PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Radioaktivitas mula-mula ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1896. pada tahun1898 Pierre Curie dan Marie Curie telah menemukan bahwa Polonium dan Radium juga memancarkan radiasi-radiasi yang radioaktif. Radiasi-radiasi radioaktif yang dipancarkan oleh elemen-elemen itu mengandung partikel-partikel sebagai berikut:
1. Sinar-sinar α atau partikel-partikel α
2. Sinar-sinar β atau partikel-partikel β
3. Sinar-sinar γ atau partikel-partikel γ
Berdasarkan aturan gaya lorentz,dapat diketahui bahwa sinar α merupakan partikel bermuatan positif,sinar β bermuatan negatif,dan sinar γ merupakan partikel tidak bermuatan.
Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai aktivitas, daya tembus dari keterangan sinar β dan sinar γ maka dilakukan percobaan AKTIVITAS ZAT RADIOAKTIV, selain itu, dari percobaan ini juga akan diamati hubungan jarak sumber radioaktif dengan aktifitas sumber radioaktif.
B. Tujuan Percobaan
1. Menyelidiki aktivitas beberapa zat radioaktif yang memancarkan radiasi β dan γ.
2. Menyelidiki daya tembus sinar beta dan sinar gamma
3. Menyelidiki hubungan jarak sumber dengan aktivitas sumber.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Landasan Teori
Peristiwa pemancaran sinar-sinar radioaktif dari sebuah inti atom
yang tidak mantap secara spontan disebut radioaktivitas. Gejala radiokativitas sangat berperan dalam pengembangan Fisika nuklir.
Ada tiga aspek radiaktivitas yang luar biasa jika dipandang dari segi fisika klasik:
1. Bila inti mengalami peluruhan alfa dan beta, bilangan atomik Z berubah dan menjadi unsur yang berbeda. Jadi unsur tidak tetap.
2. Energi yang dikeluarkan selama peluruhan radioktif timbul dari inti individual tanpa eksitasi eksternal, bukan seperti radiasi atomik. Bagaimana hal ini terjadi setelah Einstein mengusulkan kesetaraan massa dan energi, barulah teka-teki ini dapat dipahami.
3. Peluruhan radioaktif adalah proses statistik yang memenuhi teori kemungkinan, tidak ada hubungan sebab akibat, yang terkait dalam peluruhan inti, hanya kemungkinan persatuan waktu. Fisika klasik tidak dapat menjelaskan prilaku seperti itu, walaupun hal ini dapat masuk dengan baik dalam kerangka fisika kuantum.
Aktivitas Bahan Radioaktivitas
Inti radioaktif adalah inti yang memancarkan sinar radiokatif (sinar α, β, atau γ). Akibat pemancaran sinar ini, inti radioaktif makin lama makin kecil (meluruh). Laju perubahan inti radioaktif dinamakan aktifitas inti. Semakin besar aktifitasnya semakin banyak inti atom yang meluruh tiap detiknya (catatan aktifitas hanya berhubungan dengan jumlah peluruhan tiap detik, tidak tergantung pada sinar apa yang dipancarkan).
Satuan aktifitas inti adalah curie;
1 curie (Ci) = 3,7 x 10 10 peluruhuan /detik
Aktifitas inti (R), sering dinyatakan dalam besaran λ yang menyatakan probabilitas (peluang) meluruhnya inti tiap detik;
R = λ N.....................................(1)
Dengan N menyatakan banyaknya inti, Jadi jika ada 1023 inti radioaktif dan peluang tiap inti meluruh per detik adalah 10-12 maka aktifitas intinya adalah 1023 x 10-12 = 1011 inti/detik atau sama dengan 2,7 Ci.
Aktifitas inti R dapat juga dipandang sebagai laju perubahan inti radiokatif.
R = - dN/dt .....................................(2)
Tanda negatif menunjukkan bahwa semakin lama N semakin kecil.
Dari persamaan (1) dan (2) kita peroleh :
λ N = - dN/dt
atau λ dt = - dN/N..................................(3)
Anggap ketika t = 0 banyaknya inti adalah No dan pada waktu t banyak inti adalah N.
Dengan mengintegrasi persamaan (3) kita peroleh :
λ dt = -
λ t = - ln N + ln No
- λ t = ln
N = No e .........................(4)
Persamaan (4) dinamakan persamaan peluruhan radioaktif eksponensial. Dimana λ dinamakan konstanta peluruhan. Persamaan ini menunjukkan bagaimana sejumlah bahan radiokatif meluruh terhadap waktu.
Untuk menghitung No suatu inti radioaktif tidaklah mudah oleh karena itu bentuk persamaan (4) haruslah diubah kedalam besaran yang dapat diukur.
Kalikan kedua ruas persamaan (4) dengan λ.
λN = λNo e .........................(5)
dengan Ro = λNo merupakan aktifitas awal dan R = λN
Besaran R dan Ro dapat diukur dengan alat pencacah yaitu dengan mengukur berapa banyak radiasi yang terjadi tiap detiknya.
Salah satu sifat unik dari inti atom adalah kemampuannya bertransformasi seacara spontan dari satu inti dengan nilai Z dan N tertentu ke inti yang lain. Ada tiga jenis radiasi yaitu radiasi α,β dan γ.
Partikel- partikel α adalah atom helium yang terionisasi rangkap yaitu atom-atom helium tanpa kedua elektron. Jadi suatu partikel α bermuatan dua kali muatan inti atom hidrogen dan diberi simbol
Sinar-sinar β terdiri dari elektron-elektron biasa dengan massa sama dengan dari massa suatu proton. Partikel β membawa suatu muatan negatif dan massanya dapat diabaikan dan diberi simbol
Sinar-sianr γ adalah gelombang-gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi lebih tinggi dari sinar x dan tidak bermuatan.
Sifat-sifat umum dari radiasi-radiasi radioaktif:
1. Radiasi-radiasi ini mempunyai daya tembus yang tinggi, radiasi-radiasi itu
Mempengaruhi plat-plat fotografi, menyebabkan sintilasi pada layar-layar yang floresen, menimbulkan panas dan menghasilkan perubahan-perubahan kimia
2. bila radiasi telah dipancarkan maka terbentuklah elemen-elemen baru yang biasanya juga bersifat radioaktif
3. Pemancaran dari radiasi-radiasi adalah spontan
4. pemancaran tidaklah selalu segera tapi dapat meliputi suatu priode waktu.
Radiasi α,β dan γ mempunyai kemampuan menembus bahan yang berbeda-beda. Radiasi inti dapat dipandang sebagai pancaran “peluruhan”. Karena kemampuan menyerap energi dari inti akan berbeda antara bahan yang satu dengan bahan yang lainnya, Daya tembus ini umumnya tunduk pada persamaan.
I = I e ........................................ (6)
= e
ln = lne
ln = -μt
µ = ln (I /I ) ..................................(7)
t
Dengan :
I = Aktivitas Zat radioaktif dengan penghalang
I = Aktivitas Zat radioaktif tanpa penghalang
t = tebal bahan penghalang
µ = koefisien daya tembus bahan
BAB III
METODE PERCOBAAN
A. ALAT DAN BAHAN
1. Tabung Geiger-Muller atau GM tube
2. Platemeter
3. Komputer
4. Sumber radiokatif ( sumber sinar β dan sinar γ)
5. Sampel holder
6. Beberapa bahan penyerap dengan tebal yang berbeda
7. Mikrometer Sekrup
B. PROSEDURE PERCOBAAN
Sebelum menggunakan alat ini untuk melakukan percobaan, perlu diperhatikan tegangan operasional (tegangan kerja) detektor GM tersebut agar detektor berfungsi dengan baik. Tegangan kerja alat ini dapat dipilih dalam rentang tegangan pada daerah plateau alat ini. Untuk itu perlu anda lakukan percobaan pendahuluan untuk mencari Plateau dari detektor G-M tube.
Percobaan 1 : Menentukan Daerah Plateau Detektor G-M Tube
1. Pastikan seluruh komponen telah terhubung dengan baik.
2. Nyalakan ratemeter (pindahkan tombol dari posisi off ke HV)
3. Aktifkan ”program radiation detectoin” pada icon windows dengan cara mengklik dua kali
4. Pilih COM 1 lalu enter. Selanjutnya pilih scaler lalu enter kembali
5. Tekan F1 untuk mengisi waktu pencacahan (1 atau 2 s ), kemudian enter, Tekan F2 untuk mengisi jumlah data yang diinginkan
6. Sekarang komputer dalam posisi siap merekam data dan bila anda menekan enter sekali lagi maka data anda akan terekam di komputer
7. Pilihlah salah satu sumber radioaktif (mis;sumber beta) dan letakkan pada rak sampel 1
8. Putarlah HV ajust secara perlahan untuk menaikkan tegangan detektor sampai mulai terdengar bunyi cacahan. Catat besar tegangan yang ditunjukkan pada ratemeter
9. Selanjutnya catat aktivitas sumber setiap kenaikan 25 volt sebanyak 5 kali hingga tegangan menunjukkan 1000 V dengan mengikuti langkah (c) dan (f) pada tabel pengamatan 1
Percobaan 2 : Mengenal Aktivitas Zat Radiokatif
Sebelum melakukan percobaan 2, analisislah Percobaan 1 untuk menentukan daerah Pleteau detektor G-M Tube yang anda gunakan (agar anda dapat menentukan satu tegangan kerja 25% di sekitar daerah bawah plateau).
1. Pastikan bahwa komputer dengan ”radiation detection program” dalam posisi siap merekam data
2. letakkan salah satu sumber radioaktif (mis: sumber β) dalam rak sample pada posisi 2
3. Ratemeter dalam posisi HV. Putar secara perlahan tombol HV adjust sampai jarum menunjukkan angka tegangan tertentu sesuai yang anda pilih (terdengar bunyi yang cukup beraturan)
4. Tekan enter sekali pada komputer agar cacahan terekam pada komputer
5. Catatlah hasil yang tertulis pada komputer ke dalam tabel pengamatan 2
6. Ulangio langkah 1 sampai 5 untuk sumber radiasi γ dan latar belakang dan cata hasilnya pada tabel pengamatan 2 juga.
Percobaan 3 : Mengukur Daya tembus Sinar Alfa, Beta dan Gamma
1. Pastikan bahwa komputer dengan ” radiaction detection program” dalam posisi siap merekam data
2. letakkan salah satu sumber radioaktif (mis: sumber Beta) dalam rak sampel pada posisi 2
3. Pilih bahan penghalang (mis: Pb) mulai dari yang paling tipis dan letakkanpada posisi 1 dari rak sampel
4. Ratemeter dalam posisi HV, Putar secara perlahan tomb ol HV adjust sampai jarum menunjukkan angka tegangan seperti pada percobaan 2
5. Tekan enter sekali pada komputer agar cacahan terekam pada komputer
6. catatlah hasil yang tertulis pada komputer ke dalam tabel pengamatan 3A
7. Ulangi langkah3-6 untuk bahan Pb dengan tebal yang berbeda, Tebal bahan dapat anda periksa dengan menggunakan micrometer sekrup
8. Ulangi kembali langkah 3-7 tetapi ganti bahan Pb dengan AL
9. Ulangi kembali langkah 2-7 dengan mengganti sumber beta dengan sumber gamma
10. catat data percobaan anda pada tabel pengamatan 3B,3C dan 3D.
Percobaan 4: Hukum Kebalikan Kuadrat
1. Pastikan bahwa komputer dengan ”radiaction detection program” dalam posisi siap merekam data
2. Letakkan salah satu sumber radioaktif (mis: sumber beta) dalam rak sampel pada posisi 1. ukurlah jarak sampel dari ujung G-M Tube ke rak sampel
3. Ratemeter dalam posisi HV. Putar secara perlahan tombol HV adjust sampai jarum menunjukkan angka tegangan seperti pada percobaan 2
4. Tekan enter sekali pada komputer agar cacahan terekam pada komputer
5. Ulangi langkah2-4 dengan mengubah posisi rak sampel dari 1 ke 3 dst. Jangan lupa setiap akan merekam data, komputer sudah dalam posisi siap merekam data
6. Ulangi langkah 2-5 untuk sumber yang lain
7. Catat hasilnya pada tabel pengamatan 4
BAB IV
HASIL PENGAMATAN, ANALISA DAN PEMBAHASAN
A.HASIL PENGAMATAN
1.Tabel Pengamatan 1: Aktivitas beberapa Zat Radioaktif
Sumber Radiasi : Beta Sr-90
Waktu Paruh : 28,6 Tahun
Tegangan Aktivitas Aktivitas Aktivitas Aktivitas Aktivitas Aktivitas rata-rata
(V) 1(CPS) 2(CPS) (CPS)3 4(CPS) 5(CPS) (CPS)
300 1 1 1 1 1 1
325 82 92 98 99 86 91,4
350 89 98 108 85 90 94
375 108 104 103 93 115 104,6
400 107 109 108 104 107 107
425 111 110 99 114 108 108,4
450 110 110 110 110 110 110
475 111 110 113 111 109 110,8
500 111 112 110 112 111 111,2
525 105 107 104 116 125 111,4
550 113 112 107 117 120 113,8
575 119 122 112 118 118 117,8
600 120 121 121 118 117 119,4
625 121 110 123 122 122 119,6
650 118 120 115 117 129 119,8
675 114 122 121 121 123 120,2
700 118 123 120 121 123 121
725 122 122 123 122 123 122,4
750 121 124 122 126 121 122,8
775 123 121 122 124 125 123
800 124 123 124 124 124 123,8
825 125 126 124 121 124 124
850 135 136 137 124 124 131,2
875 142 140 140 139 140 140,2
2. Grafik Hubungan antara tegangan dengan Aktifitas rata-rata
x y
325 216
350 240
Dari grafik nampak bahwa starting potensial 400 volt, daerah plateau antara 400 volt sampai 875 volt dan daerah discharge 875 volt ke atas
Teganga kerja yang dipilih 700 volt. .Percobaan 2
Tabel Pengamatan Zat Radioaktif
Tegangan : 525 Volt
Latar Belakang (CPS) Sumber radiasi gamma (CPS) Sumber radiasi beta (CPS)
1 1 2 5 15 7 96 80 101
1 2 1 12 9 4 104 109 115
1 1 2 9 7 13 86 92 99
2 2 1 5 11 7 96 96 105
1 1 2 10 7 10 103 109 84
1 2 1 3 9 12 99 107 117
3 1 1 7 13 11 110 89 97
2 3 1 10 8 13 107 89 101
2 1 1 16 13 11 90 111 107
1 2 2 17 6 11 120 116 99
3 CPS maksimum 17 CPS maksimum 120 CPS maksimum
1,5
CPS rata-rata 9,70
CPS rata-rata 101,13
CPS rata-rata
0,629
Standar deviasi 3,515
Standar deviasi 10,397
Standar deviasi
a.Sumber radiasi sinar Beta
Rentang CPS Frekuensi
80 - 90 6
91 - 100 8
101 - 110 11
111 - 120 5
b.Sumber radiasi Gamma
Rentang CPS Frekuensi
1 - 5 4
6 – 10 13
11 - 15 11
16 - 20 2
c. Tanpa Sumber Radiasi (Latar Belakang)
Rentang CPS Frekuensi
1 17
2 11
3 2
d. Dari ketiga tabel di atas nampak bahwa sumber radiasi yang paling aktif adalah sinar beta yakni aktifitas rata-ratanya 267,67 CPS sedangkan sinar Gamma aktifitas rata-ratanya 19.79 CPS.
Percobaan 3.
a.Tabel Pengamatan 3A
Sumber radiasi Beta : Sr – 90 Aktivitas tanpa penghalang : 1,5 CPS
Waktu Paruh : 28,6 Thn Jenis penghalang : Timah
Tebal = 1,07mm Tebal
= 2,04 mm Tebal
= 4,31 mm Tebal= 7,30 mm
3 13 7 11 10 4 5 4 7 2 11 10
8 5 7 12 8 13 8 8 4 4 6 4
7 9 11 4 8 9 13 7 10 5 8 8
5 6 10 13 15 5 6 9 3 7 11 8
7 7 8 10 14 9 5 9 10 10 9 5
9 9 7 6 17 10 6 9 10 8 5 8
6 11 7 8 8 6 9 8 9 3 9 7
17 14 8 6 10 6 9 6 5 8 4 12
8 6 17 10 9 18 6 12 5 5 4 7
10 7 5 9 9 5 4 10 12 7 5 5
8,466
CPS rata-rata 9,40
CPS rata-rata 7,60
CPS
rata-rata 6,833
CPS rata-rata
3,308
SD 3,587
SD 2,634
SD 2,560
SD
b.Tabel Pengamatan 3B
Sumber radiasi Beta : Sr -90 Aktivitas tanpa penghalang :267.67 CPS
Waktu : 28,6 y Jenis penghalang : Lead
Tebal = 1,41 mm Tebal = 1,84 mm Tebal = 4,14 mm Tebal = 7,25 mm
1 3 2 4 2 4 1 2 1 1 2 2
4 2 2 2 2 1 3 4 2 2 1 2
1 3 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2
1 1 2 1 1 3 2 1 1 2 2 1
3 1 1 2 1 3 3 1 1 1 2 2
3 3 2 2 2 1 2 2 1 3 2 1
1 1 2 1 1 1 3 1 1 2 2 2
1 1 1 1 2 2 2 4 1 2 1 1
1 1 2 1 2 3 2 2 2 3 1 2
2 1 2 3 1 1 1 2 1 3 2 1
1,733 CPS rata-rata 1.833 CPS rata-rata 1,767 CPS rata-rata 1,8 CPS rata-rata
0,868 SD 0,913 SD 0,898 SD 0,610 SD
c. Tabel Pengamatan 3C
Sumber radiasi Gamma : CD 60 Aktivitas tampa penghalang : 19.79 CPS Waktu Paruh : 5,27 y Jenis penghalang : AL
Tebal = 1,98 mm Tebal = 2,22 mm Tebal = 2,44 mm Tebal = 3,12 mm
9 9 11 7 9 6 9 8 9 8 13 9
10 12 7 10 14 3 7 12 11 7 7 7
8 5 7 9 11 5 11 12 12 12 10 6
5 10 10 11 10 11 12 11 10 8 11 7
10 12 11 9 11 12 7 9 8 14 17 5
16 10 11 9 13 10 11 12 6 7 10 4
7 8 8 6 12 9 9 11 9 6 8 9
11 15 7 10 8 5 8 5 8 4 9 8
14 12 7 11 9 8 10 8 10 9 6 12
14 6 6 9 12 11 15 11 3 13 10 7
9.6 CPS rata-rata 9.33 CPS rata-rata 9.47 CPS rata-rata 8.77 CPS rata-rata
2.908 SD 2.523 SD 2.460 SD 3.025 SD
d.Tabel Pengamatan 3D
Sumber radiasi Gamma : CD 60 Aktivitas tanpa penghalang :19.79 CPS
Waktu : 5,27 y Jenis penghalang : Lead
Tebal = 1,41 mm Tebal = 1,84 mm Tebal = 4,14 mm Tebal = 7,25 mm
18 14 9 8 11 10 3 9 8 11 6 6
5 7 8 8 10 4 9 9 9 9 6 12
7 7 13 7 8 12 8 8 7 5 6 3
9 9 7 6 11 4 8 12 8 5 3 5
7 6 8 6 12 7 12 4 4 7 12 7
6 8 9 6 7 11 5 10 5 7 9 7
7 13 3 11 4 9 10 8 10 6 11 4
5 8 5 5 13 10 9 8 7 6 6 8
10 8 9 4 12 11 12 9 7 10 8 8
11 7 8 8 10 8 5 9 10 9 4 10
8.37 CPS rata-rata 8.43 CPS rata-rata 8.07 CPS rata-rata 7.2 CPS rata-rata
3.034 SD 2.738 SD 2.333 SD 2.511 SD
Analisa grafik :
1. Jenis radiasi yang memiliki daya tembus yang besar yaitu radiasi Gamma
2. Semakin tebal semakin susah di tembus hal ini dapat dilihat dari semakin kecil intensitas radiasi yang terekam
e. Percobaan 4
Tabel Pengamatan 4A
Sumber Radiasi Beta
Jarak (D) = 4cm Jarak (D) = 3cm Jarak (D) = 2cm Jarak (D) = 1cm
41 40 38 68 60 69 115 111 114 257 254 279
40 29 41 72 69 68 125 114 110 276 262 266
38 34 36 73 68 67 125 119 130 265 262 263
36 39 44 74 63 69 116 122 126 275 259 262
30 39 36 67 65 64 123 116 124 273 266 261
39 40 38 65 62 68 129 121 110 258 241 272
40 37 39 62 67 66 112 130 118 253 257 267
40 36 34 71 60 62 110 128 118 251 250 243
41 37 37 69 66 61 122 118 111 259 262 257
40 40 43 62 74 70 113 120 117 270 267 257
38.07 CPS rata-rata 66.7 CPS rata-rata 118.9 CPS rata-rata 259.9 CPS rata-rata
3.300 SD 4.027 SD 6.310 SD 8.564 SD
Tabel Pengamatan 4B
Sumber Radiasi Gamma
Jarak (D) = 4cm Jarak (D) = 3cm Jarak (D) = 2cm Jarak (D) = 1cm
7 3 8 10 6 10 6 10 14 21 20 16
6 5 6 10 3 8 8 13 9 21 17 28
5 8 4 11 7 5 8 10 9 24 19 18
5 4 5 6 3 12 10 13 12 23 26 15
3 6 2 9 5 8 14 10 13 18 20 17
4 6 8 3 7 5 9 12 9 23 24 19
5 6 9 8 6 8 9 9 15 14 15 21
3 4 4 7 10 4 10 14 10 21 22 24
4 4 5 3 8 10 11 12 11 15 14 12
7 4 4 6 7 6 10 10 12 14 23 21
5.13 CPS rata-rata 7.03 CPS rata-rata 10.7 CPS rata-rata 19.5 CPS rata-rata
1.712 SD 2.526 SD 2.132 SD 4.015 SD
TABEL ANALISA DATA PERCOBAAN 4
SUMBER JARAK (D) (cm) JARAK KUADRAT (D2) CPS RATA-RATA CPS RATA-RATA X (D2)
BETA 1 1 259.9 259.9
2 4 118.9 475.6
3 9 66.7 600.3
4 16 38.07 609.12
GAMMA 1 1 19.5 19.5
2 4 10.7 42.8
3 9 7.03 63.27
4 16 5.13 82.08
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
A.Simpulan
1. Sinar β dan sinar γ memiliki aktivitas yang berbeda yaitu sinar β lebih aktif
dibanding sinar γ.
2. Daya tembus sinar β dan sinar γ berbeda dimana daya tembus sinar γ lebih besar daripada daya tembus sinar Beta
3. Aktifitas sinar Beta dan sinar Gamma berbanding terbalik dengan jarak sumber (sinar Beta dan Gamma)
4. Daya serap terhadap sinar radioaktif bahan Al lebih besar daripada bahan Lead
LAPORAN PRAKTIKUM
AKTIVITAS ZAT RADIOAKTIF
OLEH
PRODI PENDIDIKAN FISIKA
PROGRAM PASCASARJANA UNM
2009
Tidak ada komentar:
Posting Komentar