Geiger Muller Counter

Pada tahun 1896 seorang ahli bernama Becquerel telah menemukan senyawa uranium yang memancarkan sinar tak tampak yang dapat menembus suatu bahan. Sinar tersebut dinamakan sinar radioaktif karena dapat memancarkan partikel alpha, betha, maupun gamma. Dengan pemancaran tersebut akan timbul sinar radioaktif yang lain, dan akan terjadi isotopnya.

Isotop dapat digolongkan dalam dua bagian yaitu:

a. Asal alam (nature elemen)

b. Buatan manusia (man mode elemen)

Proses peluruhan zat radioaktif sebenarnya adalah proses alami dari suatu zat radioaktif atau radioisotop dalam rangka keseimbangan menuju kepada energi dasarnya (ground state energy). Proses peluruhan zat radioaktif yang terjadi berkaitan erat dengan jenis radiasi nuklir dari suatu radioisotop. Untuk itu, perlu diketahui beberapa jenis radiasi yang mengikuti terjadinya proses peluruhan tersebut. Jenis radiasi yeng dimaksud sebenarnya ada 8 macam, namun yang akan dijelaskan hanya yang dalam proses peluruhannya menghasilkan elektron atau yang dapat menyebabkan ionisasi langsung saja, yaitu radiasi yang dipancarkan oleh radioisotop yang digunakan dalam baterai nuklir. Jenis radiasi tersebut adalah Radiasi Alpha (a)

Radiasi ini pada umumnya terjadi pada elemen berat, yaitu atom yang nomor massanya besar (mohon dilihat sistem periodik/tabel berkala) yang tenaga ikatnya rendah, yaitu tenaga ikat antara elektron dan inti atomya rendah. Radiasi Alpha pada umumnya diikuti juga oleh peluruhan radiasi Gamma. Atom yang mengalami peluruhan radiasi Alpha, nomor massanya akan berkurang 4 dan nomor atomnya berkurang 2, sehingga radiasi Alpha disamakan dengan pembentukan inti Helium yang bermuatan listrik 2 dan bermassa 4. Contoh peluruhan radiasi Alpha adalah peluruhan Plutonium menjadi Uranium yang reaksinya sebagai berikut:

₉₄Pu²³⁹––>₂He⁴ + ₉₂U²³⁵ (₂He⁴ = radiasi Alpha)

(http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener30.html)

Tidak semua inti meluruh pada saat yang sama, dan tidak ada yang menentukan, inti mana yang yang akan meluruh terlebih dahulu pada saat tertentu. Setiap inti dapat memiliki peluruhan yang sama, ada yang cepat dan ada yang lambat. Jumlah inti yang meluruh tiap satuan waktu tergantung pada jumlah inti radioaktif yang ada. Laju pengurangan inti atom tersebut yang belum meluruh dalam setiap waktu diberikan oleh persamaan:

Suatu unsur radioaktif akan memancarkan partikel radiasi kesegala arah secara acak. Jadi partikel radiasi yang memancar dari inti belum tentu masuk dalam detector dan belum tentu dapat tercatat dalam pencacah. Kalau diadakan pengamatan beberapa kali, jumlah cacahan untuk selang waktu tertentu, maka akan dihasilkan jumlah cacahan yang berbeda. Hal ini akan teramati dalam jumlah rata-rata cacahan :

Bila diambil harga m yang besar (tak hingga) maka N (jumlah rata-rata cacahan) mendekati harga N yang sebenarnya. Karena tidak mungkin mengambil harga m tak berhingga, maka m diambil harga yang memadai.

Pada tahun 1928, Geiger Muller, seorang peneliti dari Jerman Barat, membuat pencacah untuk mendeteksi radiasi , dan yang terbuat dari sebuah tabung yang tertutup pada kedua ujungnya. Bagian dindingnya dilapisi logam tipis yang berfumgsi sebagai anoda. Mula-mula tabung dibuat hampa udara, lalu dumasukkan gas dengan tekanan rendah. Tegangan antara anoda dan katoda diatur sesuai dengan jenis gas dan aktivitas unsur yang diukur.

Saat dipergunakan untuk pengukuran, tabung didekatkan pada unsur yang memancarkan partikel radioaktif sehingga partikel-partikel itu akan menembus jendela tipis pada salah satu ujung tabung dan masuk ke dalamnya. Partikel radioaktif ini lalu menmbuk atom-atom gas sehingga atom-atom gas akan mengeluarkan elektron-elektron. Elektron yang terlepas saat tumbukan ditarik ke anoda. Peristiwa ini berlangsung dalam waktu singkat.

Karena melepaskan elektron, atom-atom gas berubah menjadi ion-ion positif. Ion-ion ini kemudian tertarik kearah katoda. Perpindahan ini akan menimbulkan pulsa listrik dalam rangkaian pencacah Geiger Muller. Bila ada radiasi yang masuk kedalam tabung tersebut, maka terjadilah ionisasi atom-atom atau molekul-molekul gas dalam tabung itu. Ion positif akan bergerak ke katoda sengkan ion negatif akan bergerak ke anoda. Bila ion-ion itu sampai pada masing-masing elektroda maka akan terjadi pulsa tegangan atau pulsa arus sebesar

Bila jumlah partikel yang radiasi masuk kedalam tabung Geiger -Muller tiap satuan waktu adalah tertentu maka cacahan yang tercatat oleh pencacah akan tertentu pula. Jumlah cacahan tiap satuan waktu yang tercatat tergantung dari pada tegangan elektroda. Hubungan antara jumlah cacahan tiap satuan waktu dan tegangan elektroda merupakan kurva karakteristik tabung Geiger-Muller yang pada umumnya seperti gambar

Pulsa listrik kemudian diperkuat melalui amplifier sehingga dapat didengar melalui loudspeaker sebagai bunyi yang berdetak. Alternatif lain, pulsa listrik ini setelah melalui amplifier dapat pula dicatat pada alat penghitung listrik, sehingga jumlah partikel yang masuk ke tabung tiap detiknya dapat dihitung. Jika aktivitas unsur radioaktif cukup tingggi, maka jumlah partikel yang dipancarkannya akan besar sehingga bilangan perdetik yang ditunjukkan pencacah geiger Muller pun akan besar,atau detakan yang terdengar lewat loudspeaker akan semakin banyak. Urutan daya tembus sinar radioaktif dari yang terkecil ke yang terbesar adalah , dan .

Sinar alfa tidak lain adalah inti atom helium bermuatan +2e dan bermassa 4 sma, jejak partikel ini dalam bahan radioaktif berupa garis lurus. Radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat dan dapat dibelokkan oleh medan magnet dan medan listrik.Berdasarkan percobaan dalam medan magnetik dan medan listrik dapat ditentukan kecepatan dan muatan sinar alfa. Kecepatannya bernilai antara 0,054c sampai 0,07c. Jadi, sinar alfa bergerak lebih lambat daripada sinar beta karena massanya lebih besar.

Sinar beta tidak lain ialah elektron yang bergeraak dengan kecepatan tinggi. Kecepatan partikel beta bernilai antara 0,32c dan 0,9c. Jejak partikel beta dalam bahan berbelok-belok. Hal ini disebabkan oleh hambura yang dialami oleh elektron di dalam atom. Sinar beta mempunyao jangkauan beberapa cm di udara. Sinar gamma tidal dibelokkan oleh medan magnetik dan medan listrik.

Sinar gamma tidak bermuatan dan hampir tidak bermassa. Kecepatan sinar gamma sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa

(http://www.geocities.com/reiinaldo/RADIOAKTIVITAS.PDF)

Gambar(1) Rangkaian alat pada percobaan mendeteksi pancaran radiasi

Alat ini bekerja saat radiasi memasuki tabung pada geger lewat jendela, ion yang dihasilkan akibat radiasi hingga menyebabkan gas dalam tabung mengalami gangguan. Tabung bekerja sedemikian rupa sehingga ion yang dihasilkan sewaktu radiasi melintasi tabung radiasi akan mencetuskan pulsa aliran listrik.

Penggunaaan alat diawali dengan mengkalibrasi yaitu dengan memutar tutup end eindow counter lalu menekan clock stop dan reset hingga menunjukkan angka nol. Setelah di kalibrasi maka dapat langsung melakukan pengukuran yaitu dengan meletakkan ujung end window counter pada bahan radioaktif yang telah terbuka, kemudian mulai menekan tombol start cointer dan stop cloc pada waktu bersamaan, hingga pada beberapa waktu akan didapatkan data dari banyaknya bunyi yang dihasilkan.

(Tim Fisika :2006)

Refferensi :

1. Tim Fisika. 2006. Eksperimen Fisika1. PS Fisika : Banjarbaru

2. http://www.elektroindonesia.com/elektro/ener30.html

3. http://www.geocities.com/reiinaldo/RADIOAKTIVITAS.PDF