Spektrometer Gamma

Spektrometer gamma adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk melakukan analisis zat radioaktif yang memancarkan radiasi gamma. Setiap radionuklida mempunyai tenaga yang berbeda dan tertentu dan bersifat spesifik. Hal ini digunakan sebagai dasar dalam analisis secara kualitatif. Analisis secara kuantitatif dilakukan berdasarkan nilai cacahan dari spektrum yang dipancarkan.

Sebelum digunakan dalam pengukuran, terlebih dahulu sistem spektrometer gamma dikalibrasi dengan sumber standar untuk menentukan hubungan antara nomor salur dan energi gamma (keV), secara umum hubungan antara nomor salur dengan energi gamma merupakan hubungan yang linier dan dapat ditentukan dengan persamaan 

Y= a+bx

dengan : Y adalah energi gamma (keV), a dan b adalah bilangan konstanta linier, dan X adalah nomor salur (channel). Efisiensi tiap-tiap energi gamma mempunyai nilai tertentu dan untuk menghitung efisiensi tiap-tiap energi digunakan persamaan

ε_γ = ( N_s – N_bg )/(A_t p_γ)

dimana: ε_γadalah efisiensi pada energi gamma teramati (%), N_s adalah laju cacah standar (cacah per waktu), N_BG adalah laju cacah latar (cacah per waktu), A_t adalah aktivitas pada saat pengukuran (Bq), dan Ρ_γadalah limpahan (yield) energi gamma tertentu (%).

Spektrometer gamma mempunyai batas kemampuan pengukuran pada laju cacah yang rendah. Untuk itu perlu perlu diketahui batas kemampuan pengukuran suatu detektor atau berapa deteksi minimum yang bisa dicapai oleh detektor nuklir. Harga batas deteksi terendah atau kemampuan deteksi minimum (Minimum detectable activity) suatu detektor dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

MDA = k² + 2CDL = 2,71 + 4,653σ_B

dimana k merupakan konstanta dengan nilai tertentu (k=1,645 untuk selang kepercayaan 95%), CDL(critical detection limit) adalah batas deteksi kritis yang nilainya sama dengan 2,326σ_B dan  σ_B merupakan standar deviasi dari pencacahan tanpa menggunakan sampel radioaktif (Tsoulfanidis, 1995).

Agar dapat mengidentifikasi isotop radioaktif, spektrometer gamma dilengkapi dengan suatu perangkat lunak untuk kalibrasi dan mencocokkan puncak-puncak energi foton (photopeak) dengan suatu pustaka data nuklir. Untuk memahami puncak-puncak energi spektrum maka dibutuhkan pengetahuan tentang interaksi radiasi sinar gamma dengan materi.

Untuk memeriksa radiasi gamma dibutuhkan alat yang disebut spektrometer yang terdiri dari detektor radiasi gamma, rangkaian elektronika penunjang, dan alat yang disebut multichannel pulse-height analyzer (MCA). Rangkaian elektronika, catu daya tegangan tinggi dan rangkaian MCA kini telah dibuat secara terintegrasi dan onboard pada slot komputer PC. Dengan perangkat lunak khusus, komputer PC dapat berfungsi sebagai MCA dengan kemampuan pengolahan dan analisis yang lebih baik.

Gambar  : Perangkat-perangkat elektronik yang dipakai pada sistem spektrometer gamma

Pencacahan menggunakan spektrometer gamma diawali dengan terjadinya interaksi radiasi dengan detektor. Detektor yang digunakan bisa berbentuk planar dan koaksial . Yang mempunyai bentuk planar biasanya hanyalah detektor Ge kemurnian tinggi, sedangkan detektor koaksial biasa merupakan detektor Ge kemurnian tinggi ataupun detektor Ge(Li) (Susetyo & Wisnu, 1988).

             Detektor koaksial mempunyai dua keunggulan dibadingkan detektor planar. Pertama, detektor koaksial dapat dibuat dalam volume yang relatif besar dan dengan demikian detektor itu mempunyai efisiensi yang tinggi. Kedua, detektor koaksial mempunyai kapasitansi yang tidak sebanding dengan luas detektor seperti yang berlaku pada detektor planar. Karena noise penguat awal adalah fungsi kapasitansi detektor maka detektor koaksial akan menghasilkan noise elektronik yang rendah.

            Untuk mengetahui penjelasan lebih detail tentang prinsip kerja serta pengambilan data menggunakan spektrometer Gamma, silahkan mendownload materinya disini.