tahap Biologik

• Tanggapan biologik dapat bervariasi tergantung molekul penting mana yang terkena :
• perubahan permebilitas membrane sel bisa mengganggu struktur dan fungsi sel.
• rusaknya molekul enzim akan menimbulkan blokade pada berbagai proses metabolisme sehingga akan mengacaukan fungsi sel.
• Kerusakan molekul DNA dapat menimbulkan cacat genetik.
• Kerusakan yang terjadi dapat meluas dari skala seluler ke jaringan, ke organ bahkan dapat menimbulkan kematian.

Efek Biologi Radiasi

Tanggapan sistem biologi terhadap radiasi. Radiasi pengion menyebabkan sel tubuh :

• mutasi
• rusak
• mati

Efek Radiasi dengan DNA 

Berbagai type kerusakan dapat terjadi apabila DNA dikenai radiasi, diantaranya adalah :

1. Perubahan atau kehilangan base
2. Patahnya ikatan hydrogen antara dua rantai molekul DNA
3. Fraktur atau patahnya backbone dari satu rantai molekul DNA
4. Fraktur backbone pada kedua rantai molekul DNA
5. Fraktur yang disertai hubungan silang di dalam molekul DNA atau dari satu molekul DNA ke molekul DNA yang lain.

Diagram DNA

• Konfigurasi disebut double helix
• "Rel" di kedua sisi disebut backbone yang tersusun dari molekul gula yang bergabung dengan molekul asam phospor (oleh suatu ikatan phospat)
• Anak tangga tersusun dari nitrogen base (purin: adenin dan guanin dan pirimidin : thymine dan cystosin)
• Nitrogen base kemudian menggabung dengan base di rel di depannya melalui sebuah ikatan hidrogen.

1. Perubahan atau kehilangan base

• Terjadi akibat adanya perubahan pada urutan "nitrogen" base.
• Karena urutan ini berpengaruh pada sampainya informasi genetik, maka hilang atau perubahan ini akan berakibat pada terjadinya MUTASI.

2. Pecahnya ikatan hidrogen diantara dua molekul DNA

3. Fraktur pada backbone pada satu rantai molekul DNA

• Dapat membaik berkat adanya enzim
• Kemungkinan yang lain bagian yang patah tersebut dimasuki oleh radikal bebas, sehingga mengakibatkan kerusakan sel.

4. Fraktur backbone kedua rantai molekul DNA

• Tergantung dari LET radiasi
• Kemungkinan terjadinya perbaikan lebih kecil daripada fraktur pada satu rantai
• Apabila perbaikan tidak terjadi kedua rantai dapat terpisah dengan resiko yang tentunya lebih besar.

Rangkuman

• Setiap perubahan pad amolekul DNA yang tidak mengalami perbaikan merupakan mutasi yang menimbulkan konsekuensi.  Minor : sel tetap hidup dengan beberapa kerusakan fungsional. Mayor : kematian sel.
• Perubahan DNA pada germ sel dapat berpengaruh terhadap generasi berikutnya, tidak seperti pada sel somatik yang hanya berpengaruh pada sel yang bersangkutan.

Efek Radiasi pada kromosom :

• Perubahan dalam DNA terefleksi pada kromosom, tetapi karena perubahan DNA bersifat diskrit, maka tidak selalu menimbulkan perubahan struktural pada kromosom.
• Putusnya kromosom tampak selama mitosis, terutama pada metaphase dan anphase, dapat terjadi pada sel somatik maupun germ sel (meiosis)
• Perubahan struktural kromosom dapat terjadi sebagai aksi langsung maupun tidak langsung.
• Mitosis adalah proses reprosuksi selular pada sel somatik dimana satu parent sel membelah menjadi dua sle anak dengan jumlah kromosom yang sama dan DNS yang terkandung juga sama dengan parent selnya. terdiri dari 4 fase : profase, metafase, anafase dan telofase.
• Meiosis adalah proses pembelahan sel pada germ sel, terdiri dari dua pembelahan sel tetapi hanya terjadi satu kali replikasi DNA. Hasilnya adalah 4 gametocyt yang masing-masing mengandung setengah dari jumlah kromosom yang ada pada sel somatik.

Radiasi dapat menimbulkam perubahan :

1. Single break pada satu kromosom atau kromatid
2. Single break pada sebagian kromosom atau kromatid
3. Dua atau lebih patah pada kromosom atau kromatid yang sama
4. Kromosom mengalami penggumpalan.

Single Breaks

• Bagian atas adalah radiasi mengenai sebuah kromosom normal.
• Bagian tengah, radiasi dapat menyebabkan patahan pada sebuah arm kromosom
• Dapat membaik seperti keadaan semula. dan proses ini disebut dengan RESTITUSI.

• Bentuk asentrik dan disentrik dan disentrik kromosom yang terjadi dari single break pada satu arm kromosom, yang tidak mengalami restitusi sebelum replikasi DNA

• Fragmen disentrik dan asentrik tergambar sbb: fragmen disentrik ikut dalam mitosis tetapi berada pada posisi yang berlawanan sehingga patah lagi, sedangkan fragmen asentrik tidak masuk dalam kumparan mitosis, sehingga mengakibatkan hilagnya informasi genetik.

Double Breaks

• Dua patahan terjadi pada arm yang sama pada sebuah kromosom.
• Akibatnya : A. DELESI pada fragmen antara dua patahan. B. INVERSI fragmen yang diilustrasikan dengan perubahan posisi pada garis patahan.

• Radiasi terjadi pada kedua arm kromoso, kemungkinan yang terjadi adalah patahnya masing-masing arm tersebut.. Fragmen yang ada centromernya akan berubah menjadi : A. INVERSI, B. Kedua arm bergabung membentuk sebuah cincin. fragmen yang lain bergabung menjadi fragmen asentrik.

Efek Genetik, Somatik, Stokastik dan Non Stokastik :

1. Efek genetik (Efek Pewarisan) : dirasakan oleh keturunan.
2. Efek Somatik : dirasakan langsung oleh bersangkutan.
3. Efek Stokastik : kebolehjadian timbulnya merupakan fungsi dosis radiasi dan tidak ada dosis ambang.
4. Efek Non Stokastik (Deterministik) : kualitas keparahan menurut dosis dan timbulnya bila dosis ambang dilampaui.

Efek Stokastik

• Tidak mengenal dosis ambang.
• Peluang terjadi sebanding dengan dosis.
• Timbul setelah melalui masa tenang yang lama.
• Keparahannya tidak tergantung pada dosis radiasi.
• Tidak ada penyembuhan spontan.
• Contoh : Kanker, Leukimia (efek somatik) dan penyakit keturunan (efek genetik).

Efek Non Stokastik (Deterministik)

• Somatik
• Memiliki dosis ambang.
• Timbul beberapa saat setelah terkena radiasi.
• Keparahan nya tergantung pada dosis radiasi.
• Contoh : luka bakar, sterilitas (kemandulan), katarak, kelainan kengenital (setelah iradiasi dalam rahim).

Efek Biologi Pada Sistem, Organ, Jaringan :

1. Darah dan sumsum tulang merah, efek nya :

• Penurunan jumlah sel darah putih.
• Kerusakan permanen sel darah merah (kematian)
• Kecenderungan pendarahan dan infeksi.
• Anemia dan kurang hemoglobin.
• Leukimia sumsum tulang (stokastik).

2. Saluran pencernaan makanan

• Kerusakan saluran pencernaan makanan (gejala, mual,muntah, gangguan pencernaan, diare)
• Kematian (dehidrasi parah)
• Stokastik : kanker pada epitel slauran pencernaan.

3. Organ Reproduksi

• Somatik non stokastik : sterilitas
• Genetik stokastik

4. Sistem Syaraf

• Tahap radiasi
• Kematian karena kerusakan sistem syaraf (dosis puluhan Sv)

5. Mata 

• Lensa mata peka terhadap radiasi 
• Somatik non stokastik : katarak (dosis diatas 1,5 Sv)

6. Kulit 

• Somatik nonstokastik : kemerahan, luka bakar, kematian jaringan.
• Stokastik : kanker kulit.

7. Tulang

• Sumsum tulang dan selaput dalam/luar tulang peka terhadap radiasi
• Somatik stokastik : kanker sel epitel selaput tulang.

8. Kel. gondok : Mudah rusak akibat kontaminasi internal I radioaktif.

9. Paru-paru : Rusak akibat gas uap, partikel, aerosol radioaktif.

10. Hati dan ginjal : relatif tahan terhadap radiasi.

Penyakit Akibat Radiasi

1. Radiodermatitis

• Peradangan kulit akibat penyinaran lokal dosis tinggi (diatas 3 Sv)
• Kemerahan pada kulit, masa tenang 3 minggu

2. Katarak

• Kerusakan mata, diatas 1,5 Sv
• Masa tenang 5-10 th

3. Sterilitas

• Penyinaran pada kel. kelamin (0,15 Sv)
• Pengurangan kesuburan : kemandulan

4. Sindroma radiasi akut

• Penyinaran seluruh tubuh (lebih 1 Gy) sekaligus, laju dosis cukup tinggi, daya tembus besar.
• Mual, muntah, demam, rasa lelah, sakit kepala, diare, diikuti masa tenang 2-3 mgg.
• Nyeri perut, diare, pendarahan, anemi, infeksi : kematian.
• Sindroma hemapoetik (>2 Sv)
• berpengaruh pada semua organ
• kepekaan organ berbeda, respon berbesa
• Sindroma gastro Intestinal (>10 Sv)
• gejala sama ditambah diare (>30 Sv)
• Sindroma sistem syaraf pusat (>30 Sv)
• tidak sadar
• dapat terjadi kematian

Efek Teratogenik (Cacat karena janin teriradiasi)

Usia janin

<15 hari : kematian janin

15-50 hari : kelainan bawaan/cacat

>50 hari : gangguan pertumbuhan

Detektor Scintilasi

 Detektor Scintilasi

 Proses Scintilasi

• Detektor radiasi bekerja dengan cara mendeteksi perubahan yang terjasi didalam bahan detektor/medium penyerap.
• Perubahan ini terjadi karena adanya perpindahan energi dari radiasi ke medium tersebut.
• Yang dimaksud dengan proses sintilasi adalah terpancarnya sinar tampak pada saat terjadinya perpindahan/transisi elektron dari tingkat energi yan lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah.
• Perpindahan elektron seperti ini dapat terjadi di dalam bahan detektor. perpindahan elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi karena adanya proses eksitasi.
• Dalam proses kembalinya elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah/keadaannya semula, maka akan dipancarkan energi yang berupa foton sinar-X.
• Karena bahan detektor ditambahkan bahan pengotor berupa unsur aktivator, yang berfungsi sebagai penggeser panjang gelombang, maka radiasi yang dipancarkannya bukan lagi sinar-X melainkan berupa sinar tampak.
• Proses sintilasi ini akan terjadi apabila terdapat kekosongan pada orbit elektron yang lebih dalam. kekosongan elektron ini dapat disebabkan karena lepasnya elektron dari ikatannya (proses ionisasi) atau proses loncatnya elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi (lintasan elektron yang lebih luar) karena dikenai radiasi.
• Semakin besar energi radiasi yang diterima, maka akan terjadi kekosongan elektron d orbit sebelah dalam akan semakin banyak, sehingga percikan cahaya yang dikeluarkannya akan semakin banyak. cahaya tampak yang terjadi ini selanjutnya akan dikonversikan menjadi sinyal elektrik.

• Detektor sintilasi selalu terdiri dari dua bagian, yaitu : bahan sintilator dan photomultiplier. detektor sintilasi bekerja memanfaatkan radaisi fluorosensi (biasanya cahaya) yang dipancarkan ketika elektron dari keadaan tereksitasi kembali ke keadaan dasarnya pada pita valensi.
• Bahan yang dipilih sebagai bahan detektor adalah bahan yang memungkinkan peristiwa kerlipan cahaya tersebut dapat terjadi di dalam waktu yang sangat cepat (kira-kira 1 msekon).
• Bahan sintilator merupakan suatu bahan padat, cair maupun gas, yang akan menghasilkan percikan cahaya bila dikenai radiasi pengion.
• Photomultiplier digunakan untuk mengubah percikan cahaya yang dihasilkan bahan sintilator menjadi pulsa listrik.
• Mekanisme pendeteksian radiasi pada detektor sintilasi dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu :

        1. Proses pengubahan radiasi yang mengenai detektor menjadi kerlipan cahaya di dalam bahan sintilator.

        2. Proses pengubahan kerlipan cahaya menjadi pulsa listrik di dalam tabung photomultiplier.

• Penyerapan radiasi gamma yang berenergi 1 MeV dalam detektor sintilasi menghasilkan kira-kira 10.000 eksitasi elektron, danjumlah radiasi elektromagnetik dalam bentuk cahaya.
• Efisiensi pendeteksian detektor gas terhadap radiasi gamma sangat rendah kira-kira 1%. dengan menggunakan kristal sintilasi padat, dapat diperoleh efisiensi pendeteksian radiasi gamma yang cukup tinggi, bervariasi antara 20 s.d 30%.

Bahan sintilator

• Dalam kristal bahan sintilator terdapat pita-pita atau daerah yang dinamakan sebagai pita valensi dan pita konduksi yang dipisahkan dengan tingkat energi tertentu.
• Pada keadaan dasar (ground state) seluruh elektron berada di pita valensi, sedangkan di pita konduksi kosong.
• Ketika terdapat radiasi yang memasuki kristal, terdapat kemungkinan bahwa energinya akan terserap oleh beberapa elektron di pita valensi, sehingga elektron tersebut dapat melompat ke pita konduksi. Beberapa saat kemudian elektron-elektron tersebut akan kembali ke pita valensi melalui pita energi bahan aktivator sambil memancarkan percikan cahaya.
• Jumlah percikan cahaya sebanding dengan energi radiasi diserap dan dipengaruhi oleh jenis bahan sintilatornya. semakin besar, energinya semakin banyak percikan cahayanya. percikan-percikan cahaya ini kemudian ditangkap oleh photomultiplier.

Jenis Detektor Sintilasi 

Beberapa kristal sintilator yang sering digunakan adalah sebagai berikut :

1. Kristal NaI (TI) : digunakan untuk mengukur radiasi gamma dan sinar-X.
2. Kristal ZnS (Ag) : digunakan untuk mengukur radiasi alpha dna beta.
3. Kristal Lil(Eu) : digunakan untuk mengukur radiasi neutron.
4. Sintilator organik : sintilator organik ini dibuat dari bahan organik seperti anthracene atau stilbene.

Kristal NaI (TI)

• Detektor sintilasi NaI (TI) dibuat dari kristal tunggal natrium iodida (NaI) yang sudah sedikit diberi pengotor Talium (TI). karena kristal NaI bersifat higroskopis, maka kristal tersebut ditutup rapat-rapat dalam wadah alumunium (Al) yang dilapisi cromium (Cr).
• Diantara kristal NaI (TI) dan dinding wadah Al dimasukkan reflektor berupa serbuk mangan oksida (MnO) atau Alumunium trioksida (Al2o3). Kristal NaI (TI) direkatkan pada sebuah tabung pelipat ganda elektron menggunakan perekat bening yang terbuat dari silikon. pada ujung tabung pelipat ganda elektron terdapat elektroda peka cahaya yang disebut fotokatoda.

Tabung photomultiplier

• Tabung multiplier berfungsi untuk mengubah percikan cahaya tersebut menjadi berkas elektron, sehingga dapat diolah lebih lanjut sebagai pulsa/arus listrik.
• Tabung multiplier terbuat dari tabung hampa yang kedap cahaya dengan photokatoda yang berfungsi sebagai sensor cahaya pada salah satu ujungnya.
• Photokatoda yang ditempelkan pada bahan sintilator, akan memancarkan elektron bila dikenai percikan cahaya. elektron yang dihasilkan akan diarahkan, dengan perbedaan potensial, menuju dinode pertama. Dinode tersebut akan memancarkan beberapa elektron sekunder bila dikenai oleh elektron.
• Elektron-elektron sekunder yang dihasilkan dinode pertama akan menuju dinode kedua dan dilipatgandakan kemudian ke dinode ketiga dan seterusnya sehingga elektron yang terkumpul pada dinode terakhir berjumlah sangat banyak. dengan sebuah kapasitor kumpulan elektron tersebut akandiubah menjadi pulsa listrik.
• Apabila radiasi gamma memasuki tabun gdetektor maka akan terjadi interaksi radiasi gamma dengan bahan detektor. interaksi itu dapat menghasilkan efek fotolistrik, hmaburan compton dan prosduksi pasangan.
• Karena reaksi ini maka elektron-elektron bahan detektor akan terpental keluar sehingga atom-atom itu berada dalam keadaan tereksitasi.
• Atom-atom yang tereksitasi akan kembali ke keadaan dasarnya sambil memancarkan kerlipan cahaya.
• Cahaya yang dipancarkan itu selanjutnya diarahkan ke foto katoda sensitif. Apabila foto katoda terkena kerlipan cahaya, maka dari permukaan foto katoda itu akan dilepaskan elektron.
• Antara foto katoda dan anoda terdapat dinoda-dinoda yang diberi tegangan tinggi dan diatur sedemikian rupa sehingga tegangan dinoda yang di belakangnya selalu lebih tinggi daripada tegangan dinoda di depannya.
• Perbedaan tegangan antara dinoda kira-kira 100 volt.
• elektron yang dilepaskan oleh fotokatoda akan dipercepat oleh medan listrik dalam tabung pelipat ganda elektron menuju dinoda pertama.
• Dalam proses tumbukan antara elektron dan dinoda akan dilepaskan elektron-elektron lain yang kemudian dipercepat menuju dinoda kedua dan seterusnya.
• Dinoda terakhir yang terdapat dalam tabung pengganda elektron berupa anoda.
• Hasil akhir jumlah pelipatan elektron tergantung pada jumlah dinoda.
• Tabung pelipat ganda elketron yang mempunyai 10 tingkat dinoda misalnya, pada anoda (dinoda terakhir yang seklaigus berperan sebagai pelat pengumpul elektron) bisa didapatkan faktor penggandaan elektro antara 107-108.
• Dengan demikian, sinar gamma yang dideteksi akan menghasilkan pulsa listrik sebagai keluaran dari detektor NaI (TI).
• Tenaga elektron yang dilepaskan ini bergantung pada intensitas sinar gamma yang mengenai detektor. makin tinggi energi elektron, makin tinggi pula pulsa listrik yan gdihasilkannya, sedang makin banyak elektron yang dilepaskan, makin banyak pula cacahan pulsanya.
• Pulsa listrik dari detektor akan diproses lebih lanjut oleh penguat awal dari peralatan elektronik berupa penganalisis saluran ganda (MCA) sehingga pada layar penganalisis itu dapat ditampilkan spektrum radiasi gamma yang ditangkap oleh detektor.
• Data tampilan spektrum gamma pada layar penganalisis dapat dipakai untuk analisis spektrometri gamma baik secara kuantitatif maupun kualitatif.

Karakteristik dari detektor NaI(TI)

1. Memiliki pancaran kerlipan cahaya yang tinggi dari energi radiasi yang tersimpan dalam bahan detektor.
2. Memiliki nomor atom (Z) yang tinggi karena adanya atom Iodine (I).
3. Bahan pemendar padat dengan rapat jenis sebesar 3,57 gr/cm3 memiliki kemungkinan interaksi per cm yang cukup tinggi.

Photomultiplier

Keunggulan dan kelemahan detektor :

Detektor yang digunakan pada alat ukur untuk radiasi alam (intensitas sangat rendah) sebaiknya adalah detektor sintilasi.