Pengukuran Waktu Paruh Radioaktif Menggunakan Detektor Geiger ~ Laporan Praktikum

Pengukuran Waktu Paruh Radioaktif Menggunakan Detektor Geiger

ABSTRAK

Praktikum ini bertujuan untuk mengukur waktu paruh suatu sumber radioaktif menggunakan detektor Geiger-Müller. Pengukuran dilakukan dengan mencatat laju hitungan (count rate) aktivitas radioaktif dalam interval waktu tertentu. Data hitungan diolah menggunakan hukum peluruhan radioaktif:

N(t) = N_0 e^{-\lambda t},

dengan $\lambda$ adalah laju peluruhan, dan waktu paruh $T_{1/2}$ dapat dihitung melalui:

T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}.

Hasil praktikum dibandingkan dengan nilai literatur untuk mengevaluasi keakuratan metode pengukuran yang digunakan.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya sehingga praktikum ini dapat terlaksana dengan baik. Laporan praktikum ini disusun sebagai salah satu tugas pada mata kuliah Fisika Dasar/Fisika Modern. Kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing, asisten praktikum, dan seluruh pihak yang telah memberikan dukungan serta bantuan selama pelaksanaan eksperimen. Kritik dan saran yang konstruktif sangat kami harapkan guna meningkatkan mutu laporan ini di masa mendatang.

DAFTAR ISI

Bab I: Pendahuluan
Bab II: Tinjauan Pustaka
Bab III: Metodologi Praktikum
Bab IV: Hasil dan Pembahasan
Bab V: Kesimpulan dan Saran
Daftar Pustaka
Lampiran

Bab I: Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Radioaktivitas adalah fenomena peluruhan spontan inti atom yang menghasilkan partikel dan radiasi elektromagnetik. Waktu paruh merupakan parameter kunci yang menggambarkan waktu yang diperlukan agar jumlah inti radioaktif berkurang setengahnya. Pengukuran waktu paruh penting untuk memahami sifat radioaktif suatu bahan dan aplikasi di bidang kedokteran, arkeologi, dan energi. Detektor Geiger-Müller adalah alat yang digunakan untuk mengukur aktivitas radioaktif melalui hitungan partikel yang terdeteksi dalam satuan waktu. Praktikum ini bertujuan untuk mengukur waktu paruh suatu sumber radioaktif dengan mengamati laju hitungan menggunakan detektor Geiger.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana laju hitungan (count rate) radioaktif berubah seiring waktu akibat peluruhan?
Bagaimana cara menentukan laju peluruhan ( $\lambda$ ) dan waktu paruh ( $T_{1/2}$ ) dari data hitungan?
Apakah nilai waktu paruh yang diukur mendekati nilai literatur untuk sumber radioaktif yang digunakan?

1.3 Tujuan Praktikum

Merekam laju hitungan radioaktif dengan detektor Geiger dalam interval waktu tertentu.
Menganalisis data hitungan untuk menentukan laju peluruhan ( $\lambda$ ) dan menghitung waktu paruh $T_{1/2}$ menggunakan hubungan: $T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}.$
Membandingkan hasil eksperimen dengan nilai literatur untuk mengevaluasi keakuratan metode.

1.4 Manfaat Praktikum

Memperdalam pemahaman tentang konsep radioaktivitas dan waktu paruh.
Melatih keterampilan pengukuran menggunakan detektor Geiger dan analisis data eksponensial.
Menjadi dasar bagi aplikasi radioisotop dalam berbagai bidang seperti kedokteran nuklir dan penentuan umur arkeologis.

1.5 Batasan Masalah

Pengukuran dilakukan pada sumber radioaktif dengan aktivitas yang cukup stabil dan berada di bawah batas radiasi yang aman.
Kondisi lingkungan (suhu dan tekanan) dianggap konstan selama pengukuran.
Data diambil dalam interval waktu tertentu yang memadai untuk analisis peluruhan, dengan asumsi tidak ada interferensi eksternal signifikan.

Bab II: Tinjauan Pustaka

2.1 Peluruhan Radioaktif dan Waktu Paruh

Peluruhan radioaktif merupakan proses eksponensial di mana jumlah inti $N(t)$ berkurang sesuai dengan:

N(t) = N_0 e^{-\lambda t},

di mana $N_0$ adalah jumlah inti awal dan $\lambda$ adalah laju peluruhan. Waktu paruh $T_{1/2}$ adalah waktu yang dibutuhkan agar $N(t) = \frac{N_0}{2}$ , sehingga:

T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}.

2.2 Detektor Geiger-Müller

Detektor Geiger-Müller digunakan untuk mendeteksi partikel radiasi dan menghitung laju hitungan (count rate). Hitungan yang diperoleh merupakan indikator aktivitas radioaktif sumber, yang berkurang secara eksponensial seiring waktu peluruhan.

2.3 Aplikasi Waktu Paruh

Pengetahuan tentang waktu paruh penting dalam penentuan dosis radiasi, penanggalan arkeologis, dan pengelolaan limbah radioaktif. Metode pengukuran waktu paruh dengan detektor Geiger merupakan teknik yang umum digunakan dalam eksperimen laboratorium.

Bab III: Metodologi Praktikum

3.1 Alat dan Bahan

Sumber radioaktif dengan aktivitas yang diketahui (misalnya, sumber amerisium atau sumber lainnya yang aman untuk laboratorium)
Detektor Geiger-Müller dengan unit counter
Timer atau perangkat perekam waktu digital
Pelindung radiasi sesuai standar keselamatan
Komputer atau data logger untuk pencatatan data (opsional)

3.2 Prosedur Praktikum

Persiapan dan Kalibrasi:
- Pastikan detektor Geiger berfungsi dengan baik dan telah dikalibrasi.
- Siapkan sumber radioaktif dalam wadah pelindung dan tempatkan detektor pada jarak yang sesuai.
Perekaman Data Hitungan:
- Nyalakan detektor dan mulai rekam laju hitungan $N(t)$ dalam interval waktu yang telah ditentukan (misalnya, setiap 30 detik).
- Lakukan pengukuran selama periode yang cukup agar peluruhan dapat diobservasi secara jelas.
Pencatatan Data:
- Catat jumlah hitungan yang diperoleh pada setiap interval waktu.
Analisis Data:
- Plot grafik $\ln N(t)$ terhadap waktu $t$ untuk mendapatkan garis lurus dengan gradien $-\lambda$ .
- Hitung waktu paruh $T_{1/2}$ menggunakan persamaan: $T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}.$
Pengulangan:
- Ulangi pengukuran untuk memperoleh nilai rata-rata dan mengurangi error acak.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Data dikumpulkan dengan mencatat nilai hitungan $N(t)$ dari detektor Geiger pada interval waktu tertentu. Data tersebut kemudian diolah secara statistik dan dianalisis menggunakan regresi linier pada grafik $\ln N(t)$ versus $t$ .

Bab IV: Hasil dan Pembahasan

4.1 Penyajian Data

Misalkan data pengukuran (nilai fiktif) sebagai berikut:

Waktu $t$ (menit)	Hitungan $N(t)$ (counts)	$\ln N(t)$
0	1000	6.908
1	820	6.707
2	670	6.507
3	550	6.310
4	450	6.110

Catatan: Nilai $\ln N(t)$ dihitung dengan menggunakan logaritma natural.

4.2 Analisis Data

Penentuan Laju Peluruhan ( $\lambda$ ):
Dengan memplot $\ln N(t)$ terhadap $t$ , diperoleh garis lurus dengan gradien $m \approx -0.2 \, \text{menit}^{-1}$ , sehingga: $\lambda \approx 0.2 \, \text{menit}^{-1}.$
Perhitungan Waktu Paruh:
Menggunakan persamaan $T_{1/2} = \frac{\ln 2}{\lambda}$ : $T_{1/2} = \frac{0.693}{0.2} \approx 3.465 \, \text{menit}.$
Evaluasi Hasil:
Nilai waktu paruh yang diperoleh dari analisis grafik mendekati nilai yang diharapkan berdasarkan spesifikasi sumber radioaktif. Perbedaan kecil dapat disebabkan oleh fluktuasi hitungan dan noise lingkungan.

4.3 Pembahasan Hasil

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa laju peluruhan radioaktif mengikuti model eksponensial, dengan grafik $\ln N(t)$ vs. $t$ yang linear. Nilai $\lambda$ yang dihitung menghasilkan waktu paruh sekitar 3.47 menit, yang dapat dibandingkan dengan nilai literatur untuk sumber radioaktif yang digunakan. Keakuratan pengukuran bergantung pada kestabilan detektor dan kondisi lingkungan selama percobaan.

Bab V: Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

Detektor Geiger-Müller berhasil digunakan untuk mengukur laju peluruhan radioaktif secara periodik.
Dari analisis data, laju peluruhan ( $\lambda$ ) dihitung sebesar 0.2 menit $^{-1}$ , menghasilkan waktu paruh $T_{1/2}$ sekitar 3.47 menit.
Hasil eksperimen mendukung model peluruhan eksponensial dan sesuai dengan nilai yang diharapkan untuk sumber radioaktif yang diuji.

5.2 Saran

Lakukan pengulangan pengukuran untuk memperoleh nilai rata-rata yang lebih akurat dan mengurangi error acak.
Pastikan kondisi lingkungan (suhu, tekanan) stabil selama pengukuran untuk meminimalkan fluktuasi hitungan.
Kalibrasi detektor Geiger secara berkala untuk menjaga keakuratan pengukuran.

Daftar Pustaka

Knoll, G. F. (2010). Radiation Detection and Measurement. Wiley.
Leo, W. R. (1994). Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer.
[Referensi tambahan sesuai dengan materi praktikum]

Lampiran

Data Mentah: Tabel lengkap hitungan $N(t)$ pada interval waktu yang berbeda.
Grafik: Plot $\ln N(t)$ versus $t$ beserta garis regresi untuk menentukan gradien $-\lambda$ .
Foto Dokumentasi: Gambar setup eksperimen, termasuk detektor Geiger, sumber radioaktif, dan peralatan pencatat data.

Laporan praktikum ini diharapkan dapat membantu dalam memahami konsep peluruhan radioaktif dan penerapan analisis eksponensial untuk menentukan waktu paruh. Silakan sesuaikan setiap bagian dengan data dan kondisi nyata yang diperoleh selama pelaksanaan praktikum.

Sekian artikel Pengukuran Waktu Paruh Radioaktif Menggunakan Detektor Geiger kali ini, mudah-mudahan bisa memberi manfaat untuk anda semua. baiklah, sampai jumpa di postingan artikel lainnya.

Anda sekarang membaca artikel Pengukuran Waktu Paruh Radioaktif Menggunakan Detektor Geiger dengan alamat link https://praktikum-laporan.blogspot.com/2025/02/pengukuran-waktu-paruh-radioaktif.html