## UJI BANDING SISTEM SPEKTROMETER GAMMA DENGAN METODA ANALISIS SUMBER Eu-152
Nugraha Luhur, Kadarusmanto, Subiharto

## Abstrak
UJI  BANDING  SPEKTROMETER  GAMMA  DENGAN  METODA  ANALISIS SUMBER  Eu-152. Telah  dilakukan  uji  banding  sistem  spektrometer  gamma  dengan  metode pengukuran aktivitas sumber Europium-152 (Eu-152). Spektrometer gamma di Pusat Reaktor Serba Guna (PRSG) berfungsi untuk melakukan analisis unsur radioaktif yang diperlukan dan terkait  dengan  data-data  keselamatan radiasi.  Data-data  keselamatan tersebut  antara  lain  data analisis unsur radioaktif pada air pendingin primer, limbah cair, resin dan filter-filter sampel. Untuk mengetahui  ketelitian  dan  kecermatan pengukuran  menggunakan  spektrometer  gamma maka dilakukan uji banding. Uji banding dilakukan dengan mengukur sumber Eu-152 dan hasil pengukuran  dibandingkan  dengan  hasil  sertifikasi  pengukuran  aktivitas  sumber  yang  di lakukan  oleh  Pusat  Teknologi  Keselamatan  dan  Metrologi  Radiasi  (PTKMR).  Dengan  uji banding tersebut dapat diketahui keandalan sistem spektrometer sehingga dapat dipergunakan sebagai  dasar  evaluasi  terhadap pelaksanaan  pengukuran  dan analisis.  Berdasarkan  data hasil uji  banding,  sistem  spektrometer  di  laboratorium  spektrometri  gamma  PRSG  masih mempunyai ketelitian yang baik. Diperoleh hasil pengukuran aktivitas sumber Eu-152 sebesar 34.614,88  ±  231,96  Bq  dengan  perbedaan  sebesar  0.93  %  dibandingkan  dengan  hasil pengukuran dari laboratorium standarisasi sumber standar PTKMR sebesar 34.936,80 ± 243,56 Bq.

## Abstract
THE  COMPARISON  TEST  OF  GAMMA  SPECTROMETER  USING  ANALYSIS METHOD  OF  Eu-152  SOURCE.  The  comparison  test  of  gamma  spectrometer  system  by measuring activity of Europium-152 ( Eu-152) source has been done. The function of gamma spectrometer  at    Center  for  Multipurpose  Research  Reactor ( PRSG)  is  to  analysis  of radioactive nuclide required and related to radiation safety data. Those safety data are data of radioactive  elements  in  primary  cooling  water  system, liquid  waste,  resin  and  sample filters. The  comparison  test  is  done  to  know  accuracy  and  correctness  of  gamma  spectrometer measurement at which conducted by measuring Eu-152 source and the result is then compared to  the  certification  result  activity  source  measurement  implemented  by  the  Center  for  Safety Technology and Radiation Metrology (PTKMR) . The comparison test will show the reliability of spectrometer system and it can be used  as reference to do measurement and to do analysis. Based  on  data  of comparison  test  result  it  can  be concluded  that  spectrometer  system  at  the gamma  spectrometry  laboratory  PRSG  is  still  having  good  accuracy.  The  achieved  result  of measuring activity on Eu-152 source is 34614,88 ± 231,96 Bq with 0.93 % deviation compared to  the  measuring  result  from  standardization  laboratory  of  standard  source  PTKMR  of 34.936,80 ± 243,56 Bq .

## PENDAHULUAN
Pusat  Reaktor  Serba  Guna  (PRSG) mempunyai  spektrometer  gamma  yang pengoperasiannya  menjadi  tanggung  jawab subbidang  Pengendalian  Daerah  Kerja (PDK). Alat tersebut terletak di laboratorium spektrometri  gamma  Bidang  Keselematan dan  dipergunakan  untuk  menunjang  analisis data-data keselamatan radiasi PRSG.
Spektrometer  gamma  digunakan untuk melakukan  analisis  zat  radioaktif yang  memancarkan  radiasi  gamma.  Setiap radionuklida  mempunyai  tenaga  yang tertentu  dan  bersifat  spesifik.  Hal  ini digunakan  sebagai  dasar  dalam  analisis secara  kualitatif  dan  kuantitatif.  Analisis atau  pengukuran  aktivitas  zat  radioaktif menggunakan spektrometer gamma bersifat relatif  sehingga  sistem  spektrometer  harus dilakukan  kalibrasi  energi  dan  kalibrasi effisiensi  menggunakan  sumber  standar yang telah diketahui unsur dan aktivitasnya. Kalibrasi energi dipergunakan untuk analisis  kualitatif  yaitu  untuk  mengetahui unsur  zat  radioaktif,  sedangkan  kalibrasi effisiensi  dipergunakan  untuk  kalibrasi kuantitatif yaitu untuk mengetahui aktivitas zat  radioaktif.  Pengukuran  dan  analisis  zat radioaktif  yang  dilakukan  harus  pada kondisi  kerja  spektrometer  yang  sama antara lain tegangan tinggi detektor, coarse gain, fine gain, pulse shaping dan lain-lain. Demikian juga dengan demensi unsur yang akan  dilakukan  analisis  harus  mempunyai demensi yang sama dengan sumber standar yang  dipergunakan  untuk  kalibrasi.  Untuk mengetahui keandalan dari sistem spektroskopi. Analisis unsur radioaktif yang secara rutin dilakukan oleh subbidang PDK adalah analisis  kandungan  zat  radioaktif  pada  air pendingin  primer,  analisis  limbah  cair, analisis  limbah  semi  cair  (resin),  analisis sampling  udara  dan  analisis  cuplikan- cuplikan  lain  yang  dilakukan  secara temporer.  Untuk  mengetahui  ketelitian  dan kecermatan spektrometer dalam
pengukuran  selain  dilakukan  kalibrasi, dilakukan  pula  uji  banding.  Uji  banding diikuti  oleh  10  (sepuluh)  laboratorium spektrometri  gamma  di  lingkungan  Badan Tenaga  Nuklir  Nasional  (Batan)  dan  di koordinasi oleh Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi (PTKMR).  Dari  hasil  uji  banding  dapat diketahui keandalan dari sistem
spektrometer yang dimiliki PRSG. Hasil uji banding  dapat  dipergunakan  sebagai  dasar evaluasi  terhadap  pelaksanaan  pengukuran dan  analisis  yang  telah  dilakukan  untuk meningkatkan  kinerja  sistem  spektroskopi PRSG.

## TEORI

## Spektrometer Gamma
Spektrometer  gamma  adalah  suatu alat yang dapat digunakan untuk melakukan analisis  zat  radioaktif  yang  memancarkan radiasi gamma. Setiap radionuklida mempunyai  tenaga  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). 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.
Spektrometer terdiri  dari  detektor radiasi gamma, rangkaian elektronik penunjang,  dan  sebuah interface yang disebut Multi  Channel  Analyzer (MCA) . Saat  ini  rangkaian  elektronika,  catu  daya tegangan  tinggi  dan  rangkaian  MCA  kini telah  dibuat  secara  terintegrasi  pada onboard slot  komputer.  Dengan  perangkat lunak  khusus (software  Maestro  3.2) ,  pada
sperangkat komputer dapat berfungsi
sebagai MCA dengan kemampuan pengolahan dan analisis yang lebih baik.
Gambar 1. Sistem Spektrometer Gamma PRSG

## Kalibrasi energi
Dalam spektrometer gamma puncak-puncak  spektrum pada nomor  salur
(No Channel) sistem spektrometer sebanding  dengan  energi  sinar  gamma. Oleh  karena  itu  perlu  dicari  hubungan antara nomor salur dan energi sinar gamma yang biasa di sebut dengan kalibrasi energi. Hal  ini  dilakukan  dengan  jalan  melakukan pengukuran (pencacahan) sumber radioaktif standar dengan beberapa sumber energi dari tingkat  energi  rendah  sampai  dengan tingkat  energi  yang  tinggi  agar  kalibrasi energi yang dilakukan mempunyai jangkauan energi yang cukup lebar. Apabila hubungan  antara  energi  dan  nomor  salur dituangkan  dalam  grafik  maka  akan diperoleh  gambar  garis  lurus.  Hubungan linier  tersebut  dinyatakan  secara matematis
dalam persamaan garis lurus yang mempunyai bentuk umum:
……………(1)
dengan:
Y = energi radiasi gamma (keV)
X = Nomor salur spektrometer

## Prinsip Analisis Kualitatif
Kalibrasi  energi  diperlukan  untuk tujuan analisis kualitatif spektrometri gamma.  Setelah  kalibrasi  energi  dilakukan maka sistem
spektrometer dapat dipergunakan untuk melakukan pengukuran suatu  cuplikan.  Energi  gamma  yang dipancarkan oleh suatu radionuklida adalah salah satu sifat karakteristik dari
radionuklida tersebut. Sifat-sifat karakteristik  dari  berbagai  radionuklida dapat dilihat dalam tabel Isotop yang berisi energi  sinar  gamma,  waktu  paroh  dan intensitas.  Puncak-puncak  spektrum  pada cuplikan  dapat  diketahui  menggunakan persamaan matematis pada kalibrasi energi. Sehingga  kandungan  unsur  radioaktif  pada cuplikan dapat ditentukan.

## Kalibrasi Effiensi
Effisiensi  deteksi  adalah  ukuran hubungan  antara  pencacahan  yang  di hasilkan  detektor    dengan  aktivitas  zat radioaktif.  Nilai  suatu  pencacahan  belum mencerminkan  aktivitas  yang  sebenarnya dari  suatu  zat  radioaktif.  Suatu  zat radioaktif selalu memancarkan sinar radioaktif ke segala arah (4 ) .  Pengukuran cuplikan zat radioaktif dilakukan pada jarak tertentu  dari  detektor,  sehingga  sebenarnya hanya  sebagian  dari  sinar  radiasi  gamma yang  dipancarkan  yang  terdeteksi  oleh detektor.  Dalam  pengukuran  zat  radioaktif secara  spektrometri  dimana  pengukuran hanya ditujukan pada salah satu energi dari sekian    banyak  energi  dan  mode  peluruhan yang  ada  dalam  cuplikan,  maka  besarnya effisiensi  deteksi  juga  merupakan  fungsi tenaga  dan  dapat  dituliskan  persamaan sebagai berikut:
    I A ps c i .  ……………(2) dengan: 
= Effisiensi deteksi (%) cps =  Jumlah  cacahan  per  satuan waktu (cps) A = Aktivitas sumber standar (Bq)
 I = Intensitas gamma / yield (%) Analisis kuantitatif dalam spektrometri gamma
membutuhkan
kalibrasi  effisiensi.  Apabila  dilakukan pengukuran  effisiensi  dari  tenaga  rendah sampai  tenaga  yang  tinggi  menggunakan sumber  standar  maka  dapat  dibuat  grafik effisiensi  fungsi  energi.  Nilai  effisiensi deteksi  suatu  pengukuran  ditentukan  oleh berbagai faktor yaitu jarak cuplikan dengan detektor,  demensi  zat  radioaktif,  volume detektor dan daya pisah detektor.

## Prinsip Analisis Kuantatif
Setelah  diperoleh  grafik  kalibrasi energi  dan  kalibrasi  effisiensi,  maka pengukuran  cuplikan  dapat  dilakukan dengan  menggunakan  kondisi  kerja  yang tepat  sama  dengan  kondisis  kalibrasi. Kondisi-kondisi  tersebut  antara  lain  adalah jarak  sumber  dengan  detektor,  tegangan kerja  detektor, coarse  gain,  fine  gain dan lain-lain. Dengan demikian analisis kuantitatif menggunakan spektrometer gamma dapat diandalkan.
Pengukuran aktivitas zat radioaktif selain  menggunakan  kalibrasi  effisiensi dapat pula dilakukan dengan menggunakan prinsip  perbadingan  puncak  spektrum sumber  standar  dengan  puncak  spektrum sumber  radioaktif.  Cara  ini  dapat  berlaku jika  sumber  cuplikan  telah  diketahui  jenis unsur zat radioaktifnya dan demensi sumber standar zat radioaktif. Dengan kondisi kerja yang  sama,  jenis  unsur  dan  demensi  zat radioaktif sama maka aktivitas zat radioaktif  dapat  ditentukan.  Perhitungan aktivitas  zat  radioaktif  dapat  ditentukan menggunakan persamaan 2 menjadi:
    I ps c A i .

## 
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  minimum  kemampuan  mendeteksi
suatu detektor dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
MDA = k 2 + 2CDL = 2,71 + 4,653 σB 2)
…(3)
dengan:
k =  konstanta  dengan  nilai  tertentu (k=1,645 untuk selang kepercayaan 95%) CDL =  critical  detection  limit  adalah batas  deteksi  kritis  yang nilainya sama dengan 2,326 σB σB =  merupakan  standar  deviasi dari pencacahan background tanpa  menggunakan  sampel radioaktif

## BAHAN DAN PERALATAN
1. Sistem  Spektrometer  gamma  PRSG dengan  detektor  HP  Ge  dengan spesifikasi sebagai berikut 3) :
Tabel 1. Spesifikasi Detektor PRSG
1. Merk Canbera 2. Model GC 0918 3. Cryostat 7500 SL 4. No, Seri 05057508
5. Pre Amplifier 2002 CSL 6. Jenis HP Ge 7. Type Coaxial 8. Diameter 76 mm 9. Efficiency 9 % 10. Resolusi 1.8 Kev 11. Jarak detetor dengan sumber 20 mm
2. Seperangkat  PC  dengan  Software
MCA MAESTRO 3.2
3. Sumber  Standar  Europium-152  (Eu- 152) milik PRSG 4) ditunjukkan pada Tabel 3
4. Sumber  Eu-152  milik  PTKMR  NO KODE 15217 – 2012
5. Sistem  Spektrometer  gamma  PTKMR dengan  detektor  HP  Ge  dengan spesifikasi sebagai berikut
Tabel 2. Spesifikasi Detektor PTKMR 1. Merk ORTEC 2. Model GEM60-83- XLB-C-SMP 3. Jenis HP Ge 4. Type Coaxial 5. Diameter 76 mm 6. Efficiency 63 % 7. Resolusi 1.86 Kev

## Tabel 3. Data-data Sumber Standar Eu-152 PRSG

## METODA ANALISIS
1. PTKMR  membuat  10  buah  sumber radioaktif    Eu-152  dengan  demensi sama dan dilakukan sertifikasi kemudian  diberi  nomor  Kode.  Setiap
sumber  radioaktif  mempunyai  nilai aktivitas yang berbeda-beda.
2. Sumber standar yang telah diberi kode di  distribusikan  ke  satuan  kerja  yang mempunyai  sistem  spektrometer  di lingkungan  Batan  untuk  dilakukan pengukuran aktivitasnya. PRSG
menerima  sumber  standar  Eu-152 dengan nomor kode 15217 – 2012
3. Mengoperasikan  sistem  spektrometer dengan kondisi kerja yang optimum.
4. Dilakukan  pengukuran background untuk menghitung limit deteksi
menggunakan persamaan: MDA = k 2 + 2,CDL   dengan K = 1.645 untuk selang kepercayaan
95% CDL ( critical detection limit ) = 2,326 .  b
5. Dilakukan kalibrasi energi dan
kalibrasi effisiensi menggunakan sumber standar Eu-152 PRSG. Kalibrasi effisiensi dihitung menggunakan persamaan:     I A ps c i . 
6. Dilakukan pencacahan sumber Eu-152 nomor  kode  15217  –  2012  milik PTKMR  selama  7200  detik  sebanyak
10 kali 7. Dihitung  aktivitas  sumber  relatif
Sumber Eu-152 milik PTKMR menggunakan persamaan
    I ps c A i . 

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pencacahan background diperoleh  rerata  sebesar  0.0013  cps  dan dilakukan perhitungan Limit Deteksi menggunakan  persamaan  3  diperoleh  limit deteksi  sebesar  2,72  cps  untuk  selang kepercayaan 95%.
Kalibrasi energi dan kalibrasi effisiensi dipergunakan sumber standar Eu- 152  milik  PRSG  dan  diperoleh  grafik kalibrasi sebagai berikut:
Gambar 2. Grafik Kalibrasi Energi
Gambar 3. Grafik Kalibrasi Effisiensi
Pengukuran aktivitas sumber Eu-152 dalam  uji  banding  dilakukan  dengan menggunakan  grafik  kalibrasi  effisiensi. Hasil  pengukuran  aktivitas  sumber  Eu-152 milik PTKMR ditunjukkan pada Tabel 4 di bawah ini Tabel 4, Daftar aktivitas sumber Eu-152 masing-masing energy 5) No Energi (keV) Yield (%) Effisiensi Aktivitas (Bq) 1. 121.8 28.40 0,0058 ± 0,000028 39.136,32  ± 117,20 2. 244.70 7.51 0,0034 ± 0,000016 37.904,47 ± 250,91 3. 344.28 26.6 0,0022 ± 0,000014 34.945,13 ± 562,87 4. 411.12 2.23 0,0018 ± 0,000071 34.519,74 ± 1.655,67 5. 444.00 3.12 0,0016 ± 0,000016 34.930,75 ± 453,95 6. 778.91 12.96 0,0009 ± 0,000010 35.617,27 ± 595,01 7. 867.39 4.21 0,0008 ± 0,000009 46.812,20 ± 1.021,44 8. 964.13 14.50 0,0007 ± 0,000004 34.628,43 ± 346,64 9. 1085.91 10.16 0,0007 ± 0,000006 32.569,75 ± 2.915,34 10. 1112.12 13.56 0,0006 ± 0,000004 34.494,92 ± 192,21 11. 1212.95 1.40 0,0005 ± 0,000042 34.395,87 ± 2.069,79 12. 1299.12 1.63 0,0005 ± 0,000038 33.679,94 ± 2.216,26 13. 1408.0 20.85 0,0005 ± 0,000002 34.614,88 ± 231,96
Aktivtas sumber Eu-152 (Bq) 36.019,21 ± 971,48 Aktivtas sumber Eu-152 (µCi) 0,973 ± 0,026
Dari  uji  banding  yang  dilakukan diperoleh  10  data  hasil  analisis  aktivitas sumber Eu-152 dari 10 sistem spektrometer di  laboratorium  spektrometri  gamma  yang berbeda.  Data  hasil  perhitungan  aktivitas dari masing-masing laboratorium spektrometri  gamma  tidak  dapat  saling dibandingkan  karena  mempunyai  aktivitas dan  kondisi  kerja  sistem  yang  berbeda. Hasil  pengukuran  aktivitas  zat  radioaktif Eu-152  nomor  kode  15217  –  2012  yang dilakukan  di  laboratorium  spektrometri gamma  PRSG  diperoleh  aktivitas  sebesar 34.614,88  ±  231,96  Bq  pada  energi  1408.0 keV.  Dipilihnya  penentuan  aktivitas  pada energi  1408.0  keV  karena  spektrum  pada daerah  energi  yang  tinggi  diharapkan tidak ada gangguan spektrum-spektrum yang lain seperti  puncak Compton atau  spektrum energi lain yang cukup dekat.
Selain  hal  tersebut  pada  energi sebesar  1408.0  keV  mempunyai  intensitas mutlak  radiasi  gamma (yield) yang  cukup besar yaitu sebesar 20.85 %. Nilai aktivitas sumber  Eu-152  yang  diperoleh  jika dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran aktivitas  yang  dilakukan  oleh  PTKMR untuk  sertifikasi  mempunyai  perbedaan sebesar  0.93  % 4) .  Sistem  spektrometer  di laboratorium PTKMR mempunyai ketidakpasitian pengukuran sebesar 5 % 4) .
Perhitungan  aktivitas  sumber  Eu- 152 selain dihitung berdasarkan pada energi 1408.0  keV  juga  dihitung  rerata  pada seluruh  energi  sumber  Eu-152.  Hal  ini dilakukan  karena  analisis  kuantitatif  yang dilakukan,  dihitung  menggunakan  grafik kalibrasi  effisiensi  dan  kalibrasi  effisiensi merupakan  fungsi  energi  sinar  gamma sehingga  perhitungan  aktivitas  dilakukan pada seluruh puncak energi sumber Eu-152 kemudian dilakukan perhitungan rerata dan diperoleh  aktivitas  sebesar  36.019,21  ±
971,48  Bq  seperti  yang  ditunjukkan  pada Tabel  1.  Jika  hasil  pengukuran  rerata aktivitas  yang  diperoleh  dibandingkan dengan  hasil  pengukuran  yang  dilakukan oleh  PTKMR  untuk  sertifikasi  mempunyai perbedaan sebesar 3 %.
Berdasarkan hasil uji banding tersebut  maka  dapat  dikatakan  bahwa sistem spektrometer di laboratorium spektrometri gamma PRSG masih
mempunyai  ketelitian  yang  baik  karena mempunyai perbedaan dibawah 5 % 4) .

## KESIMPULAN
Dari hasil uji banding dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem  spektrometer  di  laboratorium spektrometri  gamma  PRSG  masih mempunyai ketelitian yang baik.
2. Diperoleh pengukuran aktivitas sumber  Eu-152  sebesar    34.614,88  ± 231,96  Bq  dengan  perbedaan  sebesar 0.93  %  dibandingkan    dari  hasil pengukuran di laboratorium standarisasi sumber standar PTKMR. 3. Hasil analisis kualitataif dan
kuantitatif yang di lakukan di laboratorium spektrometri gamma
Bidang  Keselamatan  (seperti  analisis air  pendingin  primer,  analisis  limbah cair  dan  lain  sebaginya)  dapat dipertanggung jawabkan.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Susetyo,  Wisnu,  1988 Spektrometri Gamma  dan  Penerapannya  Dalam
Analisis  Pengaktifan  Neutron ,  Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
2. Tsoulfanidis, Nicholas,
1995, Measurement and Detection of
Radiation 2th edition , Taylor & Francis, Washington DC. 3. Maestro-32 User Manual, 2006,
ORTEC, USA.
4. Sertifikat sumber standar Eu-152 No.004/S/PI
0301/RBN/2006 PTKMR,Batan 2006
5. http//:www.nuklide/icrm/recommended data