LAPORAN RESMIPRAKTIKUM FISIKA MEDIS

PERCOBAAN 7Single Channel Analysis

MUHAMMAD ABDUL MANAF081311733064KELOMPOK VIII

PRODI TEKNOBIOMEDIK – DEPARTEMEN FISIKAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA2014

Single Channel Analysis

Percobaan 7

A. TUJUAN1. Menentukan resolusi energy sistem dan pulsa energy alpha dengan SCA

(Single Channel Analyzer).2. Mendapatkan energy puncak spectrum pemancar alpha dengan

mendemonstrasi distribusi energgi radiasi alpha dari sumber radiasi dengan osiloskop.

B. DASAR TEORI

Pengukuran spektrum energi deferensial dengan mengukur jumlah partikel

yang berada dalam interval energi E tertentu,yang hal ini akan sama dengan

mengukur jumlah pulsa yang berda dalam interval ΔV tertentu. Hal ini dapat

diperoleh dngan cara mengoperasikan SCA sebagai mod diferensial.

Jika batas SCA di set pada mode V1 (atauE1) dan jendela memiliki lebar ΔV

(atau ΔE) maka hanya pulsa dengan tinggi antara V1 dan V1+ΔV yang akan

dicatat. Semua pulsa diluar itu akan dibuang

Resolusi energi

Untuk kerja detektor yang digunakan untuk pengukuran energi ditentukan

oleh lebar distribusi pulsa sumber energi tunggal,yang ditunjukkan oleh Г Atau

FWMH (fulkl with half maximum). Kemampuan detector untuk mengidentifikasi

pertikel dengan energi yang berbeda disebut resolusi energi yang dinyatakan

dalam,

R(EO)=ГEO

..............(1)

Dengan Г Dalam suatu energi ,sedang R(EO)dalam persen,ada tiga faktor

penting yang memepengaruhi resolusi energi:

1.Fluktuasi statistic dalam sejumlah muatan yang dihasilkan dalam detector

2.Derau elektronik dalam detektor ,preampifier dan amplifier

3.Tidak lengkapnya muatan yang dihasilkan dalam detektor

N(E) atau n(V)

NO

N O

2

Distribusi tinggi pulsa

E

atau V

:

C. PERALATAN DAN BAHAN

1. Sumber rasiasi alpha (Ra-226 dan Am-241)2. Detektor semikonduktor3. Diskriminator preamplifier4. SCA (Single Channel Analyzer)5. PC (Personal Computer)6. Kabel penghubung7. Tempat dudukan

D. PROSEDUR KERJA1. Demonstrasi distribusi energy menggunakan osiloskop

a. Susun peralatan sesuai gambar.b. Hidupkan SCA selama 5 menit sebelum eksperimen dimulai.c. Letakkan potensiometer untuk integral diskriminator pda skala tengahd. Periksalah setting peralatan yang digunakan sebagai berikut:

a. Setting osiloskop1. Time base : 1ms/cm2. Y deflection : 1 V/cm3. Triggering : Automatic

b. Setting SCA1. Switch (d) : Auto2. Switch (e) : reset3. Base potensiomeer (f) : 0,004. Window potensiometer (g) : 30%

e. Amati spektrm energy alpha (distribusi energi) yang terlihat pada osiloskop

2. Perekam spectrum energy menggunakan PCa. Atur jumlah dan waktu cacahan yang dilakukan pada PC sesuai dengan

petunjuk dosen Pembinab. Ambil sumber Am-241 dan letakkan tepat pada depan detetktorc. Catat jumlah cacahan yang terbaca d PC dari kanal 0 sampai 1000

dengn ketelitian 10d. Plot hasil cacahan kemudian amati spectrum yang terbentuke. Hitung resolusinya dan tentukan konstanta yang menguhubungkan

anatar energy dan nomor kanalf. Ganti sumber dengan Ra-226g. Lakukan langkah a hingga dh. Tentukan tegangan (salur) puncak sepktrum dan energy partikel alpha

spectrum tersebut

E. DATA HASIL PENGAMATAN

Channel Ra-226 Am-241

0 30880 3602110 5461 357420 814 11530 281 2940 126 2650 108 2460 110 2470 118 3180 130 7190 96 194100 78 386110 74 461120 78 422130 67 419140 50 469150 40 440160 31 420170 24 255

180 24 216190 22 66200 23 18210 16 13220 21 6230 23 4240 31 3250 34 3260 21 2270 24 1280 27 1290 30 2300 20 0310 19320 21330 12340 19350 11360 3370 8380 6390 1400 5410 3420 1430 1440 0450 0

0 50 100 150 200 250 300 3500

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

Channel

Cacahan

Grafik Spektometri Am-241

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Channel

Cacahan

Grafik spektometri Ra-226

F. ANALISIS PERHITUNGANa. Am-241

0 50 100 150 200 250 300 3500

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Channel

cacahan

Pada Am-241 jumlah cacahan tertinggi terdapat pada kanal 140,sehingga diperoleh skala untuk jarak tiap kanalnya adalah :

Diketahui:

92.109 175.256

469

kanal = 5,6MeV

140 = 0,04MeV

Nilai X1 dan X2 adalah kanal pada saat setengah tinggi maksimum. Cara menentukannya dengan metode Lagrange, dengan mengambil dua nilai yang mengapit nilai tersebut untuk mencari nilai yang menghasilkan cacahan setengah dari nilai puncak.

Untuk X1

Xa = 90, Ya = 194, Xb = 100, Yb = 386, P(x) = 234.5

La (x) = x−xb

(xa−xb )= x−100

(90−100 )=100−x

10

Lb (x) = x−xa

(xb−xa )= x−90

100−90= x−90

10

Nilai polinomialnyaP(x) = 234.5sehinggaP(x) = La(x) x Ya + Lb(x) x Yb

234.5 = 100−x

10 x 194 +

x−9010

x 386

234.5 = (100-x). 19,4 + (x-90) . 38,6234.5 = -1534+19.2xX1 = 92.109

Untuk X2

Xa= 170, Ya = 255, Xb = 180, Yb = 216, P(x) = 234.5

La (x) = x−xb

(xa−xb )= x−180

(170−180 )=180−x

10

Lb (x) = x−xa

(xb−xa )= x−170

180−170= x−170

10

Nilaipolinomialnya

P(x) = 234.5

P(x) = La(x) x Ya + Lb(x) x Yb

234.5 = 180−x

10 x 255 +

x−17010

x 216

234.5 = (180-x). 25,5 + (x-170) . 21,6234.5 = 918-3.9xX2 = 175.256

Makanilai FWHM-nya adalah

FWHM = (X2 – X1 ) x ( 5,6MeV140kanal )

FWHM = (175.256-92.109)(0.04MeV)

FWHM = 3.325 MeV

Resolusi Energi radiasi yang di dapat :

R = FWHME0

x 100%

R = 3.325

5,6MeVx 100%

R = 59,375 %

Jadi, nilai resolusi untuk Am-241 adalah 59.375%

b. Ra-226

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

20

40

60

80

100

120

140

Channel

Cacahan

Grafik puncak pada peluruhan Ra-226

Terdapat 5 puncakPuncak 1 pada kanal 80, cacahan 130Puncak 2 pada kanal 120, cacahan 78Puncak 3 pada kanal 250, cacahan 34Puncak 4 pada kanal 290, cacahan 30

Puncak 1 pada kanal 340, cacahan 19 Menghitung energi tiap puncak Puncak 1E1 = X1 x 0.04

= 8 0 x 0,0 4=3.2MeV

Puncak 2E1 = X1 x 0.04

= 120 x 0,04=4.8MeV Puncak 3

E1 = X1 x 0.04= 250 x 0,04=10MeV

Puncak 4E1 = X1 x 0.04

= 290 x 0,04=11.6MeV Puncak 5

E1 = X1 x 0.04= 340 x 0,04=13.6MeV

Persen kesalahn pada proses ini dirumuskan dengan

|nilai literatur−nilai hasil eksperimennilai literatur |×100%

NamaEnergy (MeV)

hasil eksperimen

Energy (MeV)

menurut literaturPersen kesalahan

Ra-226 3.2 4.78 |4.78−3.24.78 |×100 %=33.05 %

Rn-222 4.8 5.30 |5.30−4.85.30 |×100 %=9.43%

Po-218 10 5.48 |5.48−1 05.48 |×100 %=82.48 %

Po-214 11.6 6.0 |6.0−11.66.0 |×100 %=93.33 %

Po-210 13.6 7.68 |7,68−13.67,68 |×100 %=77.08 %

G.PEMBAHASAN

Dua neutron atau identik dengan inti suatu sumber radioaktif yang memiliki nomor atom lebih dari 82 maka secara pontan akan meluruh menjadi

inti turunan memancarkan inti Helium (H 24) atau yang disebut dengan partikel

alfa. Partikel ini sangat massif dan berenergi tinggi serta dipancarkan dari inti isotop radioaktif yang memiliki rasio neutron terhadap proton yang terlalu rendah . Partikel alfa pada dasar nya terdiri dari 2 proton dan helium. Secara spontan inti akan meluruh menjadi atom helium atau patikel α.

Pada eksperimen ini digunakan radioaktif Am-241 dan Ra-226 serta untuk mengukur radiasinya digunakan detector semikonduktor yang berfungsi sebagai foto diode silicon yang akan menyerap semua energy partikel α yang dipancarkan selama proses peluruhan.

Pada eksperimen kali ini digunakan detector semikonduktor. Detector ini bekerja sebagai fotodioda silicon yang berupa lapisan tipis yang akan menyerap semua energy partikel alfa. Apabila partikel alfa menumbuk lapisan tipis tersebut maka akan terjadi interaksi yang akan menghasilkan pulsa keluaran yang tingginya sebanding dengan energy radiasi alfa tersebut. Lapisan tipis foto diode silicon akan menyerap seluruh partikel alfa yang akan menghasilkan pulsa yang dibangkitkan dari peristiwa terbentuk nya pasangan hole-elektron saat partikel alfa menumbuk lapisan silicon. Pulsa yang dihasilkan ini akan sebanding dengan energy alfa, sehingga bisa menentukan energy radiasi alfa yang belum diketahui.

Berdasarkan kekekalan muatan dan nucleon peluruhan α memenuhi reaksi yang dinyatakan oleh :

AIZ A-4TZ-2+α

dengan T adalah inti turunan dan I adalah inti induk. Sedangkan untuk peluruhan radioaktif 226Ra menjadi 206Pb. Dalam eksperimen ini dapat diperoleh turunan peluruhannya:

226Ra 222Rn+α

222Rn 218Po+α

218Po 214Po+α

214Po 210Po+α

210Po 206Pb+α

Dari penurunan peluruhan 226Ra menjadi 206Pb menghasilkan 5 buah partikel α yang masing-masing partikel α memiliki besar energy partikel yang berbeda. Dari grafik terlihat spectrum energinya memiliki 5 puncak yang menunjukkan besarnya energi yang dihasilkan partikel α tersebut selama meluruh. Pada eksperimen ini untuk menentukan energy dari partikel α dari Ra-226 digunakan kalibrator Am-241 yang memiliki spectrum mono energetic radiasi α sebesar 5.6 MeV. Besarnya energy partikel puncak pada spectrum energi peluruhan Ra-226 menjadi Pb-206 didapatkan dengan menganalisis spectrum energi Am-241.

Puncak energy partikel α pada peluruhan Am-241 terjadi pada kanal 140, sehingga dapat diketahui bahwa 1 kanal mewakili besarnya energi yang dipancarkan partikel α sebesar 0,04 MeV atau 0,0 4 x106 eV .

Pada peluruhan Ra-226 dihasilkan 5 partikel α seperti pada table dibawah ini

NamaEnergy (MeV) hasil eksperimen

Energy (MeV) menurut literatur

Persen kesalahan

Ra-226 3.2 4.78 33.05 %Rn-222 4.8 5.30 9.43%Po-218 10 5.48 82.48 %Po-214 11.6 6.0 93.33%Po-210 13.6 7.68 77.08%

H.KESIMPULANKesimpulan dari percobaan ini adalah;1. Pada Am-241, cacahan tertinggi terdapat pada kanal 140 dengan cacahan

469.2. Pada Am-241 FWHM nya adalah 3.325 MeV3. Peluruhan radioaktif 226Ra menjadi 206Pb menghasilkan Ra-226 dengan E

3.2 MeV dan presentase kesalahan 33.06%; Rn-222 dengan E 4.8 MeV dan kesalahan 9.43%; Po-218 dengan E 10MeV dan persen kesalahan 82.48%; Po-214 menghasilkan energy 11.6 MeV dengan persen kesalahan 93.33% dan Po-210 menghasilkan energy 13.6 dengan persen kesalahan 77.08%

I. DAFTAR PUSTAKAKrane,keneth, Modern Physics, John WileySons,inc.,1992. Jakarta : Penerbit

Universitas Indonesia (UI-Press).

Ama, Fadil dan Akif Rahmatillah. 2014. Pedoman Praktikum Fisika Medis.

Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

http://www.batan.go.id/pusdiklat/elearning/Pengukuran_Radiasi/_private/Sistem

%20Pencacah.pdf diakses pada tanggal 3 Desember 2014 pukul 04:11 WIB