MAKALAH INSTRUMENTASI NUKLIR “NUCLEAR COUNTING SYSTEM”
Disusun oleh : 1. Afton Ilman Huda 2. Anindya Ayu N 3. Dian Nur Pratama P 4. Priyanto wididit
Elektronika Instrumentasi Teknofisika Nuklir
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2018
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr. Wb Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah Yang Maha Kuasa, karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, makalah yang berjudul “Nuclear counting System”dapat kami selesaikan. Penyusunan makalah ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai Sistem Pencacah Nuklir yang terdiri dari peralatan penunjang diantaranya HVDC, diantaranya HVDC, Preamplifier, Amplifier, SCA dan Timer/Counter. Timer/Counter. Diharapkan Diharapkan juga dapat digunakan sebagai bahan pembelajaran maupun sebagai bahan studi literatur. Dalam pembuatan makalah ini, kami mengucapkan terima kasih kepada Orang tua dan teman-teman kami yang telah memberikan doa, dorongan, serta bantuan kepada kami sehingga makalah ini dapat kami selesaikan. Dan seluruh pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan baik dari berbagai sisi. Oleh sebab itu, segala bentuk masukan, saran dan kritik yang membangun guna menyempurnakan makalah ini sangat kami perlukan dari segala pihak. Semoga makalah ini dapat
bermanfaat
terutama
bagi
mahasiswa
serta
semua
kalangan
ketenaganukliran. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, April 2018
Penulis
dibidang
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.............................................................. .................................................................................... ...................................... ................ DAFTAR ISI ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................. ........................... .... BAB I PENDAHULUAN ......................................... ............................................................... ............................................ ............................... ......... 1.1 Latar Belakang................................................ ....................................................................... .................................. ........... 1.2 Rumusan Masalah .......................................... ................................................................. .................................. ........... 1.3 Tujuan ......................................... ............................................................... ............................................ ............................... ......... BAB II PEMBAHASAN ............................ .................................................. ............................................. ............................................. ........................ 2.1 Sistem Pencacah Nuklir .......................... ................................................ .......................................... .................... 2.2 Jenis-jenis System Pencacah Penca cah Nuklir ............................................. ................................................. .... 2.2.1
Sistem Pencacah Nuklir Integral ........................ ........................
2.2.2
Sistem Pencacah Nuklir Diferensial ...................
2.2.3
Sistem Spektroskopi ........................................... ...........................................
2.3 Komponen Sistem Pencacah Nuklir .......................... ................................................. ....................... 2.3.1
Penyedia Tegangan Arus Searah ....................... .......................
2.3.2
Penguat Awal (Pre-Amp) ................................... ...................................
2.3.3
Penguat Linier Linier ........................................... ................................................... ........
2.3.4
Diskriminator .......................................... ...................................................... ............
2.3.5
Pencacah ......................................... ............................................................. ....................
2.4 Multi-Channel Analyzer ........................................... .................................................................. ....................... BAB 3 PENUTUP .............................................. .................................................................... ............................................ ...................................... ................ 3.1 Kesimpulan............................................................ .................................................................................. ........................... ..... 3.2 Saran ........................................... ................................................................. ............................................ ............................... ......... DAFTAR PUSTAKA............................................................... ..................................................................................... ...................................... ................
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Dalam perkembangannya, energi nuklir banyak dimanfaatkan untuk beragam aspek dan seperti dalam bidang penelitian, kesehatan, pertanin, industri, serta pembangkit daya. Perkembangan pemanfaatan enrgi nuklir ini terus mengalami kemajuan pesat, sehingga antara
pengembangan,
pemanfaatan,
serta
keselamatan
harus
dilakukan
secara
berkesinambungan dan saling melengkapi. Setiap sumber energi pasti memiliki keuntungan dan kerugian, tak terkecuali energi nuklir itu sendiri. Selain memberikan manfaat yang melimpah, energi nuklir sendiri juga dapat menimbulkan bahaya radiasi. Karena alasan inilah, maka setiap kegiatan yang berkaitan tenaga nuklir harus diatur dan diawasi dengan sebaik-baiknya. Atas dasar-dasar tersebut, alat ukur radiasi menjadi suatu hal yang diperlukan pada daerah instalasi nuklir. Hampir semua aplikasi mengenai kenukliran sangat bergantung pada hasil pengukuran radiasi, khususnya pengukuran intensitas, aktivitas maupun dosis radiasi. Alat pengukur yang digunakan untuk keperluan ini adalah sist em pencacah nuklir. Sistem pencacah radiasi nuklir terdiri atas dua bagian, yaitu detektor dan peralatan penunjang. Detektor merupakan suatu alat yang peka terhadap radiasi, yang apabila terkena pancaran radiasi akan menghasilkan suatu tanggapan tertentu, sedangkan peralatan penunjang merupakan suatu peralatan elektronik yang berfungsi untuk mengubah tanggapan yang dihasilkan detektor menjadi suatu informasi yang dapat diamati oleh panca indera manusia atau dapat diolah lebih lanjut menjadi informasi. Sistem pencacah nuklir banyak digunakan di berbagai bidang. Dalam bidang proteksi radiasi, sistem pencacah nuklir digunakan untuk menentukan aktivitas sumber radiasi.dalam bidang lain seperti industri, sistem pencacah banyak digunakan untuk mengukur ketebalan bahan, pengukur ketinggian suatu fluida dan lain sebagainya. Dari uraian diatas, dapat diketahui jika sitem pencacah nuklir memiliki banyak kegunaan. Maka pada makalah ini penulis akan memberikan informasi dan penjelasan
mengenai sistem pencacah nuklir itu sendiri serta peralatan penunjangnya secara menyeluruh.
1.2Rumusan Masalah Dari uraian yang telah dijabarkan dalam dalam latar belakang, dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut : 1. Apa yang dimaksud dengan sistem pencacah nuklir dan bagaimana cara kerja nya? 2. Apa saja jenis sistem pencacah nuklir? 3. Apa saja komponen yang menyusun sistem pencacah nuklir dan cara kerja masing-masing komponen?
1.3 Tujuan Tujuan yang dapat dicapai setelah terselesaikannya pembuatan makalah ini adalah: 1.
Dapat mengetahui sistem pencacah nuklir serta cara kerjanya.
2.
Dapat mengetahui jenis-jenis sitem pencacah nuklir.
3.
Dapat mengetahui komponen penyusun sistem pencacah nuklir dan cara kerja dari masing-masing komponen.
BAB 2 PEMBAHASAN 2.1Sistem Pencacah Nuklir Dalam pengukuran suatu besaran fisis selalu diperlukan beberapa komponen peralatan yang membentuk suatu sistem, demikian pula untuk melakukan pengukuran radiasi nuklir. Sistem pencacah radiasi yang akan dibahas disini merupakan susunan peralatan yang digunakan untuk mengukur radiasi nuklir. Sistem pengukur radiasi selalu terdiri atas detektor dan peralatan penunjang yang biasanya merupakan rangkaian elektronik. Detektor merupakan bagian yang sangat penting dari suatu sistem pencacah radiasi karena dialah yang berfungsi untuk menangkap radiasi dan mengubahnya menjadi, biasanya, sinyal atau pulsa listrik. Terdapat dua besaran yang biasa diukur dari suatu paparan radiasi nuklir yaitu jumlah radiasi dan energi radiasi. Sebagai contoh, jumlah radiasi diperlukan untuk mengetahui aktivitas sumber radiasi sedang energi radiasi digunakan untuk menentukan jenis sumber radiasi. Secara ideal, setiap radiasi yang mengenai detektor akan diubah menjadi sebuah sinyal (pulsa) listrik sehingga jumlah radiasi dapat ditentukan dengan mengukur jumlah pulsa listrik yang dihasilkan detektor. Tinggi sinyal (pulsa) listrik yang dihasilkan detektor menunjukkan energi radiasi yang mengenaidetektor sehingga energi radiasi dapat ditentukan dengan mengukur tinggi pulsa listrik yang dihasilkan detektor.
Gambar 1: visualisasi pulsa listrik yang dihasilkan detektor Sinyal listrik yang dihasilkan oleh detektor perlu diproses lebih lanjut agar dapat diamati oleh manusia, misalnya ditampilkan melalui peraga, suara atau bahkan fasilitas
pengolah sinyal yang lebih canggih. Peralatan yang diperlukan untuk melengkapi detektor guna membentuk suatu sistem pencacah disebut sebagai peralatan penunjang.
Peralatan penunjang harus bersifat linier, artinya setiap informasi yang dihasilkan oleh peralatan penunjang, baik jumlah pulsa maupun tinggi pulsa harus sebanding dengan informasi yang diterimanya dari detektor. Linieritas merupakan parameter yang sangat mempengaruhi unjuk kerja dari suatu sistem pencacah. Untuk menunjang semua informasi tersebut, maka sistem pencacah nuklir harus dilengkapi oleh peralatan penunjang untuk mengolah informasi pulsa keluaran detektor nuklir hingga ke suatu peralatan penampil. Untuk lebih jelas mengenai blok diagram sistem pencacah nuklir dapat dilihat pada gambar 2.
Detek
Pre Am li
Ampli
Diskrim
HVD
Count
Tim
Gambar 2 Blok Diagram Sistem Pencacah Nuklir.
2.2Jenis-jenis Sistem Pencacah Nuklir Berdasarkan peralatan penunjangnya, suatu sistem pencacah radiasi dapat dibedakan menjadi tiga yaitu sistem pencacah integral, sistem pencacah diferensial dan sistem spektroskopi. Sistem pencacah integral dan sistem pencacah diferensial mempunyai fungsi yang hampir sama yaitu mengukur jumlah (kuantitas) radiasi yang mengenainya. Perbedaannya, sistem pencacah integral tidak memperdulikan energi radia si yang datang sedang sistem pencacah diferensial hanya mengukur radiasi yang mempunyai energi tertentu saja. Sistem spektroskopi mempunyai fungsi yang berbeda yaitu mengukur energi radiasi, atau lebih tepatnya mengukur distribusi energi dari radiasi yang mengenai detektor. Sistem pencacah integral menghasilkan suatu nilai yang sebanding dengan jumlah radiasi yang mengenai detektor tidak memperdulikan energinya (gross activity), sedang sistem pencacah diferensial menghasilkan suatu nilai yang sebanding dengan jumlah radiasi yang mengenai detektor dalam selang
energi tertentu. Sistem spektroskopi menghasilkan suatu spektrum distribusi energi radiasi yang mengenai detektor. Sebenarnya sistem pencacah diferensial juga dapat berfungsi sebagai sistem spektroskopi tetapi dengan resolusi yang sangat rendah. Sebaliknya sistem spektroskopi juga dapat berfungsi sebagai sistem pencacah tetapi dengan “kecepatan” yang lebih rendah.
Gambar 3: Spektrum distribusi energi radiasi
2.2.1
Sistem Pencacah Integral Pencacahan secara integral merupakan suatu cara untuk mengukur jumlah
(kuantitas) radiasi yang memasuki detektor tanpa memperhatikan tingkat energi radiasinya (gross activity). Sistem pencacah akan menampilkan suatu nilai yang sebanding dengan kuantitas radiasi yang memasuki detektor. Pada sistem pencacah integral biasanya digunakan detektor GM dengan konfigurasi sebagaimana gambar berikut.
Gambar 4: Konfigurasi sistem pencacah integral
Detektor berfungsi untuk mengubah radiasi yang mengenainya menjadi
pulsa listrik. Detektor yang sering digunakan disini adalah detektor GM karena detektor ini mempunyai karakteristik tidak dapat membedakan energi radiasi (sesuai
dengan keperluan sistem pencacah integral) tetapi detektor GM dapat menghasilkan pulsa listrik yang relatif sangat besar dibandingkan dengan jenis detektor yang lain sehingga peralatan penunjangnya sangat sederhana. HV adalah sumber tegangan tinggi yang dibutuhkan oleh semua jenis
detektor termasuk detektor GM. Penentuan tegangan kerja detektor GM adalah dengan cara mencari daerah tegangan plateaunya sebagaimana gambar beri kut.
Gambar 5: daerah plateau detektor isian gas
Inverter digunakan untuk mendistribusikan tegangan tinggi ke detektor dan
menerima pulsa listrik dari detektor untuk diteruskan ke rangkaian selanjutnya. Pulsa listrik yang dihasilkan inverter sudah dalam orde Volt sehingga dapat langsung diproses oleh rangkaian counter. Counter adalah peralatan yang digunakan untuk mencacah (menghitung
jumlah) pulsa listrik yang memasukinya. Selang waktu pencacahan dapat di lakukan secara manual (start/stop) atau secara otomatis menggunakan timer, yaitu alat yang dapat memberikan sinyal ke counter agar memulai atau menghentikan pencacahan dengan selang waktu tertentu yang dapat diatur sebelumnya. Sistem pencacah integral banyak digunakan dalam pengukuran radiasi beta karena sumber beta memancarkan radiasi dengan energi yang bersifat kontinyu, mulai dari nol hingga nilai energi maksimumnya .
2.2.2
Sistem Pencacah Diferensial
Pencacah diferensial digunakan untuk mengukur jumlah radiasi dalam selang energi tertentu. Sebagai contoh, dua jenis zat radioaktif yang berbeda akan memancarkan radiasi dengan tingkat energi yang berbeda sehingga bila ingin
mengukur aktivitas salah satu zat radioaktif tersebut maka diperlukan suatu sistem pencacah diferensial. Bila menggunakan pencacah integral maka aktivitas kedua zat radioaktif tersebut tidak dapat dibedakan. Konfigurasi sistem pencacah diferensial adalah sebagai berikut.
Gambar 6: Konfigurasi sistem pencacah diferensial
Detektor yang digunakan disini tidak boleh detektor GM karena tidak dapat
membedakan energi radiasi yang mengenainya. Detektor yang sering digunakan adalah detektor NaI(Tl) digunakan untuk pengukuran radiasi gamma dan detektor surface barrier digunakan untuk pengukuran radiasi alpha. Sebagaimana detektor yang lain, detektor sintilas i juga membutuhkan sumber tegangan tinggi ( HV). Penentuan tegangan kerja detektor sintilasi adalah dengan cara mencari perbandingan cacahan sumber terhadap cacahan latar b elakang yang terbaik.
k adalah faktor pembanding, R s adalah laju cacahan yang berasal sumber radiasi (laju cacah total dikurangi dengan laju cacah latar belakang) sedang R b adalah laju cacahan yang berasal dari latar belakang (tanpa sumber). Berbeda dengan detektor GM, detektor sintilasi menghasilkan pulsa listrik yang relatif sangat kecil, dalam orde mVolt. Oleh karena itu diperlukan peralatan untuk membentuk dan memperkuat pulsa tersebut yaitu penguat (amplifier). Pulsa listrik yang dihasilkan oleh detektor biasanya berbentuk pulsa eksponensial yang sangat cepat rise-time nya dan sangat lambat fall-time nya. Sangatlah sukar untuk mendeteksi atau mengukur tinggi pulsa yang berbentuk eksponensial ini. Amplifier mempunyai fungsi utama untuk mengubah pulsa
eksponensial menjadi pulsa Gaussian dan memperkuatnya, bila diperlukan, agar mempunyai tinggi dengan orde Volt.
Pulsa listrik yang dihasilkan oleh detektor biasanya berbentuk pulsa eksponensial yang sangat cepat rise-time nya dan sangat lambat fall-time nya. Sangatlah sukar untuk mendeteksi atau mengukur tinggi pulsa yang berbentuk eksponensial ini. Amplifier mempunyai fungsi utama untuk mengubah pulsa eksponensial menjadi pulsa Gaussian dan memperkuatnya, bila diperlukan, agar mempunyai tinggi dengan orde Volt.
Gambar 7: Bentuk pulsa eksponensial dan Gaussian
Peralatan selanjutnya adalah diskriminator yang merupakan ciri dari sebuah pencacah diferensial karena alat ini yang berfungsi untuk menyaring apakah suatu pulsa listrik keluaran amplifier diteruskan ke counter atau tidak. Diskriminator mempunyai fasilitas batas atas dan batas bawah. Pulsa-pulsa yang lebih tinggi dari batas bawah tetapi lebih rendah dari batas atas saj a yang akan diteruskan ke counter untuk dicacah.
Gambar 8. Diskriminasi pulsa pada diskriminator
Dua rangkaian terakhir dalam sistem pencacah diferensial adalah counter dan timer yang berfungsi sebagaimana dalam sistem pencacah integral. Sistem pencacah diferensial digunakan untuk mengukur radiasi yang dipancarkan oleh sumber radiasi alpha atau gamma. Energi radiasi alpha dan gamma bersifat diskrit, artinya mempunyai nila i atau tingkat energi tertentu. Misalnya isotop Cs-137 memancarkan radiasi gamma dengan tingkat energi 662 keV atau isotop Am241 yang memancarkan radiasi alpha dengan tingkat energi 5,48 MeV.
2.2.3
Sistem Spektroskopi
Sistem spektroskopi sebenarnya juga melakukan pencacahan sebagaimana sistem pencacah diferensial akan tetapi dengan selang energi yang sangat sempit sehingga dapat dikatakan melakukan pencacahan (jumlah radiasi) pada setiap “tingkat” energi. Hasil pencacahan tersebut ditampilkan sebagai suatu grafik antara jumlah radiasi (sumbu Y) terhadap energi radiasi (sumbu X) yang sering disebut sebagai spektrum radiasi, seperti contoh pada gambar 3 sebelum ini. Memang suatu spektrum radiasi dapat saja diperoleh menggunakan suatu sistem pencacah diferensial dengan mode SCA (single channel analyzer), sebagaimana dilakukan pada era sebelum tahun 70 an. Saat ini, atau setelah ditemukannya teknologi ADC (analog to digital converter), sistem spektroskopi sudah tidak lagi memakai mode SCA melainkan menggunakan peralatan yang disebut sebagai MCA (multi channel analyzer).
Gambar 9. Konfigurasi sistem spektroskopi
Seperti halnya pada sistem pencacah diferensial, detektor yang digunakan disini tidak boleh detektor GM. Detektor yang terbaik untuk keperluan ini adalah detektor semikonduktor karena mempunyai noise yang lebih kecil (low noise) dibandingkan detektor yang lain, sehingga lebih teliti dalam membedakan energi radiasi. Sebagai contoh detektor yang digunakan untuk radiasi gamma adalah detektor HPGe sedangkan untuk radiasi sinar-X adalah detektor SiLi atau LEGe. Sebagaimana detektor yang lain, detektor yang digunakan disini juga membutuhkan sumber tegangan tinggi ( HV). Penentuan tegangan kerja detektor untuk sistem spektroskopi adalah dengan cara mencari tegangan kerja yang dapat menghasilkan nilai resolusi terbaik. Pre amplifier mutlak dibutuhkan dalam sistem spektroskopi karena pulsa yang dihasilkan detektor sangat lemah. Sedang amplifier yang digunakan pada sistem spektroskopi mempunyai beberapa fasilitas tambahan dibandingkan dengan spektroskopi yang digunakan pada sistem pencacah diferensial, diantaranya shaping time, base line restorer dan pile up rejection. MCA merupakan alat yang menerapkan teknologi relatif baru. Bagian utama dari suatu MCA adalah ADC (analog to digital conerter) yang berfungsi untuk menentukan tinggi pulsa dari setiap pulsa listrik (sinyal analog) yang memasukinya dan mengubahnya menjadi bilangan biner (sinyal digital). Bilangan biner tersebut akan diteruskan ke bagian memory yang akan menyimpan jumlah dari masingmasing bilangan biner yang dihasilkan ADC. Isi dari memory akan ditampilkan pada layar berupa spektrum radiasi. Sistem spektroskopi digunakan untuk pengukuran yang bersifat analisis baik kualitatif maupun kuantitatif, karena untuk keperluan ini harus berdasarkan spektrum radiasi yang dipancarkan oleh sampel yang dianalisis. Salah satu aplikasi yang paling banyak adalah untuk menganalisis jenis dan kadar unsur yang terkandung di dalam suatu bahan.
2.3Komponen Sistem Pencacah Nuklir Sinyal listrik yang dihasilkan oleh detektor nuklir perlu diproses lebih lanjut agar dapat diamati oleh manusia misalnya ditampilkan melalui suatu peraga, suara atau
bahkan fasilitas pengolah sinyal yang lebih canggih. Peralatan yang diperlukan untuk melengkapi detektor guna membentuk suatau sistem pencacah nuklir disebut sebagai peralatan penunjang. Sistem pencacah nuklir setidaknya harus memiliki peralatan penunjang yang terdiri dari blok penyedia daya tegangan tinggi arus searah (HVDC), blok penguat awal ( preamplifier ), blok penguat linier (amplifier ), blok diskriminator atau Single Channel Analyzer (SCA) dan blok pencacah (counter dan timer ) untuk memproses pulsa listrik dari detektor nuklir. Peralatan penunjang yang dihasilkan harus bersifat linier, artinya setiap informasi yang dihasilkan oleh peralatan penunjang baik jumlah pulsa maupun tinggi pulsa harus sebanding dengan informasi yang diterimanya dari detektor. Linieritas merupakan parameter yang sangat mempengaruhi unjuk kerja dari suatu sistem pencacah nuklir.
2.3.1
Penyedia Daya Arus Searah (HVDC)
Penggunaan sistem HVDC pada sistem pencacah nuklir sangatlah penting karena sistem ini dibutuhkan pada proses pendeteksian radiasi yang memasuki detektor nuklir. Sistem HVDC pada sistem Pencacah nuklir sangat menentukan kualitas pulsa listrik yang dihasilkan oleh detektor. Keunggulan Sistem ini antara lain selain lebih hemat biaya juga tidak terdapat skin effect pada transmisi tegangan DC. Sistem HVDC untuk setiap jenis detektor nuklir memiliki kualifikasi yang bebeda satu sama lain.. Vin
Proses Pelipatan Tegangan
Vout
Umpan Balik Pembagi Tegangan (Vref) Gambar 10. Diagram Kendali Penyedia Daya Tegangan Tinggi Arus Searah ( HVDC). Mula-mula masukan tegangan rendah (Vin) dinaikkan melalui proses pelipatan tegangan menjadi keluaran tegangan tinggi (Vout). Dari keluaran tegangan tinggi diturunkan melalui pembagi tegangan menjadi tegangan pembanding (Vref)umpan balik untuk dibandingkan dengan tegangan masukan (Vin). Jika Vin >
Vref, maka proses pelipat tegangan terus berlangsung sehingga Vout naik. Dengan naikknya Vout maka Vref akan naik pula. Suatu saat Vin akan sama dengan Vref (Vin = Vref) yang menyebabkan proses pelipat tegangan berhenti. Dengan berhentinya proses tersebut, maka Vout akan berangsur-angsur turun dan juga menyebabkan nilai Vref juga ikut turun. Akibatnya Vin > Vref, maka proses pelipat tegangan kembali berlangsung. Dengan berlangsungnya proses yang berulang-ulang ini mengakibatkan keluaran tegangan tinggi (Vout) menjadi stabil bergantung dari masukan Vin walaupun keluaran tegangan tinggi diberi beban. Berdasarkan proses terbentuknya tegangan tinggi, sistem penyedia daya tegangan tinggi arus searah (HVDC) dibagi menjadi 2 tipe, yaitu: a. HVDC Tipe Driven
Rangkaian sistem HVDC jenis ini diperlihatkan pada gambar 11. Rangkaian ini mempunyai komponen utama yaitu oscilator, flip-flop, transistor, transformator, dioda, kapasitor dan komparator.
Gambar 11. Rangkaian HVDC Tipe Driven. Rangkaian oscilator digunakan untuk membangkitkan gelombang kotak dengan frekuensi tertentu. Selanjutnya rangkaian oscilator ini diikuti rangkaian flip-flop untuk menghasilkan pulsa yang melengkapi siklus kerj a 50%, sehingga menghasillkan pulsa push pull dengan beda fase 180 o untuk menyulut transistor T1 dan T2 secara bergantian. Hal ini menyebabkan timbulnya tegangan bolak balik pada kumparan primer transformator dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi oscilatornya. Selanjutnya terjadi transfer daya ke kumparan sekunder tranformator, sehingga tegangan sekunder transformator akan naik sesuai dengan jumlah perbandingan belitannya. Tegangan sekunder tersebut selanjutnya disearahkan oelh dioda.
Untuk mengatasi tahanan isolasi dari transformator, maka tegangan yang diijinkan pada kumparan sekunder transformator maksimal bernilai 500 volt. Selanjutnya tegangan dinaikkan dengan menggunakan rangkaian penyearah Grainacher (doubler multiplier ). Rangkaian Grainacher ini merupakan pelipat tegangan menggunakan dioda dan kapasitor tegangan tinggi. Output sistem HVDC selanjutnya diumpan balikkan melalui pembagi tegangan (divider ) yang dibandingkan dengan nilai tegangan setting (HV setting ). Sehingga output dari sistem HVDC ini akan stabil sesuai perbandingan tegangan pada resistor 2 (R 2) dan tegangan pada resistor 2 ditambah resistor 1 (R 2+R 1) dimana tegangan pada R 2 mendekati tegangan HV setting pada R 4 dan tegangan pada R 2+R 1 merupakan tegangan output sistem HVDC.
b. HVDC Tipe Self Oscilating
Rangkaian sistem HVDC tipe self oscilating diperlihatkan pada gambar 12. Rangkaian ini menggunakan gulungan tambahan pada transformator untuk menghasilkan umpan balik yang positif sehingga kedua transistor T1 dan T2 merupakan rangkaian switching untuk menghasilkan tegangan bolak-balik. Rangkaian jenis ini jarang digunakan karena frekuensi sangat bergantung pada komponen resistor (R), induktor (L) dan kapasitor (C).
Gambar 12. Rangkaian HVDC Tipe Self Oscilating. Pada sistem HVDC, sebenarnya bagian yang paling berkontribusi untuk membuat tegangan tinggi arus searah adalah terdapat pada rangkaian pelipat dan penyearah Grainacher.
Rangkaian
ini
ada
karena
untuk
menghindari masalah tahanan isolasi transformator yang hanya terbatas pada
tegangan 500 volt. Rangkaian Grainacher merupakan pelipat ganda tegangan yang berfungsi sebagai pengali untuk meningkatkan tegangan. Output tegangan pada rangkaian Grainacher akan lebih rata dari pada penyearah satu tingkat (rangkaian Villiard). Komponen utama rangkaian Grainacher ini adalah dua buah dioda tegangan tinggi (D 1 dan D2) serta dua buah kapasitor tegangan tinggi (C 1 dan C2). Untuk menjelaskan prinsip kerja rangkaian Grainacher, rangkaian dibagi menjadi dua blok. Blok pertama merupakan rangkaian penyearah satu tingkat (rangkaian Villiard). Tegangan keluaran blok pertama yaitu tegangan pada titik b merupakan masukan ke rangkaian blok kedua. Dari gambar 13. terlihat bahwa tegangan di titik b bervariasi mulai dari nol sampai 2 Vmaks. Saat tegangan di titik b naik dari nol hingga mencapai 2 Vmaks, dioda D 2 akan melakukan penyearahan arus dan mengisi kapasitor C2, sehingga tegangan kapasitor C 2 (tegangan di titik c) naik mengikuti titik b sampai tegangan di kapasitor C 2 mencapai 2 Vmaks. Setelah tegangan di titik b mencapai puncaknya, kemudian menurun menuju nol, kapasitor C2 tidak dapat melepas muatannya ke b karena ditahan oleh dioda D2 (reverse bias), sehingga tegangan kapasitor C 2 akan membuang muatannya ke beban sehingga tegangannnya turun sedikit dibawah 2 Vmaks. Penurunan tegangan ini tergantung pada besarnya tahanan beban. Gelombang tegangan keluaran penyearah ini diperlihatkan pada gambar 13. Pada kondisi tanpa beban, tegangan keluaran penyearah ini adalah beda tegangan di titik nol dan titik c, yaitu Voc = 2 Vmaks. Pada kondisi dengan beban, tegangan keluaran penyearah ini akan berkurang sedikit dibawah 2 Vmaks.
Gambar 13. Bentuk Tegangan Keluaran Rangkaian Penyearah Grainacher .
Untuk lebih jelas mengenai bentuk fisik dari modul sistem penyedia tegangan tinggi arus searah (HVDC) yang digunakan dalam sistem pencacah nuklir dapat dilihat pada gambar 14.
Gambar 14. Bentuk Fisik Modul Sistem HVDC.
2.3.2
Penguat Awal (Pre-Amp)
Fungsi utama dari sistem penguat awal ( preamplifier ) adalah untuk menangkap sinyal yang dihasilkan detektor secara cepat sebelum sinyal tersebut dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Oleh karena itu biasanya penguat awal diletakkkan sedekat mungkin dengan detektor, bahkan ada yang menjadi satu bagian langsung detektor. Impedansi masukan dari penguat awal harus sangat besar agar tidak membebani detektor karena pulsa listrik yang dihasilkan detektor umumnya masih lemah. Pada tingkat masukan biasanya digunakan komponen jenis FET ( Field Effect Transistor ) yang mempunyai impedansi masukan sangat besar.
Berdarsarkan sifat dalam menangkap sinyal dari detektor, penguat awal dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu: a.
Penguat Awal Peka Tegangan (Voltage Sensitive)
Penguat awal jenis ini digunakan pada detektor yang menghasilkan jumlah muatan cukup besar sehingga tidak terlalu dipengaruhi oleh faktor kapasitansi penghubung, misalnya pada detektor GM dan detektor sintilasi. Konfigurasi penguat awal peka tegangan dapat dilihat pada gambar 15. Pada gambar dapat dilihat bahwa penguat awal peka tegangan memiliki penguatan sebesar A=Rf/Ri dan tegangan keluaran sebesar Vout = A.Vin.
Gambar 15. Konfigurasi Penguat Awal Peka Tegangan.
b.
Penguat Awal Peka Muatan ( Charge Sensitive)
Pada detektor yang tidak menghasilkan jumlah muatan cukup banyak, misal detektor jenis semikonduktor, faktor kapasitansi penghubung sangat berpengaruh sehingga harus menggunakan penguat jenis peka muatan. Penguat awal jenis ini akan menghasilkna pulsa listrik dengan tinggi teggangan sebanding dengan jumlah muatan pada masukannya. Konfigurasi penguat awal peka muatan dapat dilihat pada gambar 16.
Gambar 16. Konfigurasi Penguat Awal Peka Muatan.
Pada gambar dapat dilihat bahwa penguat awal peka muatan memiliki tegangan keluaran sebesar Vout = Q/C. Problem utama pada penguat awal peka muatan adalah terjadinya kejenuhan pada keluaran penguat awal karena muatan kapasitor Cf yang tidak cepat terbuang (discharge). Untuk mengatasi kejenuhan tersebut diperlukan umpan balik yang dapat men-discharge menjadi keadaan semula. Ada beberapa cara yang digunakan untuk keperluan ini yaitu dengan resistive feedback dan optical reset feedback . Penguat awal
menggunakan rangkaian resistive feedback , tegangan keluaran selalu terdischarge dengan konstanta waktu sebesar Rf x Cf, tetapi akan terjadi kerugian yaitu noise yang ditimbulkan oleh komponen resistor tersebut.
Gambar 17. Konfigurasi Penguat Awal Peka Muatan Dengan Resistive Feedback .
Konfigurasi penguat awal peka muatan dengan resistive feedback dapat dilihat pada gambar 17. Penguat awal dengan menggunakan optical reset feedback dapat mengurangi kerugian noise yang timbul dari penggunaan resistor. Jika keluaran penguat awal mencapai suatu level tertentu maka akan dihasilkan suatu pulsa untuk menyalakan LED, percikan cahaya yang timbul akan men-discharge FET dan Cf dalam orde waktu 5-20 mikrodetik. Noise pada penguat awal jenis ini jauh lebih kecil dibandingkan dengan resistive feedback , akan tetapi selalu dihasilkan pulsa negatif yang cukup besar pada penguat. Penguata awal peka muatan optical reset feedback biasanya digunakan untuk sistem yang memebutuhkan resolusi sangat t inggi seperti sistem spektroskopi sinar X yang menggunakan detektor semikonduktor seperti detektor Si(Li).
c.
Penguat Awal Peka Arus (Current Sensitive)
Penguat awal peka arus baisanya digunakan pada pengukuran yang memerlukan pembentukan pulsa secara cepat pada teknik pengukuran koinsiden atau antikoinsiden. Salah satu pemakaiannya adalah pada pengukuran koinsiden menggunakan dau buah detektor sintilasi cair. Penguat awal jenis ini juga dipakai pada detektor tipe kamar ionisisa (ionization
chamber ) untuk pengukuran cacah radiasi energi tunggal, arus
keluaran
detektor sebanding dengan jumlah laju cacah kemudian arus dikonversi menjadi tegangan. Untuk lebih jelas mengenai bentuk fisik dari modul penguat awal dapat dilihat pada gambar 18.
Gambar 18. Bentuk Fisik Modul Penguat Awal .
2.3.3
Penguat Linier
Pulsa keluaran dari penguat awal pada umumnya berkisaran antara orde miliVolt sampai dengan 1 Volt. Agar dapat diproses untuk dianalisa maka pulsa tersebut perlu diperkuat dan perangkat untuk memproses pulsa listrik yang dihasilkan detektor memerlukan persyaratan dengan tinggi pulsa maksimal 10 Volt, lebar pulsa maksimum 10 µS dan mempunyai “band width” 100 kHz, INL ≤ 0,05 % serta mempunyai angka perbandingan “signal to noise ratio” yang besar (S/N besar). Oleh karena itu dibutuhkan modul penguat linier ( amplifier ) yang mempunyai fungsi sebagai penguat pulsa hasil keluaran penguat awal dan membentuk pulsa keluaran ( pulse shaping ) sehingga berbentuk Gausian. Pulsa yang dihasilkan penguat awal mempunyai waktu naik ( rise time) yang sangat cepat dan waktu turun (decay time) yang sangat panjang bahkan ada yang memiliki pulsa keluaran yang berbentuk anak tangga ( stair case) seperti pada penguat awal optical/ transistor reset feedback . Hal ini tidak sesuai untuk pengukuran analisa tinggi pulsa, ini menyebabakan pulsa berikutnya akan berada diatas ekor pulsa sebelumnya sehingga akan nampak lebih tinggi dari pulsa sebenarnya. Untuk lebih jelas mengenai blok diagram rangkaian pembentuk pulsa ( pulse shaping ) dari sistem penguat linier (amplifier ) dapat dilihat gambar 19.
Gambar 19. Blok Diagram Rangkaian Pembentuk Pulsa ( Pulse Shaping ).
Untuk membentuk pulsa Gaussian pada keluaran amplifier prinsipnya diperoleh dengan melambatkan rise time dengan rangkaian
integral dan
mempercepat decay time dengan rangkaian differential . Adapun prinsip dasar pembentukan pulsa tersebut sebagai berikut : 1. Rangkaian I ntegr ator (RC) Rangkaian RC merupakan rangkaian integrator yang berfungsi untuk melambatkan waktu naik pulsa ( rise time) yang tadinya pulsa naik dengan fast rise time dilambatkan dengan rangkaian integrator . Gambar dari rangkaian integrator dapat dilihat pada gambar 20.
Gambar 20. Rangkaian Integrator .
2. Rangkaian Differentiator ( CR )
Rangkaian CR merupakan rangkaian differentiator yang berfungsi untuk mempercepat waktu turun pulsa (decay time), yang tadinya pulsa dengan decay
time lambat dipercepat dengan rangkaian differentiator .
Gambar dari rangkaian differentiator dapat dilihat pada gambar 21.
Gambar 21. Rangkaian differentiator .
Untuk menjalankan fungsinya sebagai pembentuk pulsa Gausian, modul penguat linier (amplifier ) pada sistem pencacah nuklir umumnya memiliki fasilitas sebagai berikut.
a. F asilitas Pole Zero Cancellation (PZC) Pole zero cancellation adalah rangkaian yang berfungsi untuk menghilangkan atau menekan pulsa yang berada dibawah level ground (under shoot ) agar dapat mempunyai tingkat akurasi yang tinggi. Ilustrasi pulsa undershoot sebelum dan setelah dimasukkan ke rangkaian pole zero cancellation ditunjukan pada gambar 22.
Gambar 22. Rangkaian differentiator Pada Pole Zero Cancellation.
b. Fasilitas Pengaturan Penguatan Tinggi Pulsa ( Gain Control) Fasilitas pengatur penguatan ( gain control ) berfungsi untuk mengatur tinggi rendahnya pulsa listrik yang dihasilkan oleh penguat linier. Sebagai standar Nuclear Instruemnt Module (NIM) tinggi pulsa maksimum yang dapat diolah pada proses pencacah nuklir adalah 10 Volt. Faktor penguatan disini sangat mempengaruhi linieritas sistem yaitu antara energi radiasi yang memasuki detektor dan tinggi pulsa analog yang dihasilkan. Apabila linieritas penguatan kurang baik maka amplifier ini tidak dapat digunakan untuk keperluan spektroskopi.
c. Fasilitas Base Line Restorer (BLR) Base line restorer adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengembalikan garis dasar dari pulsa ke level nol. Pada penguat linier, meskipun pulsa sudah melalui rangkaian
differensiator (clipping ),
seharusnya komponen DC sari sinyal masukan sudah terbuang. Akan tetapi, masih terdapat komponen DC yang lolos. Untuk cacah radiasi yang cukup tinggi intensitasnya maka pulsa yang masuk juga akan semakin banyak dan komponen DC yang lolos ini juga semakin besar (negatif), sehingga tinggi pulsa berikutnya akan mengalami perubahan. Fasilitas base line restorer digunakan unutk mengatasi masalah tersebut sehingga sampai dengan intensitas pulsa yang tinggi level DC tetap berada pada nilai nol.
d. Fasilitas Pi le Up Rejectin (PUR) Pulsa yang keluar dari penguat awal ke detektor harus dibuat sedekat mungkin agar dapat memisahkan dua puncak yang berdekatan. Bila hal ini tidak dilakukan maka dapat terjadi adanya pengaruh pile up atau terjadinya penumpukan pulsa pada bagian penurunan eksponensial yang belum mencapai sumbu dasarnya oleh pulsa yang berdekatan. Gejala ini akan memberikan dampak menimbulkan kesalahan dalam analisa dari pulsa tersebut. Pemendekan konstanta waktu penurunan pulsa ini dilakukan dengan differensiasi seperti ditunjukkan pada gambar 23.
Gambar 23. Prinsip Kerja Pile Up Rejection.
Untuk lebih jelas mengenai bentuk fisik dari modul penguat linier dapat dilihat pada gambar 24.
Gambar 24. Bentuk Fisik Modul Penguat Linier.
2.3.4
Diskriminator
Fungsi utama diskriminator adalah untuk memilih atau menyaring pulsa listrik berdasarkan tingginya (tegangan). Keluaran diskriminator selalu berbentuk pulsa logik setinggi 5 Volt. Blok diagram dari suatu diskriminator ditunjukkan pada gambar 25.
Gambar 25. Blok Digram Diskriminator.
Rangkaian diskriminator atas (upper discriminator ) akan menghasilkan pulsa logika bila pulsa masukannya lebih rendah dari batas atas (UL) sedang diskriminator bawah (lower discriminator ) akan menghasilkan pulsa logik bila pulsa masukannya lebih tinggi dari batas bawahnya (LL). Nilai batas atas dan batas bawah tersebut
harus ditentukan oleh operator. Rangkaian pengendali
logika berfungsi untuk menentukan apakah akan menghasilkan pulsa logika atau tidak, berdasarkan dua informasi masukan dari dua blok diskriminator dan kriteria diskriminator yang dipilih oleh operator. Suatu diskriminator biasanya mempunyai tiga kriteria (mode) penyaringan yaitu secara inte gral, normal dan window. a. Kriteria Integral
Pada kriteria integral, pulsa listrik disaring berdasarkan suatu batas bawah yang dapat diatur dari 0 sampai dengan 10 Volt. Pulsa logik akan dihasilkan apabila pulsa listrik yang memasukinya lebih tinggi dari batas bawahnya sedangkan pulsa listrik yang lebih rendah tidak diteruskan. Untuk lebih jelas mengenai cara kerja kriteria integral dapat dilihat pada gambar 26.
Gambar 26. Proses Penyaringan Pulsa Pada Kriteria Integral.
Penggunaan diskriminator pada kriteria integral adalah untuk menentukan gross activity yaitu digunakan saat ingin menentukan aktivitas radiasi tanpa memperhatikan energi radiasinya. Dalam keperluan ini, batas bawah digunakan untuk menyaring pulsa- pulsa gangguan (noise) yang disebabkan oleh komponen yang kurang baik di dalam rangkaian elektronik.
b. Kriteria Normal
Pada kriteria normal atau sering disebut kriteria diferensial, pulsa listrik disaring berdasarkan suatu batas bawah dan batas atas yang dapat diatur dari 0 sampai 10 Volt. Pulsa logika akan dihasilkan bila pulsa listrik yang memasukinya lebih tinggi dari batas bawah tetapi masih lebih rendah dari batas atasnya. Pada kriteria normal, diskriminator digunakan untuk mencacah radiasi pada tingkat energi
tertentu
yaitu
pencacahan
diferensial. Hal ini sangat mengurangi pengaruh latar belakang karena pulsa yang dicacah hanya yang mempunyai tinggi sesuai dengan energi yang diinginkan. Untuk lebih jelas mengenai cara kerja kriteria normal dapat dilihat pada gambar 27.
Gambar 27. Proses Penyaringan Pulsa Pada Kriteria Normal.
c. Kriteria Window Pada kriteria window atau SCA (Single Channel Analyzer ), diskriminator bekerja seperti pada kriteria normal, perbedaannya batas atas pada kriteria ini relatif terhadap batas bawah sebesar window yang dapat diatur antara 0 sampai 1 Volt. Pulsa logika akan dihasilkan bila tinggi pulsa listrik yang masuk berada di antara batas bawah dan batas atas.Kriteria window atau SCA digunakan untuk memperoleh spektrum energi radiasi (spektroskopi). Bila dilakukan pancacahan untuk setiap ketinggian batas bawah dengan window tertentu maka distribusi cacahan untuk setiap tingkat energi akan diketahui yang akan menyerupai suatu spektrum energi radiasi. Untuk lebih jelas mengenai spektrum distribusi energi dapat dilihat pada gambar 28.
Gambar 28. Spektrum Distribusi Energi Menggunakan Kriteria Window.
Pada spektrum distribusi energi terlihat bahwa energi radiasi yang dideteksi oleh sistem pencacah tidak hanya energi puncaknya ( peak ) saja akan tetapi energi yang lainpun ikut terdeteksi. Oleh karena itu, untuk memperoleh hasil pengukuran yang lebih baik, pencacahan dilakukan han ya pada daerah energi puncaknya saja yaitu dengan mengatur batas bawah dan batas atas diskriminator dengan kriteria normal atau window pada daerah yang membatasi daerah puncaknya. Pada saat ini SCA sudah jarang dipergunakan lagi dalam masalah spektroskopi karena telah digantikan dengan peralatan yang lebih baik yaitu MCA ( Multy Channel Analyzer ), dengan sistem pengolah sinyal digital
(digital signal processing ).
Pengaturan batas bawah, batas atas maupun window telah menggunakan komponen DAC. Untuk lebih jelas mengenai bentuk fisik dari modul diksriminator atau SCA dapat dilihat pada gambar 29.
Gambar 29. Bentuk Fisik Modul Diskriminator / SCA.
2.3.5
Pencacah (Counter)
Rangkaian timer/counter berfungsi untuk mencacah (menghitung jumlah) pulsa listrik yang datang pada bagian masukannya. Proses pencacahan dapat dilakukan secara manual maupun otomatis. Proses pencacahan secara manual dilakukan dengan menekan tombol start dan diakhiri dengan menekan tombol stop. Sedangkan proses pencacahan secara otomatis, selang waktu pencacahan ditentukan oleh rangkaian timer . Proses pencacahan juga ditentukan oleh gate. Jika gate tidak dihubungkan diberi tegangan DC pada nilai tertentu maka proses pencacahan akan dilaksanakan. Namum jika tegangan pada gate lebih rendah dari nilai tertentu tersebut maka proses pencacahan tidak akan dilaksanakan (inhibit ). Rangkaian timer berfungsi untuk memberikan sinyal ke rangkaian counter untuk memulai atau menghentikan proses pencacahan pulsa listrik yang dating pada rangkaian counter . Selang waktu antara awal dan akhir proses pencacahan telah ditentukan sebelumnya. a. Konfigurasi Rangkaian Timer/Counter
Rangkaian Counter merupakan bagian dari peralatan penunjang sistem pencacah radiasi. Rangkaian ini berfungsi untuk menginformasikan hasil pencacahna untuk selang waktu tertentu. Rangkaian ini dapat digunakan untuk pencacah integral dan diferensial. 1. Konfigurasi
Rangkaian
Timer/Counter
Pada
Sistem
Pencacah Integral
Pencacahan secara integral merupakan suatu cara untuk mengukur jumlah (kuantitas) radiasi yang memasuki detektor tanpa memperhatikan tingkat energi radiasinya ( gross activity). Sistem pencacah akan menampilkan suatu nilai yang sebanding dengan kuantitas radiasi yang memasuki detektor. Pada sistem pencacah integral masukan dari rangkaian counter dihubungkan dengan keluaran dari rangkaian inverter . Pulsa listrik yang dihasilkan rangkaian inverter sudah cukup besar (dalam orde Volt) sehingga dapat langsung diproses oleh rangkaiana counter . Konfigurasi
rangkaian timer/counter pada sistem pencacah integral dapat dilihat pada gambar 30.
Gambar 30. Konfigurasi Rangkaian Timer/Counter Pada Sistem Pencacah Integral.
2. Konfigurasi Rangkaian Timer/Counter Pada Sistem Pencacah Diferensial
Setiap jenis zat radioaktif akan memancarkan radiasi dengan tingkat energi yang tertentu. Sistem pencacah integral tidak dapat membedakan aktivitas dari zat radioaktif yang berbeda sehingga untuk mengukur jumlah radiasi pada selang energi tertentu digunakan sistem pencacah diferensial. Pada sistem pencacah diferensial masukan dari rangkaian counter dihubungkan dengan keluaran dari rangkaain diskriminator. Rangkaian diskriminator merupakan ciri dari sebuah pencacah diferensial. Rangkaian ini berfungsi untuk menyaring apakah suatu pulsa listrik keluaran amplifier diteruskan ke counter atau tidak. Diskriminator mempunyai fasilitas batas atas dan batas bawah. Pulsa-pulsa yang lebih tinggi dari batas bawah tetapi lebih rendah dari batas atas saja
yang akan diteruskan ke rangkaian
counter untuk dicacah. Konfigurasi rangkaian timer/counter pada sistem pencacah diferensial dapat dilihat pada gambar 31.
Gambar 31. Konfigurasi Rangkaian Timer/Counter Pada Sistem Pencacah Diferensial.
b. Fasilitas Dasar Rangkaian Timer/Counter Rangkaian timer/counter yang ada di pasaran tersedia dalam berbagai variasi. Ada rangkaian timer/counter yang merupakan suatu kesatuan atau terpisah antara rangkaian timer dan rangkaian counter . Pada rangkaian timer/counter terpisah, konektor inteval (pada rangkaian timer ) dihubungkan ke gate pada rangkaian counter . Hal ini menyebabkan rangkaian timer dapat berfungsi sebagia pengatur selang waktu proses pencacahan pada rangkaian counter . Pada rangkaian timer/counter yang merupakan satu kesatuan hal ini tidak diperlukan, gate dapat dibiarkan tidak terhubung. Namum gate dapat pula dihubungkan dengan pengatur waktu pencacahan dari luar. Pada rangkaian timer/counter terdapat tombol start /count untuk memulai proses pencacahan. Untuk menghentikan proses pencacahan dapat dilakukan dengan menekan tombol stop. Selain itu juga terdapat tombol reset untuk menghapus nilai hasil pencacahan. Pengaturan selang waktu dilakukan dengan pengaturan nilai timer dan time base. Selang waktu proses pencacahan merupakan perkalian dari timer dan nilai time base. Fasilitas dwell memungkinkan proses pencacahan dilakukan secara berulang untuk selang waktu yang telah ditentukan, pengaturan dwell menetukan selang waktu antara pengulangan proses pencacahan. Jika dwell dimatikan maka proses pencacahan hanya dilakukan satu kali proses pencacahan untuk suatu selang waktu. Untuk lebih jelas mengenai bentuk fisik dari modul timer/counter dapat dilihar pada gambar 32.
(a)
(b)
Gambar 32. Bentuk Fisik Modul Counter/Timer (a) Terintegrasi (b) Terpisa
2.4
Multi-Channel Analyzer Sistem Multy Channel Analyzer (MCA) atau yang sering disebut sistem spektroskopi sebenarnya juga melakukan pencacahan sebagaimana sistem pencacah nuklir menggunakan diskriminator atau SCA. Akan tetapi, sistem MCA melakukan
pencacahan jumlah radiasi pada setiap tingkat energi dengan selang energi yang sangat sempit. Hasil pencacahan tersebut ditampilkan sebagai suatu grafik antara jumlah radiasi (sumbu Y) terhadap energi radiasi (sumbu X) yang sering disebut sebagai spektrum radiasi seperti pada gambar 33.
Gambar 33. Spektrum Radiasi Pada MCA.
Spektrum radiasi ini juga bisa diperoleh menggunakan suatu sistem pencacah nuklir dengan menggunakan SCA. Akan tetapi setel ah ditemukannya teknologi ADC ( Analog to Digital Converter ), sistem spektroskopi saat ini sudah tidak lagi memakai SCA melainkan menggunakan peralatan yang disebut sebagai MCA ( Multy Channel Analyzer ). Seperti halnya pada sistem pencacah diferensial, detektor yang digunakan disini tidak boleh detektor Geiger Muller. Detektor yang terbaik untuk keperluan ini adalah detektor semikonduktor karena memiliki noise yang lebih kecil ( low noise) dibandingkan detektor yang lain, sehingga lebih teliti dalam membedakan energi radiasi. Detektor yang digunakan pada sistem MCA juga membutuhkan sumber tegangan tinggi (HV). Penentuan tegangan kerja detektor untuk sistem spektroskopi adalah dengan cara mencari tegangan kerja yang dapat menghasilkan resolusi terbaik. Modul penguat awal ( pre-amplifier ) dan penguat linier (amplifier ) juga mutlak dibutuhkan dalam sistem spektroskopi karena pulsa yang dihasilkan setektor sangat lemah. MCA merupakan alat yang menerapkan teknologi relatif baru. Bagian uatama dari suatu MCA adalah ADC ( Analog to Digital Converter ) yang berfungsi untuk menentukan tinggi pulsa dari setiap pulsa listrik (sinyal analog) yang memasukinya dan mengubahnya menjadi bagian biner (sinyal digital). Bilangan biner tersebut akan diteruskan ke bagian memori yang akan menyimpan jumlah dari masing-masing bilangan biner yang dihasilkan ADC. Isi dari memori akan ditampilkan pada layar berupa spektrum radiasi. MCA digunakan untuk pengukuran yang bersifat analisis baik kualitatif maupun kuantitatif, karena untuk keperluan ini harus berdasarkan spektrum radiasi yang dipancarkan oleh sampel yang dianalisis. Salah satu aplikasi yang paling banyak adalah untuk menganalisis jenis dan kadar unsur yang terkandung didalam suatu bahan. Untuk lebih jelas menganai sistem MCA dapat dilihat pada gambar 34.
Gambar 34. Sistem Multy Channel Analyzer
BAB 3 PENUTUP
3.1Kesimpulan 1. Sistem penacacah nuklir dibedakan menjadi pencacah integral dan pencacah diferensial, dimana sistem pencacah integral tidak memperdulikan energi radiasi yang datang sedang sistem pencacah diferensial hanya mengukur radiasi yang mempunyai energi tertentu saja. 2. Peralatan penunjang sistem pencacah nuklir terdiri atas blok penyedia daya tegangan tinggi (HVDC), blok penguat awal ( pre-amp), blok penguat linier (amplifier ), blok diskriminator (SCA) dan blok pencacah ( counter dan timer ) serta terdapat sistem Multi Channel Analizer (MCA) atau yang sering disebut sistem spektroskopi yang melakukan pencacahan jumlah radiasi pada setiap tingkat energi dengan selang energi yang sangat sempit.
3.2 Saran
Dalam makalah ini masih banyak kekurangan sehingga diperlukan kritik serta masukan yang dapat membangun demi tercapainya tujuan dari penulisan makalah ini.
