OM AWIGNAM ASTU NAMO SIDHAM…

PEMBUATAN DETEKTOR FOTON

GAMMA DENGAN PHOTODIODA

OLEH:

I WAYAN ADY CHANDRA

020600143

PROGRAM STUDI ELEKTRONIKA INSTRUMENTASI

JURUSAN TEKNOFISIKA NUKLIR

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR

Desember 2009

Usulan Penelitian Tugas Akhir D-IV

PENDAHULUAN

DASAR TEORI

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKA

31-12-2009

LAMPIRAN

PENDAHULUAN

LATAR

BELAKANG

KEASLIAN

TA

Asumsi &

batasan

masalah

Tujuan

PENELITIAN

Manfaat

PENELITIAN

RUMUSAN

MASALAH

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKA

Pembuatan detektor nuklir untuk mendeteksi foton gamma

dengan memanfaatkan sensor semikonduktor, sangat jarang

dilakukan.

LATAR

BELAKANG

KEASLIAN

TA

Asumsi &

batasan

masalah

Tujuan

PENELITIAN

Manfaat

PENELITIAN

RUMUSAN

MASALAH Dibutuhkan detektor semikonduktor dengan konstruksi

geometri kecil, catu daya rendah & linearitas yang tinggi

untuk mendeteksi radiasi gamma .

Kedepannya, diharapkan dapat menggantikan surveymeter

yang diaplikasikan secara langsung.

Adanya perubahan konsentrasi muatan & konduktivitas pada

Photodioda jika dihubungkan ke rangkaian listrik tertutup(3)

.

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

KEASLIAN

TA

Asumsi &

batasan

masalah

Tujuan

PENELITIAN

Manfaat

PENELITIAN

RUMUSAN

MASALAH

LATAR

BELAKANG© Pengembangan artikel yang diunduh dari situs

http://www.maxim-ic.com/an2236

© Sepengetahuan penulis, di STTN belum pernah dilakukan

penelitian yang sama dengan tugas akhir yang diajukan.

© Pernyataan Sri Mulyono Atmojo dari PRPN-BATAN >>

“Pengembangan Sistem Spektroskopi Nuklir Menggunakan

Photodioda”, diterbitkan dalam Jurnal PRIMA Vol.1 No

1/April 1999:5-10, tersirat menguatkan bahwa penggunaan

photodioda untuk membuat detektor nuklir merupakan

hal yang masih jarang dilakukan(3)

.

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

Asumsi &

batasan

masalah

Tujuan

PENELITIAN

Manfaat

PENELITIAN

RUMUSAN

MASALAH

LATAR

BELAKANG

KEASLIAN

TA

Bagaimana membuat

detektor semikonduktor

yang memiliki konstruksi

geometri kecil & portable ?

Bagaimana

membuat

detektor

semikonduktor

dengan noise

yang rendah?

Bagaimana

membuat

detektor

semikonduktor

dengan

linearitas yang

tinggi?

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

Asumsi &

batasan

masalah

Tujuan

PENELITIAN

Manfaat

PENELITIAN

LATAR

BELAKANG

KEASLIAN

TA

RUMUSAN

MASALAH

1) Penggunaan

photodioda sebagai

detektor nuklir

ditempatkan pada

wadah yang kedap

cahaya sekunder.

2) Panjang gelombang

foton gamma yang

ditangkap yakni sebesar

0.0001-0.1 nm(4)

.

AsumsiBatasan Masalah

1) Mengetahui hubungan antara

pengaruh jarak sumber

terhadap besarnya intensitas

yang dihasilkan sebagai

keluaran detektor .

2) Menentukan kelinieran antara

banyaknya foton gamma yang

ditangkap oleh photodioda

dengan besarnya arus yang

dihasilkan sebagai respon

keluaran photodioda.

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

Tujuan

PENELITIAN

Manfaat

PENELITIAN

LATAR

BELAKANG

KEASLIAN

TA

RUMUSAN

MASALAH

Asumsi &

batasan

masalah

1) Membuat detektor foton gamma dengan photodioda

yang memiliki kelinieran yang baik, dengan

konstruksi geometris kecil, catu daya rendah, dan

portable.

2) Menganalisis unjuk kerja & karakteristik unit detektor

tersebut

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

Manfaat

PENELITIAN

LATAR

BELAKANG

KEASLIAN

TA

RUMUSAN

MASALAH

Asumsi &

batasan

masalah

Tujuan

PENELITIAN

1. Penulis: penerapan ilmu pengetahuan yang telah

didapatkan pada bangku kuliah (pendidikan formal) &

non-formal.

2. Bagi institusi pendidikan/masyarakat umum:

diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan

tambahan informasi mengenai pemanfaatan

photodioda pada detektor semikonduktor.

3. Bagi praktisi spektroskopi nuklir: sebagai referensi

khususnya dalam hal pengembangan detektor

semikonduktor dengan menggunakan photodioda.

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

DASAR TEORI

31-12-2009

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

a. Prosiding Pertemuan Ilmiah Rekayasa Perangkat

Nuklir PRPN-BATAN, 11 November 2008, “Rancang

Bangun Densitometer Menggunakan Photodiode

Berbasis Mikrokontroler AT89S8252” yang ditulis

oleh Nugroho Tri S, Djiwo H, & Agus T.

b. Makalah Sri Mulyono Atmojo dari PPNR-BATAN

“Pengembangan Sistem Spektroskopi Nuklir

Menggunakan Photodioda” yang diterbitkan pada

Jurnal PRIMA Vol.1 No.1/April 1999:5-10

c. http://www.maxim-ic.com/an2236

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

Sinar gamma berasal dari inti atom yg radioaktif(7)

.

Keadaan eksitasi (excited state) (2)

.

Sinar gamma dapat dianggap baik sebagai gelombang

elektromagnetik maupun sebagai suatu partikel yang

disebut foton. (7)

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

± Adalah peristiwa diserapnya

energi foton seluruhnya oleh

elektron yang terikat kuat

oleh suatu atom sehingga

elektron tersebut terlepas

dari ikatan atom(8)

.

± Elektron lepas >>

fotoelektron(8)

.

± Terjadi pada foton energi

rendah(8)

.

± Terjadi pada material

dengan nomor atom yang

besar(8)

.

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

☻ Terjadi apabila foton (energi

hv) berinteraksi dengan

elektron bebas/elektron yang

tidak terikat dengan kuat oleh

inti(8)

☻ Kemungkinan terjadinya

hamburan Compton berkurang

bila energi foton yang datang

bertambah dan bila nomor

atom bertambah(8)

.

☻ Dalam hamburan Compton ini,

energi foton yang datang dan

diserap atom diubah menjadi

energi kinetik elektron dan

foton hamburan(8)

.

☻ Hamburan foton penting untuk

radiasi elektromagnetik dalam

sebagian besar unsur-unsur

ringan(8)

.

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

☻ Terjadi karena interaksi antara foton dengan

medan listrik dalam inti atom berat(8)

.

☻ Karena massa diam elektron ekivalen dengan

energi 0,51 MeV, maka produksi pasangan hanya

dapat terjadi pada energi foton ≥ 1,02 MeV(8)

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

☻ Adalah sebuah diode besar berupa P-N atau P-I-N yang

diberi reverse biased(2)

.

☻ Bila ditembus oleh zarah radiasi maka di dalam

depletion layer timbul pasangan lubang elektron

(electron hole pair)(2)

.

☻ Dengan menghubungkan ke rangkaian listrik tertutup,

akan menghasilkan arus listrik dalam semikonduktor .(2)

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

☻ Menyerap cahaya dengan karakteristik panjang

gelombang(9)

.

☻ Besarnya arus listrik dan tegangan yang dihasilkan oleh

photodioda tergantung intensitas radiasi yang

dipancarkan oleh sumber gamma tersebut dan lebar

celah depletion layer yang terbentuk(9)

.

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

Sebuah unit detektor semikonduktor foton

gamma yang terbuat dari photodioda, memiliki

hubungan terbalik antara intensitas foton gamma

dengan kuadrat jarak pendeteksian, dengan

konstruksi geometris yang kecil, kelinieran yang

tinggi, catu daya yang rendah, serta portable.

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

31-12-2009

Dasar

teori

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUAN

INPUT

GAMMA

PHOTON

PHOTODIODE

AMPLIFIER

2

AMPLIFIER

4

AMPLIFIER

3

AMPLIFIER

1

COMPARATOR

SIGNAL

OUTPUT

VOLTAGE

DIVIDER

DETECTOR

CLICK HERE TO SEE THE CIRCUIT

SINAR GAMMA

HAMBURAN

COMPTON

PRODUKSI

PASANGAN

DETEKTOR

SEMIKONDUKTOR

EFEK FOTOLISTRIK

PHOTODIODA

HIPOTESIS

BLOK DIAGRAM

TINJAUAN

PUSTAKA

RENCANA

PENELITIAN

Bahan &

komponen

peralatan

Jadwal

penelitian

Alur

Langkah

kerja

PENDAHULUANDASAR

TEORI

DAFTAR

PUSTAKA

31-12-2009

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUANDASAR

TEORI

1) Sebuah Photodioda.

2) Sumber Gamma.

3) Kertas.

4) Beberapa komponen pasif, seperti resistor dan

kapasitor.

5) Beberapa IC op-amp dan sebuah IC komparator.

6) Kabel, pin header, solder wire dan pasta solder.

7) Papan PCB dan larutan Ferit clorit.

8) Casing rangkaian detektor.

31-12-2009

Bahan &

komponen

peralatan

Jadwal

penelitian

Alur

Langkah

kerja

1) Seperangkat komputer beserta beberapa software

pendukung, seperti EAGLE free version, OPEN OFFICE, dan

sebagainya.

2) Project board.

3) Sumber tegangan rendah 12 Volt dan 5 Volt.

4) Multimeter.

5) Counter dan osiloskop.

6) Heat solder, tang jepit, tang potong, obeng dan sebagainya.

31-12-2009

Bahan &

komponen

peralatan

Jadwal

penelitian

Alur

Langkah

kerja

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUANDASAR

TEORI

Mulai

Pembuatan

rangkaian

skematik

Apakah

terdapat error

pada rangkaian

skematik?

Pembuatan

PCB

Pengecekan

PCB

Selesai

Pengujian

rangkaian

skematik

Analisis

Kesalahan &

Perbaikan

TY

Apakah

PCB layak

digunakan?

Y

TBisa

diperbaiki?

Y Penyolderan

komponen

Apakah

Alat telah

berfungsi dengan

baik?

Pengujian Alat

T

Perbaiki

Apakah

koneksi antar

komponen

baik?

Y

Y

T

Perbaiki

T

Apakah

diperlukan

penggantian

komponen?

Pengambilan

data

karakteristik

Alat

Y

Lakukan

pengujian

ulang

T

Studi

literatur

31-12-2009

Bahan &

komponen

peralatan

Jadwal

penelitian

Alur

Langkah

kerja

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUANDASAR

TEORI

Kegiatan

Penelitian

Desember

2009

Januari

2010

Februari

2010

Maret

2010

April

2010

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Studi literatur

Pembuatan &

pengujian rangkaian

skematik

Pembuatan &

pengujian alat

Pengambilan data

karakteristik alat

Penulisan tugas

akhir

31-12-2009

Bahan &

komponen

peralatan

Jadwal

penelitian

Alur

Langkah

kerja

RENCANA

PENELITIAN

DAFTAR

PUSTAKAPENDAHULUANDASAR

TEORI

Daftar pustaka

1) Cember, Herman. 1983. Pengantar Fisika Kesehatan Edisi Kedua.Pergamon Press

2) Wardhana, Wisnu Arya. 2007. Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi dan Aplikasinya.

Yogyakarta:ANDI

3) Atmojo, Sri Mulyono. 1999. Pengembangan Sistem Spektroskopi Nuklir

Menggunakan Photodioda Jurnal PRIMA Vol.1 No 1/April : 5-10

4) http://id.wikipedia.org/wiki/Spektrum_elektromagnetik diakses tanggal 2 Desember

2009

5) Tri S, Nugroho, dkk. 2008. Rancang Bangun Densitometer Menggunakan

Photodiode Berbasis Mikrokontroler AT89S8252. Prosiding Pertemuan Ilmiah

Rekayasa Perangkat Nuklir PRPN-BATAN: ISBN No.1693-3346

6) http://www.maxim-ic.com/an2236 diakses ulang tanggal 20 November 2009

7) Tsoulfanidis, Nicholas. 1983. Measurement and Detection of Radiation.

Hemisphere Publishing Corporation

8) http://staff.undip.ac.id/fisika/ekohidayanto/files/2009/11/07peluruhangamma.pdf

diakses tanggal 13 Desember 2009

9) http://www.scribd.com/document_downloads/19556063?extension=pdf diakses

tanggal 13 Desember 2009

31-12-2009

SEKIAN

TERIMA KASIH

31-12-2009

LAMPIRAN

31-12-2009

CLICK HERE TO SEE FULL ARTICLE