Apa Pengertian dan Jenis Detektor Radiasi

Pengertian detektor radiasi adalah tranducer (sensor) yang dapat mengenali adanya radiasi nuklir, baik alfa, beta, maupun gamma. Pendeteksian radiasi ionisasi di alam sekitar menjadi sangat penting karena tubuh manusia tidak mampu mengindera kehadiran radiasi ionisasi.

3 Jenis detektor radiasi adalah:

Detektor Isian Gas

Salah satu jenis detektor radiasi yang pertama kali diperkenalkan dan sampai saat ini masih digunakan adalah detektor isian gas. Detektor isian gas merupakan detektor yang paling sering digunakan untuk mengukur radiasi. Detektor ini terdiri dari dua elektroda, positif dan negatif, serta berisi gas di antara kedua elektrodanya.

Elektroda positif disebut sebagai anoda, yang dihubungkan ke kutub listrik positif, sedangkan elektroda negatif disebut sebagai katoda, yang dihubungkan ke kutub negatif. Kebanyakan detektor ini berbentuk silinder dengan sumbu yang berfungsi sebagai anoda dan dinding silindernya sebagai katoda.

Detektor ini memanfaatkan hasil interaksi antara radiasi pengion dengan gas yang dipakai sebagai detektor. Lintasan radiasi pengion di dalam bahan detektor dapat mengakibatkan terlepasnya elektron-elektron dari atom bahan itu sehingga terbentuk pasangan ion positif dan ion negatif. Karena bahan detektornya berupa gas maka detektor radiasi ini disebut detektor isian gas.

Jumlah pasangan ion yang terbentuk bergantung pada jenis dan energi radiasinya. Radiasi alfa dengan energi 3 MeV misalnya, mempunyai jangkaun (pada tekanan dan suhu standar) sejauh 2,8 cm dapat menghasilakn 4.000 pasangan ion per mm lintasannya. Sedang radiasi beta dengan energi kinetik 3 MeV mempunyai jangkaun dalam udara (pada tekanan dan suhu standar) sejauh 1.000 cm dan menghasilkan pasangan ion sebanyak 4 pasang tiap mm lntasannya.

Prinsip kerja detektor Radiasi yang memasuki detektor akan mengionisasi gas dan menghasilkan ion-ion positif dan ion-ion negatif (elektron). Jumlah ion yang akan dihasilkan tersebut sebanding dengan energi radiasi dan berbanding terbalik dengan daya ionisasi gas. Daya ionisasi gas berkisar dari 25 eV s.d. 40 eV. Ion-ion yang dihasilkan di dalam detektor tersebut akan memberikan kontribusi terbentuknya pulsa listrik ataupun arus listrik.

2. Detektor Sintilisasi

Detektor ini disebut juga detektor pengelip. Detektor sintilasi mrp proses eksitasi, terdiri dari dua bagian yaitu bahan sintilator dan photomultiplier. Bahan sintilator merupakan Bahan padat, cair maupun gas, yang akan menghasilkan percikan cahaya bila dikenai radiasi pengion.

Mekanisme pendeteksian dapat dibagi menjadi dua tahap yaitu :

  • Proses pengubahan radiasi yang mengenai detektor menjadi percikan cahaya di dalam bahan sintilator
  • Proses pengubahan percikan cahaya menjadi pulsa listrik di dalam tabung photomultiplier

Di dalam kristal bahan sintilator terdapat pita-pita atau daerah yang dinamakan sebagai pita valensi dan pita konduksi yang dipisahkan dengan tingkat energi tertentu. Pada keadaan dasar atau ground state, seluruh elektron berada di pita valensi sedangkan di pita konduksi kosong.

Ketika terdapat radiasi yang memasuki kristal, terdapat kemungkinan bahwa energinya akan terserap oleh beberapa elektron di pita valensi, sehingga dapat meloncat ke pita konduksi. Beberapa saat kemudian elektron-elektron tersebut akan kembali ke pita valensi melalui pita energi bahan aktivator sambil memancarkan percikan cahaya.

Jumlah percikan cahaya sebanding dengan energi radiasi diserap dan dipengaruhi oleh jenis bahan sintilatornya. Semakin besar energinya semakin banyak percikan cahayanya. Percikan-percikan cahaya ini kemudian ‘ditangkap’ oleh photomultiplier.

Berikut ini adalah beberapa contoh bahan sintilator yang sering digunakan sebagai detektor radiasi:

  • Kristal NaI(Tl)
  • Kristal ZnS(Ag)
  • Kristal LiI(Eu)
  • Sintilator Organik

3. Detektor Zat Padat

Detektor zat padat mempunyai beberapa keunggulan yaitu lebih efisien dibandingkan dengan detektor isian gas, karena terbuat dari zat padat, serta mempunyai resolusi yang lebih baik daripada detektor sintilasi. Detektor zat padat terbuat dari bahan semikonduktor yang relatif lebih baru dari pada detektor lainnya.

Bahan semikonduktor murni ideal disebabkan oleh gerakan elektron dan lubang akibat pemutusan ikatan kovalen. Unsur-unsur semikonduktor umumnya dimiliki oleh unsur-unsur yang berada pada golongan IV pada tabel periodik unsur (C, S, Si, Ge, Sn, Po). Sifat konduktivitas unsur-unsur semikonduktor dapat ditingkatkan dengan menambahkan zat pengotor. Misalnya unsur semikonduktor Ge dan Si dapat ditambahkan unsur Sb, As, Ga, In.

Pada dasarnya, bahan isolator dan bahan semikonduktor tidak dapat meneruskan arus listrik. Hal ini disebabkan semua elektronnya berada di pita valensi sedangkan di pita konduksi kosong. Perbedaan tingkat energi antara pita valensi dan pita konduksi di bahan isolator sangat besar sehingga tidak memungkinkan elektron untuk berpindah ke pita konduksi (> 5 eV )

Sebaliknya, perbedaan tersebut relatif kecil pada bahan semikonduktor (< 3 eV ) sehingga memungkinkan elektron untuk meloncat ke pita konduksi bila mendapat tambahan energi. Pada detektor zat padat, satu pasang elektron dan lubang terbentuk oleh 3,5 eV energi yang terserap (10x dari pasangan ion pada detektor ionisasi gas)

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *