Prosldlng pertemuan dan Presentasilirniah FWlgslonai Teknls Non PeneUtL 18 Oesember 2006 ISSN :1410 - 5381

UJI KINERJA PERSONAL COMPUTER ANALYZER II ( PCA II)UNTUK PENGUKURAN AKTIVITAS RADIONUKLIDA

PASKA PERBAlKAN

S uk ij 0PTKMR - BAT AN

ABSTRAKUJI KINERJA PERSONAL COMPUTER ANALYZER "II (PC A II) UNTUKPENGUKURAN AKTIVITAS RADIONUKLIDA PASKA PERBAIKAN. Telah

dilakuk:m uj i kinerja Personu/ Computer Analyzer II paska perbaikan yang digunakan

untuk pengukuran aktivitas radionuklida dengan metode spektrometri gamma. Alat inimengalami kerusakan sehingga tidak dapat dioperasikan . Setelah dilakukan pemeriksaan

secara visual maupun secara fisik ditemukan kerusakan pada sirkuit rangkaian jalur

tegangan PCA card putus, sehingga mengakibatkan komputer tidak beroperasi. Setelahjalur diperbaikildisolder alat dapat dioperasikan kembali dengan unjuk kerja sepertisemula.

ABSTRACTPERFORMANCE TEST OF PERSONAL COMPUTER ANALYZER II (PCA II) FOR

THE MEASUREMENT OF RADIONUCLIDE ACTIVITY AFTER REPAIR.

Performance test has been conducted to Personal Computer Analyzer II after reparation is

used for the measurement of radionucIide activity with gamma spectrometry method. This

system appliance experience of damage so that cannot be operated. After examine visually

and physically, the damage found at network circuit of PCA card vultage path, so that

result computer cannot be operated. After the path repaired, appliance can be operated

again with performance like initially.

PENDAHULUAN

Peristiwa radioaktivitas merupakan gejala yang tidak dapat diamati oleh panca

indera kita secara langsung. Untuk mengamati gejala radioaktivitas diperlukan peralatan

detektor. Bahan-bahan radionuklida akan berinteraksi dengan materi detektor. Pada

umumnya ada 3 jenis detektor yang sering digunakan, yaitu detektor isian gas misal

detektor kamar pengion, detektor sintilasi misal detektor NaI(TI) dan detektor

semikonduktor misal detektor HPGe. Detektor yang akan digunakail untuk mengukur

aktivitas suatu radionuklida disesuaikan dengan tujuan pengukuran. Beberapa hal yang

harus diperhatikan dalam pengukuran aktivitas suatu radionuklida adalah karakteristik dari

393

ProsldlnU Portemuan daD PreseDtaslllmlah Funuslonal Tekn/s Non PeneDtl18 De_or 2006 ISSN :1410 - 5381

radionuklida terse but yang meliputi skema peluruhan, mode peluruhan, waktu paro, energi

yang dimiliki dan intensitas (yield). Salahsatu cara atau metode pengukuran aktivitas

adalah dengan spektrometri gamma.

Spektrometri gamma adalah cara untuk mengukur aktivitas radionuklida dengan

menganalisa spektrum gamma yang ditimbulkan akibat interaksi radionuklida dengan

materi detektor. Perangkat yang sering digunakan adalah sistem pencacah spektrometer

gamma dengan detektor NaI(Tl) dan HPGe. Hasil inter<,tksi sinal' gamma suatu

radionuklida dengan materi detektor akan menghasilkan sinyal pulsa. Tinggi pulsa yang

dihasilkan oleh interaksi tersebut berhubungan dengan tenaga gamma yang mengenai

detektor. Pulsa-pulsa yang dihasilkan dianalisa secara elektronik dengan sistem peralatan

pencacah berupa perangkat spektrometer gamma.

Perangkat spektrometer gamma meliputi: detektor penguat awal (preamplifier),

amplifier, penganalisa sa luran ganda (multi channel analyzer) dan pengolah data. Pulsa

yang keluar detektor dikuatkan olehpreamplifier selanjutnya dikuatkan lagi oleh amplifier.

Kemudian setelah mengalami penguatan pulsa tersebut dialamatkan pad a memori ke dalam

salllr-salur (channel) pada multi channel analyzer . Pada multi channel analyzer ini

menggllnakan software produksi Nucleus Personal Computer Analizer II (PCA II) dim ana

dilakukan analisa pembentllkan pu!sa menllrut tinggi pulsa yang dihasilkan. Pad a analisa

pembentllkan plllsa, dihasilkan spektrum sinal' gamma sesuai dengan energi [oton dari

radionllklida.

Pad a makalah ini dibahas mengenai pengujian kinerja perangkat Illnak (software)

PCA II setelah diadakan perbaikan dengan cara melakllkan pengujian sirkuit rangkaian

(PCB) card PCA II. Pengllj ian dilakllkan dengan cara melakllkan pengllkuran aktivitas

radionllklida standar Cs-137 Amersham serta menganalisa tampilan spektrum yang

dihasilkannya.

DASAR TEORI

Gejala radioaktivitas merupakan gejala perllbahan secara spontan dari lInsllr yang

tidak stabil menjadi lInsur yang stabil yang disertai radiasi berllpa zarah atall gelombang

elektromagnetik. Gejala ini b~rhubllngan erat dengan metode spektrometri gamma. Pad a

spektrometri gamma pembentukan spektrum sinal' gamma merupakan hasil interaksi antara

sinal' gamma dengan materi detektor. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada peristiwa

ini adalah gejala dan mekanisme yang terjadi pada proses interaksi sinal' gamma dengan

394

Prosldlng Portomuan liaR PrasaRiaslllmlah FWlDsloRaIToknls NORPaRaUil19 Dosamber 2006 ISSN :1410 - 5381

materi. sinar gamma merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang merupakan

paket-paket tenaga atall disebut dengan foton gamma. Apabila berinteraksi dengan materi

maka tenaganya akan diserahkan pada atom-atom materi yang dilaluinya. Interaksi terse but

melalui tiga proses pada spektrometri gamma, yaitll efek fotolistrik, hamburan compton

dan efek produksi pasangan.

Dalam sistem pencacah spektrometri gamma memerlukan perangkat-perangkat

elektronik yang disebut perangkat spektrometer gamma. Pa~~ perangkat spektrometer

gamma beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah perangkat sistem elektronik, analisa

tinggi pulsa yang dihasilkan, bagaimana pembentukan sinyal pulsa dan penganalisa salur

ganda (multi channel analyzer). Perangkat sistem elektronik meliputi detektor yang

digunakan untuk pengukuran aktivitas radionuklida, tegangan tinggi yang digunakan ( high

voltage supply HVS ), penguat awal (preamplifier), pengllat (amplifier) dan unit

pengolahan data. Sedangkan perangkat memori lIntlik memilah-milah pllIsa-pulsa menurut

tinggi pulsa yang dihasilkan adalah perangkat penganalisa salur ganda atall multi channel

analyzer.

Posisi penguat awal berada di antara detektor dan penguat ( amplifier). Fungsi dari

alat ini adalah melakukan amplifikasi awal terhadap sinyal pulsa , menyesuaikan

impedansi luaran detektor dengan kabel sinyal masukan ke amplifier, merubah muatan

menjadi tegangan pada pulsa luaran detektor dan meminimisasi adanya derau (noize). Pad a

preamplifier pulsa luaran detektor telah dillbah dari pulsa muatan ke pliisa tegangan yang

selanjutnya sebagai masllkan ke amplifier. Pada amplifier pulsa dipertinggi sampai

mencapai amplitudo. Kemampllan suatu amplifier lIntlik memperkllat pliisa disebut gain.

Fungsi yang mendasar pada amplifier adalah memberi bentuk pulsa luaran yang ditentukan

oleh pertimbangan sinyal derau dan kemampuan penganalisa tinggi pliisa.

Pada analisa tinggi pulsa, pulsa yamg dihasilkan dui interaksi sinar gamma dengan

detektor akan diperkuat oleh preamplifier yang kemudian diperkuat oleh amplifier. Pulsa

hasil penguatan kemudian dipilah-pilah menurut tingginya pulsa. Pad a peralatan pemilah

ini mempumyai banyak memori yang dinyatakan dalam channel. Perangkat ini dinamakan

penganalisa salur ganda atau multi channel analyzer yang menyatakan energi . Hasilnya

dapat dilihat dengan unit pencetak data (printer) berupa spektrum energi sinar gamma.

Sistem pembentukan spektrllm tersebllt disebllt analisa tinggi Pliisa

Sedangkan pada peristiwa pembentllkan plilsa (pulse shaping), pulsa yang

dihasilkan detektor tergantung dari waktu timblll (rise time) dan amplitudo dimana pulsa

395

Prosldlng Pertemu311 dan Presentasl IImIah Funuslonal Teknls Non PeneUtL 19 Desember 2006 ISSN :1410·5381

tersebut mempunyai rise time yang sangat singkat dan akan turun secara perlahan-lahan.

Hal yang perIu diperhatikan pada peristiwa pembentukan pulsa ini adalah gejala pile up.

Gejala ini timbul sebagai akibat apabila slImber radionllklida mempunyai aktivitas sinar

gamma agak besar sehingga terjadi pllisa yang satll akan tumpang tindih dengan pulsa

yang lain dan mengakibatkan perubahan tinggi pulsa. Hal ini harus dicegah dengan

memakai rangkaian pendiferensiaI.

Pulsa hasil penguatan amplifier kemudian masuk ke perangkat penganalisa tinggi

pulsa. Perangkat ini dalam bentuk penganalisa salur ganda. Pada perangkat penganalisa

salur ganda merupakan gabllngan dari penganalisa salur tunggal. lumlah channel pada

perangkat ini dapat diatur dari 512, 1.024, 2.048, 4.096, 8.192 salur pada pencacahan. Pad a

masing-masing salur pencacahan terdiri dari satu penganalisa salur tunggal. Perangkat

penganalisa salur ganda terdiri dari satu unit memori dan satu unit analog to digital

converter ( ADC ). Pada penganalisa salur ganda ini biasanya menggunakan software

khusus sebagai sarana penunjang dalam mengidentifikasi suatu sumber radionuklida dalam

pengllkuran aktivitas.

TATA KERJA

Peralatan dan ballan :

• Radionuklida standar Cs-137 Am~rsham

•Detektor Sintil;asi NaI(TI)

•HVS TC 244

•Osci lloscope

•Komputer + printer

•Software PCA II

•

Multimeter Sanwa C 506

•Tool Kits

•

Contac Cleaner

•Kaca pembesar

•

Sedotan timah

Pengujian sirkuit rangkaian ( PCB) card PCA II

1. Dipasang PCA - II Card kedalam slot komputer.

2. Dirangkai jumper - jumper PCA - II Card dengan TC 244 ( Rear Panel)

396

IJrosJdlnoPsrtemuan dan Presontasl UmlahFWIOsionaiTuknls NonponeUtl18 Dasernbor2006 ISSN:1410• 6381iiiiiiiiiiiiOiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii •••• i;;;;;;;;iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii

3. Dihidupkan komputer.

4. Diaktitkan Software PCA - II

Pengukuran aktivitas radionukJida standar

1. Dirangkai sistem pencacah spektrometer gamma dengan detektor NaI(TI).

2. Diaktifkan software PCA II.

3. Diaktitkan sistem elektornik seperti, HYS, Amplifier dan ,pecetak data.

4. Dinaikkan HYS sesuai dengan tegangan operasional detektor NaI(TI).

5. Diletakkan sumber radionuklida bentuk titik (point sOl/rce) Cs-I37 di atas detektor

dengan memakai penyangga sumber.

6. Disetel waktu pencacahan sumber radionuklida Cs-I37 Amersham selama 90

men it.

7. Dibersihkan layar tampilan spektrum.

8. Dimulai pencacahan.

9. Setelah pencacahan selesai sesllai dengan lama waktu pencacahan kemudian

membatasi puncak (peak) yang dianalisa region of interest (ROl).

10. Dicatat nomer salur pad a batas kiri puncak dan batas kanan puncak

11. Dicetak tampilan spektrum sumber standar Cs- 137 Amersham yang dicacah.

12. Diulangi pencacahan sampai 8 kali dengan kondisi pencacahan sarna.

Analisa Spektrum

Menganalisa tampilan spektnrm apakah sudah memenuhi gal/sian spektrum dan

kestabilan pencacahan dengan menganalisa adanya pergeseran nomer salur (channel)

dalam setiap ulangan pencacahan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian sirkuit rangkaian (PCB) card PCA II

Pada pengujian ini dapat dijelaskan bahwa sistem pencacah spektrometri gamma

terdapat rangkaian analog to digital converter (ADC). Pengujian dilakukan dengan

menggunakan amplifier. Pada keadaan awal, pulsa akan masuk pad a MCA yang kemudian

dilewatkan pada rangkaian ADC. Pada ADC ini dapat diamati bahwa rangkaian ini secara

normal merubah pulsa yang mas uk menjadi bilangan numerik yang sebanding dengan

tinggi pulsa dan tegangan pulsa. Selain itu juga dapat diamati bahwa bilangan ini

397

ProsIdInO Portomuan dan Prasantasl Umlah FWIIIslnnaI Tskllls Non PeneUtL 19 Oesembor 2006 ISSN :141) . 5381

merupakan alamat memori atau nomor salur sehingga tiap satu pulsa dengan tinggi tertentu

akan menambah jumlah cacahan pada satu nomor salur tertentu pula sehingga sesuai

dengan tinggi pulsa tersebut. Apabila pad a waktu tertentu dilakukan pencacahan sumber

radionuklida maka dapat diamati bahwa memori pada MCA akan bcrisi bilangan yang

sesuai dengan cacahan pulsa pada tinggi tertentu. Hal ini dapat dilihat pada spektrum

gamma pad a layar monitor.

Pcngukuran aktivitas radionuklida standar

Pada penguj ian ini dilakukan pengukuran aktivitas radionuklida standar Cs-137

. Amersham dengam sistem pencacah detektor sintilasi NaI(Tl). Sumber standar

radionuklida Cs- 137 Amersham ditunjukkan pad a gambar 1. Hasil pencacahan berupa

cacahan per detik (cps). Hal yang perlu diperhatikan adalah masalah cek kestabilan dalam

pengukuran tersebut. Pencacahan dilakukan secara berulang kali pengllkuran dan pada

tiap-tiap pengukuran diperlllkan waktu pencacahan seIama 900 dclik dengan 8 kali

ulangan. Dari hasil ini diamati mengenai pergeseran channel dari peak-peak ( energi­

energi) yang dianalisa (RO! region of interest).

Gambar I. Sumber standar Cs-13 7 Amersham

Data pengujian kestabilan pengukuran aktivitas radionllklida dengan sumber standar Cs­

137 Amersham menggunakan software PCA II setelah dilakukan perbaikan ditunjukkan

pada tabel I.

398

ProsidinO portonwan dan Prasantasl Umlah FIDIOSlonal Teknls Non PoneDtL 10 Oosombor 2006 ISSN :1411- 6381

Tabel1. Data pengujian kestabilan pengukuran aktivitas radionuklida Cs-137 Amersham

No. NOM OR SALURENERGICPS

BAT AS KIRI

BAT AS KANAN(ke V)

1.

154 39366].23404.813 ± 0,17%

2.

]54 393661.23408.472 ± 0,17%

3.

154 393661.23400.911 ± 0,17%

4.

154 39366] .23392.604 ± 0,17%

5.

154 393661.2340].344 ± 0,17%

6.

]54 39366] .23389.960 ± 0,17%

7.

154 39366].23392.177 ± 0,17%

8.

154 39366] .23393.879 ± 0,17%

Analisa tampilan spektrum yang dihasilkan

Analisa terhadap tampilan spektrum yang dihasilkan, dapat diamati bahwa

spektrum yang dihasilkan oleh penganalisa salur ganda MCA dapat lebih cepat dari pada

yang dihasilkan oleh penganalisa salur tunggal. Karena untuk membuat spektrum sinal'

gamma dengan menggunakan perangkat penganalisa salur tunggal diperlukan pengukuran

berulang-ulang dengan jalan memvariasi window ( batas bawah batas atas tegangan sinyal

input ), sehingga akan memerlukan waktu yang lama. Spektrum sinal' gamma sum bel'

standar rad ionukl ida Cs-] 37 Amersham hasi I penguj ian dengan melode spektrometri

gamma menggunakan software PCA 11hasil perbaikan ditunjukkan pada lall1piran 1.

KESIMPULAN

1. Setelah jalur tegangan PCA II yang retak/putus diperbaiki dan mcnginstall ulang

program PCA II maka alat tersebut dapat dioperasikan kembali.

2. Setelah dilakukan pengujian kestabilan pengukuran maka dapat dinyatakan bahwa

sistem pencacah spektrometer gamma detektor NaI(Tl) masih baik dengan

kesalahan dibawah 1%.

399

ProsllllnO pertmnuan dan Presonlasillmiah FWlOsJonalTaknls Non PanaOlt 19 Oasember 2008

DAFT AR PUST AKA

ISSN:1410·5381

I. Nicholas Tsoulfanidis, Measurement and Detection of Radiation , University of

Missouri - Roll 1983.

2. Excellence in Nuclear Instrumentation.

3. Radionuclide Transformations, Volume I I- I3 - 1983 ( ICRP Publication 38 ).

4. A Hand Book of Radioactivity Measurement Procedures (NCRP Report No.38).

5. Nucleus Personal Computer Analyzer II Operating Instructions April 1990.

400

Pros/ding Partomuan dan Prosanlas/llrnJah Fungslona/ Taknls Non PaneUlt 19 DasembBr 2006

LAMPlRAN 1.

ISSN :1410 - 5381

i:p!' 18, ,tW~ i~t-:t

:?;/,;e:~H p~ ,~~_·_·_·····-Ir;::~I•• :,.,,' hN .'<I~

'J<.qtl,,~, U:! l:i~Node: I'IIA ~ =:::fT ' • J ' ftl . --·1~':r•. 11,11:

: Scale: t;4K

~CI'QllP: fillI; Jioj tto: 1ili.." h-1001. 1111

iwin: 8192

IOffs:at: B

!Ade; Add

IDi:;pla9: 1821

iWerli\p: OffIIClm: 331

;Cl';.: ,m~

,~ l;·~\ rCAp 1 T :.. .. - - - --, -~ ---, ._-~- ~

2''',1B '" '" 18. 'l

! ffl~!1t; ~Ijjj tl apse/]. 'Ji1!1 iiP,.11: 9~3; RO! !ut: 3646183 ! 1918 !!OJ ~t: 3e5Bb/,3 ± 5251

PN C'TRD ('!In F\IIllM Chn Net .oI,rt~tl Ruckgrnd Net CIS !'iErr01 255.69 56.06 3050fi23 598160 3389.581 O.1~

401