Laporan Resmi Geiger Muller

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pada Pada saat saat ini telah telah dikena dikenall dan diketahu diketahuii berbag berbagai ai macam macam zat yang yang mengan mengandu dung ng radioaktif. Keberadaan zat radioaktif tidak dapat diketahui secara langsung dengan panca indera. Untuk mendeteksi keberadaan zat radioaktif diperlukan alat detector, salah satunya detector detector Geiger Muller. Zat radioaktif radioaktif memancarkan memancarkan sinar tembus yang biasa biasa disebut sinar  radioaktif. Pemancaran sinar tembus yang secara spontan oleh inti-inti yang tidak stabil dinamakan radioaktivitas. Radioaktivitas ini bisa dideteksi oleh suatu alat yang disebut detektor radioaktif. Detektor  ini ditemuka oleh Geiger_Muller. Oleh karena tu,detektor ini disebut sebagai Geiger_Muller  Detekto Detektor. r. Pada Pada

percob percobaan aan ini,de ini,detek tektor tor ini digunaka digunakan n untuk untuk menent menentuka ukan n count count dari dari zat

radioaktif. Dari count tersebut akan diketahui waktu peluruhan dari suatu zat radioaktif serta hubungan yang terjadi antara jarak ja rak sumber dengan count yang didapatkan.

1.2 Permasalahan Permasalahan Permasalahan dalam percobaan percobaan Geiger Muller Muller adalah bagaimana hubungan hubungan antara jarak  sumber radioaktif dengan count. Selain itu, bagaimana cara mendapatkan konstanta peluruhan,massa hidup,dan waktu paruh suatu zat radioaktif.

1.3 Tujuan Percobaan Percobaan Geiger Geiger Muller ini bertujuan bertujuan untuk mengetahui mengetahui hubungan hubungan antara jarak sumber  sumber  radioaktif dengan count radiasi. Serta mencari konstanta peluruhan,masa hidup,dan waktu paruh suatu zat radioaktif.

1.4 Sistematika Laporan Lapora Laporan n

ini

terdiri terdiri

atas atas

bab

1

yaitu yaitu

pendah pendahulu uluan an

yang yang

berisi berisi

latar  latar 

belakang,permasalahan,tujuan,dan sistematika laporan. Bab 2 berisi tinjauan pustaka. Bab 3 yaitu metodologi percobaan yang meliputi peralatan dan cara kerja. Pada bab 4 yang berisi analisa dan pembahasan meliputi data percobaan,perhitungan,grafik dan pembahasan. Selain itu terdapat bab 5 yang merupakan kersimpulan laporan

1|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Model inti

Inti atom terdiri dari netron dan proton, yang disebut nucleon. Sebagai indeks atas pengidentifikasian dalam menandai nuklid digambarkan sebagai berikut:

2|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 UA

Z

Dengan

A = nomor massa Z = nomor atom

A – Z = N, jumlah proton. (Husin, 2005) Untuk nuklida-nuklida dengan Z sama dinamakan isotop . Nuklida dengan A sama dinamakan isobar . Nuklida dengan N sama tetapi Z berbeda disebut isoton . Nuklida dengan Z dan A sama, sama, dengan dengan sendir sendiriny inyaa N sama sama tetapi tetapi berbed berbedaa tingka tingkatt energi energinya nya atau atau tetapa tetapan n integrasinya atau waktu paruhnya disebut isomer . Setiap nuklida memiiki gaya inti yaitu gaya yang yang meng mengik ikat at inti inti agar agar tida tidak k berc bercera eraii berai berai.. Mass Massaa inti inti suat suatu u atom atom lebih lebih keci kecill jika jika dibandingkan dengan massa nucleon penyusunnya. Sehingga dapat dikatakan pada penyusunan inti dari partikel penyusunnya ada massa yang hilang, berubah menjadi energy ikat inti. Berarti energy ikat setara dengan massa lenyap pada penyusunan inti dari partikel penyusunnya. (Sugimin, 2000) Inti atom juga memiliki keadaan ground state dan tereksitasi. Ketika inti kembali ke keadaan ground state dari keadaan tereksitasi, maka inti atom akan meluruh sambil meradi meradiasi asikan kan sinar sinar gamma. gamma. Keadaa Keadaan n ground ground state state ini disebu disebutt keadaa keadaan n stabil stabil inti, inti, tingka tingkatt energinya energinya ditentukan ditentukan oleh komposis komposisii proton proton dan neutron penyusun nukleon. nukleon. Massa inti, ditentukan oleh massa neutron dan proton sehingga dapat ditulis, M inti = M proton + M neutron. Nukleon mempunyai spin ½. Karena nukleon bergerak, maka proton dan neutron juga mempunyai momentum sudut orbital. Di dalam inti atom nukleon-nukleon mengalami gerak orbital, baik proton maupun neutron mempunyai momen magnetik (Strange, 2000) Saat ini belum ada teori yang bisa menjelaskan sifat inti atom yang telah teramati. Sehingga digunakan rekaaan atau imajinasi para ilmuan tenteng model inti. Sejauh ini, ada empat model inti yang diakui oleh para ilmuwan antara lain; model tetes cairan, model kulit , model kolektif dan gabungan dari model kolektiv dan kulit yang disebut model penyatuan. (Wong, 1990) Beberapa sifat inti dengan sifat tetes cairan:Dapat dikatakan bahwa kerapatan tetes cairan tidak tidak bergan bergantun tung g pada pada ukuran ukurannya nya.. Dengan Dengan begitu begitu jika jika tetes tetes itu menyer menyerupa upaii bola, bola, maka maka radiusnya sebanding dengan akar 3 jumlah molekulnya.

3|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 Kerapatan = Jumlah molekul4/3πradius3∝34π (2.1) Hal serupa ditemui pada inti, bahwa radius inti (inti dianggap menyerupai bola) sebanding dengan A1/3, sehingga kerapatannya tidak bergantung pada ukurannya. Energi ikat tiap molekul sama, sehingga energy yang diperlukan untuk memisahkan semua molekul cairan itu sebanding dengan jumlah molekulnya. Pada energy ikat tetes cairan, dikenakan koreksi efek permukaan, dikarenakan molekul cairan dipermukaan kurang terikat dibanding molekul tetes cairan. (Beisser Arthur, 1983) Model kulit mengajukan bahwa keadaan inti hampir sama dengan keadaan elektron pada pada model model atom. atom. Model Model ini berhas berhasil il menjel menjelask askan an sifat-s sifat-sifat ifat fisis fisis inti inti sepert sepertii momen momen magnetik, momen sudut, bentuk geometri inti dan sebagainya. (Wong, 1990) Beberapa Beberapa sifat inti, contoh: kestabilan, kestabilan, jumlah jumlah di alam, menunjukka menunjukkan n suatu nilai atau keadaan yang menonjol jika jumlah proton dan / atau netron inti itu sama dengan salah satu bilangan berikut: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, ..., yang disebut sebagai bilangan ajaib (magic number numbers). s). Fenome Fenomena na bilang bilangan an ajaib ajaib tidak tidak dapat dapat dijelas dijelaskan kan oleh oleh model model inti inti tetes tetes cairan cairan maupun model inti gas Fermi. Karena itu, diperlukan model inti lain.Pada atom memiliki sifat-sifat yang tidak kontinyu (pada situasi tertentu menonjol) dikarenakan atom memiliki tingkat-tingkat keadaan yang diskrit (struktur kulit). Ide ini lalu dipakai juga untuk inti, bahwa inti memiliki struktur kulit, tingkat-tingkat keadaan yang diskrit. (Beisser Arthur, 1983) Model Model kolek kolektiv tiv hampir hampir sama sama sepert sepertii model model tetes tetes cairan cairan,, karena karena memper memperlak lakuka ukan n nukleon secara kolektiv. Model kolektiv memfokuskan pada interaksi-interaksi kolektiv antar  nukleon seperti akibat-akibat interaksi antar nukleon maka akan menimbulkan rotasi dan vibrasi dan sebagainya. Model ini berhasil menjelaskan tingkat-tingkat energi inti dan jumlah proton-neutron penyusunnya. Model penyatuan merupakan gabungan antara model kulit dan kolektiv dimana model kulit dengan sangat baik berhasil menjelaskan menjelaskan sifat-sifat sifat-sifat penting inti. Sedangakan Sedangakan model kolektiv berhasil menjelaskan sifat-sifat konsekuensi yang timbul akibat model kulit (Wong, 1990)

2.2 Stabilitas inti

Kompos Komposisi isi jumlah jumlah proton proton dan neutro neutron n didala didalam m inti inti atom atom sangat sangat mempen mempengar garuhi uhi kestabilan inti atom tersebut, Inti atom dikatakan stabil bila komposisi jumlah neutron dan

4|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 protonnya sudah seimbang, serta tingkat eneginya sudah ada pada keadaan dasar. Jumlah proton dan neutron atau tingkat energi dari inti yang stabil tidak akan mengalami perubaha selama tidak ada gangguan gangguan dari luar. Komposisi Komposisi disini bukan bukan berarti jumlah keduanya keduanya harus sama namun lebih kepada keseimbangan energi ang dibuat oleh komposisi tersebut. Setiap inti dari atom yang berbeda, mempunyai tingkat keseimbangan yang berbeda. Secara umum, kestabilan inti ringan terjadi bila jumlah proton sama dengan jumlah neutron. Sedangkan kestabilan inti berat terjadi bila jumlah neutron maksimum 1,5 kali jumlah protonnya. Inti-inti atom yang tidak stabil, baik karena komposisi jumlah proton dan neutronnya yang tidak  seimba seimbang ng ataupun ataupun karena karena tingka tingkatt energi energinya nya tidak tidak pada pada kondis kondisii dasar, dasar, cender cenderung ung untuk  untuk  berubah menjadi stabil. Bila ketidakstabilan inti disebabkan karena jumlah komposisi jumlah neutron protonnya tidak seimbang, maka inti tersebut akan meluruh dengan memancarkan radia radiasi si alph alphaa atau atau beta beta dise disert rtai ai pemb pemben entu tuka kan n inti inti baru baru yang yang stab stabil il.. Seda Sedang ngka kan, n, kala kalau u kestab kestabilan ilannya nya diseba disebabka bkan n karena karena tingka tingkatt energi energinya nya pada pada keadaa keadaan n tereksi tereksitas tasii maka maka akan akan cenderung berubah menjadi stabil dengan memancarkan radiasi gamma. Proses perubahan atau transformasi inti atom yang tidak stabil menjadi inti yang lebih stabil tersebut dinamakan dengan peluruhan radioaktif (Wong, 1990) Pada umumnya inti ringan (A < Z), mengandung jumlah neutron dan proton yang hampirr sama. Sedangkan pada inti berat perbandingan antara jumlah neutron dan proton bertambah bertambah besar, setidakn setidaknya ya tidak akan lebih kecil kecil dari 1. Hal ini dijelaskan dari dengan dengan apabila proton lebih banyak dari neutron, maka inti memerlukan tenaga untuk mengikat proton karena gaya Coulombnya. Menurut model kulit, neutron dan proton terletak dalam satu tingkat tenaga dengan berpasangan. Pada dasarnya yang menetukan kestabilan inti adalah jangkauan gaya inti kuat. Gaya tolak Coulomb proton–prot proton–proton on mempunyai mempunyai jangkauan keseluruh keseluruh inti. Oleh karena itu pada Z tinggi harus diimbangi oleh lebih banyaknya banyaknya netron dan proton yang yang akan menimbulkan gaya tarik inti. Enam puluh persen dari nuklida mempunyai mempunyai Z genap dan N genap. Hampir semua semua yang lainnya dengan N genap dan Z ganjil atau sebaliknya dalam keadaan tidak stabil, hanya lima buah nuklida yang kelihatan stabil, yaitu : 1H2, 3Li6, 5Be10, dan

Ta180. Semua secara

73

matematis inti-inti yang stabil ini terletak pada garis parabola massa inti M sebagai fungsi nomor massa Z. (Ali Imron, 2000) 2.3 Radioaktivitas Radioaktivitas

5|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 Penemuan sinar-X oleh rontgen pada tahun 1895 membuat henry Becquerel menyelidiki asal usul dari sinar-X dan menemukan bahwa senyawa uranium menunjukkan keaktifan keaktifan radiasi radiasi tertentu tertentu dengan dengan daya tembus tembus yang sangat kuat,sepert kuat,sepertii sinar-X,mes sinar-X,meskipu kipun n senyawa uranium ini tidak disinari terlebih dahulu. Pemancaran sinar tembus (sinar  radioaktif) secara spontan oleh inti-inti tidak stabil (misalnya uranium) dinamakan

radioaktifitas. Kita dapat mendeteksi aktivitas radioaktif dengan menggunakan pencacah GeigerMuller. Beberapa berkas radiasi dibelokkan oleh medan magnetic sehingga lintasannya tidak  mengenai tabung Geiger. Penbelokan berkas radiasi oleh medan magnet menunjukkan bahwa radiasi tersebut terdiri atas partikel-partikel bermuatan. Prinsip tersebut dapat digunakan oleh berkas radioaktif lain. Pada tahun 1899 1899 Ernest Ruherford melakukan melakukan percobaan dalam rangka studinya mengenai radioktif. Ia menempatkan sedikit radium didasar sebuah kotak kecil dari timah hitam (timbal). Dia mendapatkan bahwa berkas sinar terpisah tiga komponen. Dengan memperhatikan arah sinar yang dibelokkan,dapat disimpulkan bahwa komponen komponen sinar yang tidak dibelokka dibelokkan n adalah tidak bermuatan (sinar (sinar γ),komponen γ),komponen yang dibelokkan ke kanan adalah bermuatan positif (sinar α),dan sinar yang dibelokkan kekiri adalah bermuatan negative (sinar β). Daya tembus dari sinar-sinar tersebut berbeda antara yang satu dengan yang lainnya adalah sama. Daya tembus terbesar dimiliki oleh sinar γ. Urutan daya tembus dari sinar-sinar  tersebut adalah sinar α < sinar β < sinar γ. Peluruhan Peluruhan inti atom terjadi untuk untuk mempertahan mempertahankan kan kekekalan kekekalan muatan(muatan muatan(muatan total sebelum sebelum dan sesudah peluruhan adalah sama). Peluruhan Peluruhan ini mencakup mencakup tiga hal yaitu:peman yaitu:pemancaran caran electron,pemancaran positron,dan penangkapan electron. Terdapat tiga jenis peluruhan inti yaitu: 2.3.1 Peluruhan sinar alfa

Telah diketahui sdinar alfa merupakan inti atom (He) yang mengandung 4 nukleon,yaitu 2 proton dan 2 neutron. Ketika sebuah inti memancarkan memancarkan sinar alfa,inti tersebut akan kehilangan 4 nukleon.Diantaranya adalah proton.sesuai dengan hukum kekekalan nomor  massa dan hukum kekekalan nomor atom maka: i.

Nomo Nomorr mass masssa sa(A) (A) berk berkur uran ang g 4, dan dan

6|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 ii. ii.

Nomo Nomorr atom atom (Z) (Z) berk berkur uran ang g2

Jadi jika sebuah inti induk X berubah menjadi inti anak yang sambil memancarkan sinar α , maka peluruhannya dapat ditulis sebagai

ZAX Z-2A-4X + 24α Hukum kekekalan energy juga berlaku pada reaksi inti pemancaran sinar α. Jika massa inti induk adalah m x, massa inti anak adalah my, dan massa inti sinar α adalah m α, semuanya dinyatakan dalam u, maka kita dapat menyatakan energy disintegrasi , Q ( dalam satuan MeV) sebagai Q = (mx – my- mα ) x 931 MeV/ u

(2.2)

2.3.2 Peluruhan sinar β

Sebuah Sebuah inti inti yang yang meluru meluruh h dengan dengan memanc memancark arkan an sinar sinar beta beta tidak tidak akan akan berkur berkurang ang nomor massanya tetapi nomor atomnya akan bertambah satu. Jadi, jika sebuah inti induk X berubah menjadi inti anak yang sambil memancarkan sinar beta reaksi intinya diberikan oleh :

ZAX Z+1AX + -10β + v (neutrino) Pada peluruhan sinar β ini bukanlah suatu electron orbital (electron yang bergerak mengitari inti atom pada suatu orbit tertentu ) melainkan electron yang diciptakan dalam inti itu sendiri. Pada tahun 1930, Wolfgang Pauli mengusulkan suatu solusi bahwa kemungkinan partikel beta muncul muncul suatu partikel baru yang sangat sangat sukar dideteksi dideteksi selama selama peluruhan peluruhan partikel neutrino . neutrino memiliki muatan nol dan massa diam nol. 2.3.3 Peluruhan gamma

Sinar gamma adalah foton-foton (kuanta atau paket energy) yang memiliki energy sangat tinggi. Seperti halnya sebuah atom, inti atom itu sendiri dapat berada dalam keadaan tereksitasi. tereksitasi. Ketika inti ini melompat melompat ke keadaan yang lebih lebih rendah atau keadaan keadaan dasarnya, dasarnya, inti ini memancarkan sebuah foton. Karena sinar γ tidak memiliki nomor massa dan nomor  atom nol, maka pemancaran sinar γ tidak menyebabkan perubahan nomor massa dan nomor  atom pada inti induk. Dengan kata lain, inti anak sama dengan inti induk, atau tidak terjadi inti baru pada pemancaran gamma. Dalam beberapa kasus, inti dapat tinggal dalam keadaan tereksitasi selama beberapa saat sebelum inti ini memancarkan sinar γ. Inti ini disebut dalam keadaan metastabil, dan inti ini disebut suatu isomer.

7|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 2.3.4 Peluruhan Radioaktif 

Laju Laju peluru peluruhan han radioa radioakti ktiff disebu disebutt aktivi aktivitas tas (activ (activity ity lambin lambing g A). Semaki Semakin n besar  besar  aktivitasnya , semaikin banyak inti atom yang meluruh per per detik. Aktivitas tidak bersangkut bersangkut paut dengan jenis peluruhan atau radiasi yang dipancarkan cuplikan, atau dengan energy radiasi yang dipancarkan . Aktivitas hnya ditentukan oleh jumlah peluruhan per  detik( Kenneth S. Krane. 1992.359-360). Satuan dasar untuk mengukur aktivitas adalah curie. 1 curie ( Ci) = 3,7 x 10 10 peluruhan /detik  Satu curie didefinisikan sebagai banyaknya peluruhan yang dilakukan oleh satu gram radium dalam waktu satu sekon. Satu curie adalah bilangan yang besar sehingga kita lebih sering bekerja dengan satuan millicurie (mCi) dan mikrocurie (µCi). Dalam SI, satuan aktivitas radiasi dinyatakan dalam Bequerel ( Bq ) . 1 curie = 3,7 x 10 10 peluruhan/sekon = 3,7 x 10 10 Bq 1 mCi = 10 -3 Ci 1 µCi = 10 -6 Ci (http://atophysics.wordpress.com http://atophysics.wordpress.com). ). Jika peluang peluang untuk meluruh meluruh disebut tetapan paluruhan paluruhan (lambang (lambang λ ), maka aktivitas bahan bergantung pada banyak inti radioaktif dalam bahan ( N ) dan λ. Secara matematis ditulis A=λN

(2.3)

Tetapan peluruhan λ memiliki harga harga berbeda untuk inti yang berbeda tetapi konstan terhadap waktu. Makin banyak inti yang meluruh per satuan waktu, makin besar A. Secara matematis dinyatakan oleh A = -dNdt

(2.4)

Tanda Tanda negati negative ve kita kita berika berikan n karena karena Neutro Neutron n berkur berkurang ang terhada terhadap p waktu waktu , sedang sedang kita kita menginginkan atom berharga positif(http://atophysics.wordpress.com positif( http://atophysics.wordpress.com). ). Hukum peluruhan radioaktif 

8|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 N = N0 e-λt

(2.5)

Dengan N0 = banyak inti radioaktif saat t= 0 N = banyak inti pada selang waktu t e = bilangan natural = 2,718… λ = tetapan peluruhan (satuan s -1) banyaknya inti induk dalam suatu contoh berkurang secara eksponensial terhadap terhadap waktu. Kita tidak dapat mengukur mengukur banyaknya inti radioaktif Neutron, tetapi kita dapat menyatakan dalam persamaan aktivitas, yaitu dengan menggalikan kedua ruasnya dengan λ sehingga memberikan λ N = λ N 0 e-λt

(2.6)

A = A0 e-λt

(2.7)

aktivitas radioaktif 

Dengan A0 = aktivitas awal pada t= 0 A = aktivitas setelah selang waktu t Waktu paruh Usia paruh peluruhan , t

½

, adalah waktu yang diperlukan aktivitas untuk berkurang menjadi

separuh, seperti yang diperlihatkan diperlihatkan gambar 2.2 . jadi A = A0/2 ketika t = t 1/2 T1/2 = 1λln2 = 0,693λ

(2.8) (2.9)

9|Geiger muller detector

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010

Gambar 2.1 grafik peluruhan

Pers. Pers. A = A0 e-λt berbentuk garis lurus : dengan mencocokan suatu garis lurus melalui data tersebut, kita dapat memperoleh nilai λ.

Gambar 2.2 Grafik rajahan semilog aktivitas terhadap waktu.

( Kenneth S. Krane. 1992. 362) Aktivitas radioaktif bergantung pada banyaknya atom radioaktif yang yang masih ada. (http://atophysics.wordpress.com http://atophysics.wordpress.com)) 2.4 Geiger Muller Detector

Pencac Pencacah ah Geiger Geiger,, atau atau disebu disebutt juga juga Pencaca Pencacah h Geiger Geiger-Mü -Mülle llerr adalah adalah sebuah sebuah alat alat pengukur  radiasi ionisasi. ionisasi. Pencacah Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta beta.. Sensornya adalah sebuah tabung Geiger-Müller , sebuah tabung yang diisi oleh gas

10 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 yang akan bersifat konduktor ketika partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk  mendeteksi radiasi gamma, gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak  bisa digunakan untuk mendeteksi neutron. neutron. (http://id.wikipedia.org/wiki/Peluruhan_radioaktif)

Detektor Detektor berisi gas yang yang bekerja bekerja pada tegangan tegangan tinggi disebut disebut alat cacah Geiger Geiger Muller  Muller  menuru menurutt nama nama penemu penemunya nya,at ,atau au biasan biasanya ya dising disingkat kat hanya alat cacah Geiger Geiger

saja. saja. Pada Pada

tegangan yang lebih tinggi lagi pelucutan muatan berkesinambungan terjadi dalam tabung. Sifat khas dari dari alat cacah geiger ialah tinggi tinggi pulsanya pulsanya konstan konstan dalam suatu suatu daerah tegangan terpasang tertentu,sehingga penyedia daya tidak perlu diatur secara cermat seperti pada pada alat alat cacah cacah seband sebanding ing.. Dan jug,ti jug,tingg nggii pulsan pulsanya ya beberap beberapaa volt volt sehing sehingga ga tidak tidak perlu perlu memakai memakai penguat tegangan tegangan.. Kerugian alat cacah Geiger ialah ketakpek ketakpekaan aan alat ini dalam selang waktu 200 sampai 400 mikrosekon setelah setiap pulsa sehingga mencegah pemakaian untuk laju pencacahan yang tinggi dan tidak dapat memberi informasi mengenai partikel atau foton yang menimbulkan suatu pulsa. (Arthur Beiser,1989,hal:460-461)

11 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Peralatan dan Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan pada percobaan ini antara lain seperangkat peralatan Geiger muller, penggaris (30) cm dan stop watch. 3.2 Skema alat dan Rangkaian

Gambar 3.1 Rangkaian percobaan

3.3 Cara Kerja

Pada percobaan ini,peralatan dan bahan disiapkan. Peralatan dan bahan dirangkai seperti pada gambar 3.1. alat dinyalakan dengan cara dihubungkan dengan sumber tegangan sampai muncul angka pada layar digital. Selector switch pada N diputar, tombol reset pada alat ditekan sehingga layar menunjukkan angka nol, cup pelindung dibuka kemudian didekatkan sumber radioaktif yaitu Sr-90 dengan jarak 1 cm. Tombol start ditekan dan setelah 10 sekon ditekan tombol stop dan catat aktivitas pada layar. Percobaan diulangi untuk waktu 10 sampai 100 sekon. sekon. Diulangi lagi dengan dengan variasi jarak yang berbeda. berbeda. Ulangi dengan dengan radioaktif lain yaitu Cs-137.

BAB IV 12 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1

Data Percobaan

Berikut ini adalah data hasil percobaan Geiger muller detector, count yang terdeteksi pada layar dengan perbedaan waktu dan jarak. Table 4.1 tabel data percobaan 1 count 10s 20 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s 100s t maksimal 3904 7576 11131 15250 18083 21230 24514 27459 31438 36563 67288 1619 3315 5022 6629 8306 10058 11 11648 13692 15372 17084 67288 1052 2039 2937 3856 4768 5720 6602 7521 8475 9433 67288 683 1302 1915 2569 3205 3720 4386 4958 5575 6213 67288 530 1005 1511 2037 2575 3081 3608 4130 4666 5131 67288 452 803 1220 1598 1991 23 2387 2814 3243 3631 4038 67288

jarak 1 2 3 4 5 6

Table 4.2 tabel data percobaan 2 jarak 1 2 3 4 5 6

4.2

count 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s 100s t maksimal 1004 1827 2690 3492 4497 5399 6347 7318 8212 9089 67288 409 793 1235 1632 2049 2465 2849 3180 3594 4007 67288 196 413 658 809 1037 12 1269 1499 1705 1919 2119 67288 170 332 511 679 850 10 1007 1182 1327 1480 1631 67288 117 223 364 481 613 707 822 954 1082 1188 67288 90 191 296 373 451 528 613 718 795 877 67288

Perhitungan

Untuk menghitung konstanta peluruhan dan waktu paruh digunakan perhitungan sebagai berikut : Diketahui

: No = 67288, Nt = 63884, t = 10 s

Ditanya

: λ ,T 12 dan masa hidup (t hidup)

Jawab •

: N = N0 e-λt

NNo = e – λ t Ln NNo = -λ t Ln NoN = λ t

13 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 λ= Ln NoN 1/t = Ln67288 63384 1/90 = 0.005977 •

T1/2 = Ln2 x 1λ = 0.693 10.005977 = 115.9436 s

•

T hidup = 1,44 x T 1/2 = 1,44 x 115.9436 = 166.9588 s

Tabel 4.3 data perhitungan perhitungan konstanta konstanta peluruhan radioaktif Sr-90 jarak (cm)

lamda λ 10s λ 20s λ 30s λ 40s λ 50s λ 60s λ 70s λ 80s λ 90s λ 100s 1 0.005977 0.005972 0.006028 0.006425 0.00626 0.006318 0.006472 0.006555 0.006996 0.007839 2 0.002435 0.002526 0.002586 0.0025 0.002593 0.002635 0.002698 0.002715 0.002844 0.002882 0.002929 3 0.001576 0.001539 0.001488 0.001475 0.00147 0.001481 0.001475 0.001482 0.001496 0.00151 4 0.00102 0.000977 0.000962 0.000973 0.000976 0.000948 0.000963 0.000957 0.000961 0.000969 5 0.000791 0.000752 0.000757 0.000769 0.00078 0.000781 0.000787 0.000792 0.000799 0.000793 6 0.000674 0.0006 0.00061 0.000601 0.000601 0.000602 0.00061 0.000617 0.000616 0.000619 Rata2 0.002079 0.002061 0.002072 0.002139 0.00212 0.002138 0.002171 0.002208 0.002292 0.002443 Rata-rata total 0.002172

Table 4.4 data perhitungan konstanta peluruhan radioaktif Cs-137 jarak (cm)

lamda λ 10s λ 20s λ 30s λ 40s λ 50s λ 60s λ 70s λ 80s λ 90s λ 100s 1 0.001503 0.001376 0.00136 0.001332 0.001383 0.001394 0.001415 0.001439 0.001446 0.001451 2 0.00061 0.000593 0.000617 0.000614 0.000618 0.000622 0.000618 0.000605 0.00061 0.000614 3 0.000292 0.000308 0.000328 0.000302 0.000311 0.000317 0.000322 0.000321 0.000321 0.00032 4 0.000253 0.000247 0.000254 0.0002 0.000254 0.000254 0.000251 0.000253 0.000249 0.000247 0.000245 5 0.000174 0.000166 0.000181 0.000179 0.000183 0.000176 0.000176 0.000178 0.00018 0.000178 6 0.000134 0.000142 0.000147 0.0001 0.000139 0.000135 0.000131 0.000131 0.000134 0.000132 0.000131 Rata2 0.000494 0.000472 0.000481 0.00047 0.000481 0.000482 0.000486 0.000488 0.000489 0.00049 Rata-rata total 0.000483

14 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 Table 4.5 perhitungan waktu paruh Sr-90

J arak 1 2 3 4 5 6 rata2

t1/2 10s 20s 30s 40s 50s 60s 115.9436 116.0329 114.9695 107.8567 110.7076 109.6865 284.5418 274.3425 268.0285 267.2737 262.9989 256.8194 439.7824 450.4213 465.836 469.7234 471.458 468.0342 679.2609 709.339 720.0602 712.1004 710.0003 731.1191 876.3528 921.0244 915.388 901.7407 888.0106 887.1408 1028.181 1154.465 1136.227 1153.308 1153.623 1151.198 570.6771 604.2709 603.4182 602.0005 599.4663 600.6664 rata2 total

70s 107.0739 255.2089 469.7446 719.6907 880.2176 1135.537 594.5788

80s 90s 105.7235 99.0568637 243.6843 240.481299 467.7366 463.307571 724.336 721.146266 875.2432 867.874123 1122.359 1124.33847 589.8471 586.034099

100s 88.40354 236.6099 458.8127 715.3231 873.6931 1119.787 582.1048 593.3064

70s 489.6255 1121.285 2153.2 2737.214 3946.67 5300.571 2624.761

80s 90s 481.5113 479.189912 1145.153 1136.2405 2160.107 2155.61228 2783.376 2804.34303 3882.536 3847.42997 5167.839 5247.68726 2603.42 2611.75049

100s 477.5564 1128.724 2165.759 2824.226 3890.38 5282.331 2628.163 2604.827

Table 4.6 perhitungan waktu paruh Cs-137

J arak 1 2 3 4 5 6 rata2

t1/2 10s 20s 30s 40s 50s 60s 460.9744 503.4989 509.578 520.1588 500.9385 497.1338 1136.644 1169.111 1122.3 1128.99 1120.472 1114.105 2375.645 2251.203 2115.602 2291.703 2230.971 2183.9 2739.509 2802.136 2727.199 2733.132 2725.614 2757.544 3982.054 4175.181 3832.776 3863.927 3786.122 3936.507 5177.71 4875.85 4715.67 4986.726 5152.343 5278.113 2645.423 2629.497 2503.854 2587.439 2586.077 2627.884 rata2 total

Table 4.7 perhitungan masa hidup Sr-90

J arak 1 2 3 4 5 6 rata2

t hidup 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s 100s 166.9588 167.0873 165.5561 155.3136 159.4189 157.9485 154.1865 152.2419 142.6419 127.3011 409.7402 395.0532 385.961 384.8742 378.7184 369.8199 367.5009 350.9054 346.2931 340.7182 633.2867 648.6066 670.8038 676.4018 678.8995 673.9693 676.4322 673.5407 667.1629 660.6903 978.1358 1021.448 1036.887 1025.425 1022.4 1052.812 1036.355 1043.044 1038.451 1030.065 1261.948 1326.275 1318.159 1298.507 1278.735 1277.483 1267.513 1260.35 1249.739 1258.118 1480.581 1662.43 1636.167 1660.764 1661.216 1657.726 1635.173 1616.197 1619.047 1612.493 821.7751 870.1501 868.9222 866.8808 863.2315 864.9596 856.1935 849.3799 843.8891 838.2309 rata2 total 854.3613

Table 4.8 perhitungan masa hidup Cs-137

15 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010

J arak 1 2 3 4 5 6 rata2

t hidup 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s 100s 663.8031 725.0384 733.7923 749.0286 721.3515 715.8727 705.0607 693.3763 690.0335 687.6813 1636.767 1683.52 1616.111 1625.745 1613.48 1604.311 1614.65 1649.02 1636.186 1625.362 3420.928 3241.732 3046.468 3300.053 3212.598 3144.816 3100.607 3110.554 3104.082 3118.693 3944.893 4035.075 3927.167 3935.71 3924.884 3970.863 3941.588 4008.062 4038.254 4066.886 5734.158 6012.261 5519.197 5564.054 5452.016 5668.57 5683.204 5590.851 5540.299 5602.148 7455.903 7021.225 6790.565 7180.885 7419.374 7600.482 7632.822 7441.688 7556.67 7606.556 3809.409 3786.475 3605.55 3725.913 3723.951 3784.153 3779.655 3748.925 3760.921 3784.554 rata2 total 3750.951

4.3 Grafik 

Grafik 4.1 Hubungan count terhadap waktu zat radioaktif Sr-90

Grafik 4.2 Hubungan count terhadap waktu zat radioaktif Cs-137

Grafik 4.3 Hubungan count terhadap jarak zat radioaktif Sr-90

Grafik 4.3 hubungan count terhadap jarak zat radioaktif Cs-137

4.4

Pembahasan

Percobaan Percobaan Geiger Muller detector untuk mencari hubungan hubungan antara count terhadap terhadap waktu dan count terhadap jarak serta menentukan konstanta peluruhan dan waktu paruh dari kedua zat radioaktif tersebut. . Pada percobaan ini digunakan dua zat radioaktif yaitu Sr-90 dan Cs- 137. Dan waktu digunakan digunakan adalah 10 s, 20 s, 30 s, 40 s, 50 s, 60 s, 70 s, 80 s, 90 s, dan 100 s. Untuk variasi jarak digunakan 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, dan 6 cm. Percobaan dilaku dilakukan kan dengan dengan mendek mendekatka atkan n zat radioa radioakti ktiff pada pada Geiger Geiger tube tube agar agar zat radias radiasii dapat dapat dideteksi Geiger tube. Sehingga peluruhannya dapat terbaca pada detector Geiger Muller. Radioaktivitas terjadi karena pemancaran sinar radioaktif secara spontan oleh inti-inti tidak  stabil, contoh inti yang tidak stabil Sr-90 dan Cs- 137. Kita dapat mendeteksi aktivitas radiasi dari dari bahan bahan radioa radioakti ktiff dengan dengan pencac pencacah ah geiger geiger muller. Pencaca Pencacah h Geiger Geiger Muller Muller bekerj bekerjaa berdasarkan ionisasi gas. Alat pencacah Geiger Muller terdiri dari tabung yang diisi gas argon bertek bertekana anan n rendah rendah.. Saat Saat partik partikel el posit positif if atau negatif negatif atau atau partik partikel el bermua bermuatan tan lain lain masuk  masuk 

16 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 melalui melalui pintu tipis terbuat dari lempengan lempengan Jumlah Jumlah ion yang dihasilkan dihasilkan di daerah ini sangat banyak, mencapai nilai saturasinya, sehingga pulsanya relatif tinggi dan tidak memerlukan penguat pulsa lagi. Kerugian utama dari detektor ini ialah tidak dapat membedakan energi radiasi yang memasukinya, karena berapapun energinya jumlah ion yang dihasilkannya sama dengan nilai saturasinya. Dari percobaan yang dilakukan, didapatkan hasil percobaan sebagaimana tabel 4.1 dan 4.2 dan tabel perhitungan perhitungan 4.3-4.8. 4.3-4.8. Hubungan Hubungan count terhadap terhadap waktu, terlihat terlihat bahwa count yang terbaca semakin besar seiring dengan bertambahnya waktu. Semakin lama waktu, maka semakin semakin banyak pula peluruhan peluruhan yang terdeteksi terdeteksi oleh geiger muller tube, sehingga sehingga nominal nominal yang terbaca pada digital counter semakin besar. Hubungan antara count terhadap waktu adalah hubungan berbanding lurus. Hal ini bersesuaian dengan teori bahwa aktivitas radioaktif radioaktif bergantung bergantung pada banyaknya banyaknya atom radioaktif radioaktif yang masih ada. Sehingga, Sehingga, ketika ketika atom radioaktifmya sedikit, maka count yang terbaca akan semakin besar.Berdasarkan grafik  hubungan count terhadap waktu digunakan regresi eksponensial, data dan grafik dapat dilihat pada analisa data diatas. Berdasarkan grafik count terhadap jarak digunakan regresi polinomial. Dari grafik tersebut tersebut tampak bahwa pengaruh jarak terhadap count yaitu, semakin jauh jarak zat radioaktif dengan geiger tube , jumlah count yang terdeteksi juga sedikit, jadi terdapat hubungan berbanding terbalik antara count dengan jarak. Untuk Untuk perhitungan perhitungan konstanta konstanta radiasi, radiasi, menggunakan menggunakan rumus N = N 0 e-λt , dimana dimana No adalah jumlah count maksimum yang diterima oleh detector, sedangkan N adalah jumlah count maksimum dikurangi dengan count meluruh setelah t waktu. Perhitungan konstanta radioaktif dihitung setiap ∆t, dimana ∆t = 10 s. Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.3 dan 4.4 dengan hasil sebagai berikut λ Sr-90 = 0,002172 dan λ Cs-137 = 0,000483 Untuk menghitung waktu paruh digunakan rumus T 1/2 = 1λln2 = 0,693λ sehingga diperoleh diperoleh T1/2 Sr-90 = 593,3064 dan T 1/2 Cs-137 = 2604,827. Untuk waktu hidup diperoleh nilai t hidup Sr-90 854,3613 dan Cs-137 3750,951.

17 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010 BAB V KESIMPULAN

Dari percobaan Geiger muller detector diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: • • •

• •

Jarak dan count berbanding terbalik  Waktu dan count berbanding lurus Konstanta pelururuhan Sr-90 adalah 0.002172 dan Cs-197 adalah 0.000483 Waktu paruh dari Sr-90 593.3064 adalah dan Cs -197 adalah 2604.827 Masa hidup dari Sr-90 adalah 854.3613 dan Cs -197 adalah 3750.951

18 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r

Laporan Praktikum Fisika Modern 2010

DAFTAR PUSTAKA

Beisser,Arthur. 1983. Konsep Fisika Modern Jakarta: Erlangga .

Husin, Abdul Salam. 2000. Fisika Modern II. Surabaya: ITS Imron, Ali. 2000. Konsep Radioaktivitas. Bandung: Penerbit ITB Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern . Jakarta: UI Press Moses, Serway. 2005. Physics for Scientist and Engineering . Jakarta: Erlangga Sugimin. 2000. Fisika Reaktor . Surabaya: ITS Wong, Samuel. 1990. Introduction To Nuclear Physics . New Jersey: Prentice Hall (http://atophysics.wordpress.com http://atophysics.wordpress.com)) (http://id.wikipedia.org/wiki/Peluruhan_radioaktif)

19 | G e i g e r m u l l e r d e t e c t o r