Penentuan Serapan Diri Sinar Gamma dalam Sampel KI

Tujuan

Mengukur dengan detector Ge dan spectrometer sinar gamma dari serapan diri K40 dalam sampel KI , yang terkandung dalam wadah silindris 500mL yang telah dikalibrasi.

Pendahuluan

Pada umumnya, sinar gamma sangat energik sehingga efek penyerapan diri oleh sampel itu sendiri bukanlah masalah yang serius. Karena zarah gamma mungkin diteruskan, diserap, atau mengalami formasi pasangan elektron-positron. Ketika sampelnya banyak maka harus dilakukan koreksi serapan dirinya. Volume sampel 0,5-3,0 L membutuhkan koreksi serapan diri kecuali kalau kalibrasi effisiensinya ditunjukkan untuk sampel dalam konfigurasi yang sama dengan densitas dan koefisien atenoasi zarah gamma yang mirip. Faktor serapan diri , f , dapat dihitung dengan persamaan :

……………. (1)

Dimana :

F = Faktor serapan diri

Μ = Koefisien atenuasi massa sinar gamma ; pada praktikum ini , terpampang pada sinar gamma di energy 1,461 MeV , dengan nilai 0.051 cm2/gr dalam KCl . 0.058 cm2/g.in dalam air

X = Ketebalan massa ( berat massa ) dalam gr/cm2

Energi puncak-puncak penuh biasanya diukur (seperti pada percobaan ini) dengan detektor Ge dan sistem spektrometer untuk mengidentifikasi energi maksimum puncak dan menyebutkan intensitas yang diberikan oleh area terintegrasi (beneath) pada puncak.

f=1−e−µx

µx

Gambar 3.1 Skema peluruhan K-40

Garam yang digunakan pada percobaan ini adalah Kalium Iodida (Kl) K-40 adalah isotop alam dari kalium (kelimpahan = 0,0117%) dimana umur paruhnya 1,28 x 109 tahun. K-40 mengemisikan sinar gamma pada 1,461 MeV dengan fraksi peluruhan 10,7% dan lagi juga sinar beta dengan fraksi peluruhan 89,3%. Skema pelurhan untuk K-40 ditunjukan pada gambar 3.1. Kontainer yang telah di-TARE diisi padatan KCL,ditutup,ditimbang, dan dicacah. Cacah netto rerata dianggap sebagai massa (Rm) , yang berhubungan dengan factor serapan diri pada massa (fm) , aktivitas dilambangkan dengan (A) , fraksi peluruhan sinar gamma (d) dan efisiensi pencacahan pada saat tidak ada serapan diri (є0) , ditunjukkan pada persamaan :

……………. (2)

Persamaan 1 digunakan untuk menghitung fm , The activity times d is 1.7 gamma rays per second per gram of KCl. Rm merupakan rata-rata dari cacah netto yang diukur dalam praktikum.

Keselamatan

- Ikuti petunjuk keselematan ketika bekerja dengan bahan kimia dan radiologi

Alat

- Wadah plastik sampel (kapasitas 500mL)- Spatula- Penggaris- Timbangan- Detektor Ge dan spektrometer unuk kalibrasi wadah dan diletakkan pada jarak tertentu

fm. ε 0d=RmA

Bahan

- Kalium Iodida (Kl) reagent grade

Cara kerja

- Diukur diameter dalam dan tinggi wadah silinder bervolume 500 mL yang telah ditare. Isi dengan Kl hingga penuh. Catat berat dari Kl. Tutup . Hitung luas cross-sectional sampel dan dibagi dengan massa KCl untuk mendapatkan ketebalan sampel (berat area) dalam g/cm2. Catat perhitungan pada tabel data 1

- Cacah sampel sebanyak 2 kali dengan detektor Germanium selama 1000 detik

Pengolahan data

1. Jika Software untuk pengukuran aktivitas sinar gamma menguragi cacah latar rerata dan dibagi oleh energi yang tergantung dari efisiensi pencacahan dari wadah yang spesifik dan berat massa yang tercatat , kamu akan menerima peluruhan rata-rata sinar gamma persatuan waktu dan massa sampel. Hasil ini bergantung pada efisiensi pencacahan yang terukur untuk sampel air (dengan contoh , untuk faktor serapan diri dari air , bukan KCl), dan untuk massa yang dimasukkan pada saat pencacahan. (dapat dianggap sebagai kalium klorida)Jika menggunakan perhitungan manual , hitung cacah netto perdetik (c/s) dari puncah sinar gamma K40 pada energi sebesar 1.461 MeV. Periksa cacah latar rata-rata dan kurangi kontribusi latar dari cacah rata-rata pada puncak 1.461 MeV. Dengan catatan bahwa cacah latar rata-rata termasuk puncak pada energi itu. (karena garam kalium pada lingkungan) . masukkan data pada tabel data 2

Tabel data 1 : Dimensi sampel

Diameter kontainer besar : 11,5 cm

Diameter kontainer kecil : 7,7 cm

Luas dbesar - dkecil : 62,015 cm2

Berat Kl : 956,2907 gr

Luas berat dari Kl : 15,420 gr/cm2

Tabel data 2 : Perhitungan manual dari cacah puncak rata-rataCacah rata-rata net latar dihitung untuk channel K40 dari water solution

: 141 c/s

Cacah rata-rata net sampel dari puncak K40 (yang pertama)

: 1288 c/s

Cacah rata-rata net sampel dari puncak K40 (yang kedua)

: 1629 c/s

Cacah rata-rata net sampel dari puncak K40 (rata-rata dari 1 dan 2)

: 1458.5 c/s

Tabel data 3 : Efisiensi pencacahan K40

Aktivitas dari sinar gamma K40 , bergantung pada massa

: 1,378 d/s-g

Faktor serapan diri Kl (fKl) : 0,692

ε0 dari sinar gamma K40 : 0,135%

2. Hitung rasio cacah netto rata-rata ke peluruhan rata-rata sinar gamma dari K40 pada sampel , bergantung pada waktu paronya , fraksi peluruhan sinar gamma , rasio K40 terhadap massa kalium , dan rasio K/Kl dari 39.1/74.6. Hitung fakor serapan diri dengan persamaan 1 . hitung efisiensi pencacahan tanpa serapan diri dengan persamaan 2 dan dicatat pada tabel data 3.3

3. Rasio fKCl /fair , dihitung untuk KCl dan air , masing-masing dengan persamaan 1 , adalah faktor koreksi untuk mengalikan efiensiensi pencacahan yang didapat dari grafik seperti yang telah terpampang pada eksperiment 2B dengan water solution. Untuk sampel dengan densitas dan bahan yang berbeda , seperti tanah atau vegetasi.Bandingkan rasio ini dengan rasio cacah rata-rata Kl yang terukur pada percobaan dengan cacah rata-rata yang tersirat dalam grafik efisiensi pencacahan vs energi sinar gamma yang ada pada percobaan 2B. Perhatikan bahwa beberapa ekstrapolasi dibutuhkan untuk menerapkan grafik percobaan 2B , baik karena volumenya adalah 480mL dibanding 500Ml pada percobaan, dan karena energi 1.461 MeV dari K40 tidak sesuai dengan energi sianr gamma yang dipancarkan oleh sumber standart.

Perhitungan

1. Menentukan nilai faktor serapan diri (f)- Diameter kontainer = 11,5 cm- Luas area = ¼ лd2

= ¼ (3,14) (11,52)= 103,87 cm2

- Berat KCl = 956,2902 gram

- Luas berat/ketebalan massa (x) = 956,2902103,87

gr/cm2

= 9,21 gr/cm2

- μ dalam KCl = 0,051 cm2/gr

- f = (1-e-μx)/μx= (1-e-(0,051x9,21))/0,051x9,21= 0,798

2. Menentukan efisiensi pencacahan saat tidak ada serapan diri (ε0)- fm = 0,798- d = 10,7%- A = 1,7 c/s-gr x 956,2902 gr

= 1625,69 cps- Rm = 1,3175 cps- ε0 = (Rm/A.d.fm) x 100%

= (1,3175/1625,69x0,107x0,798) x 100%= 1.13%