Detektor Isi Gas

Detektor Isi Gas

Detektor jenis isi gas dapat dibagi menjadi 3 kelas tergantung pada daerah kerja yang dipilih menjadi

• Ion chamber
• Proportional counter
• Geiger Muller

Detektor ini biasanya terbentuk dari sebuah tabung berdinding logam atau kaca yang diisi gas tertentu dengan terdapat 2 buah elektroda yaitu anoda dan katoda. Apabila dikenakan suatu perbedaan tegangan listrik antara anoda dan katoda melalui suatu rangkaian listrik seperti terlihat pada Gambar di bawah, maka akan timbul medan listrik antara elektroda-elektroda tersebut. Apabila ada partikel bermuatan melalui media gas maka akan terjadi proses ionisasi yang menghasilkan ion positip dan elektron bebas.

Apabila tidak ada medan listrik antara anoda dan katoda tersebut maka ion positip dan elektron akan bergabung kembali, tetapi jika ada medan listrik maka elektron akan ditarik menuju kawat anoda dan ion positip bergerak menuju katoda. Biasanya elektron bergerak lebih cepat dibandingkan dengan ion positip. Sebagai akibatnya di anoda akan terkumpul muatan negatip sebesar Q yang akan menimbulkan perubahan tegangan sebesar :

V = Q/C_o.

Perubahan potensial sesaat ini akan menimbulkan pulsa listrik yang dapat diproses lebih lanjut oleh penguat awal (preamplifier) dan seterusnya. Bentuk pengukuran intensitas radiasi seperti terlihat pada Gambar bagian kiri. adalah dalam bentuk mode pulsa yang dicacah, namun bisa juga diukur dalam mode arus seperti terlihat pada Gambar bagian kanan. Cacah ion yang terbentuk bergantung pada besarnya tegangan listrik pada masing-masing elektroda detektor. Gambar berikut memperlihatkan hubungan banyaknya cacah ion yang terjadi terhadap besarnya tegangan pada detektor.

Pada daerah 1, ketika tegangan yang dikenakan pada detektor masih rendah, elektron dan ion positip yang terbentuk akan segera bergabung kembali. Oleh sebab itu daerah tersebut disebut daerah rekombinasi (recombination region). Apabila tegangan detektor ditingkatkan maka elektron dan ion positip bergerak dengan cepat kearah elektroda yang berlawanan muatannya sehingga memperkecil kemungkinan penggabungan elektron dan ion positip. Kalau tegangan terus dinaikkan maka kemungkinan penggabungan elektron dan ion positip dapat diabaikan sehingga pada elektroda akan terbentuk sinyal pulsa listrik. Daerah ini (2) disebut daerah kamar ionisasi (ion chamber region). Detektor yang bekerja pada daerah ini adalah ion chamber.

Karena kenaikkan tegangan pada daerah 3, elektron yang dibebaskan akan mempunyai tenaga gerak yang cukup besar untuk mengakibatkan timbulnya ionisasi sekunder, yaitu mengionkan atom-atom gas lainnya karena tumbukan dengan ion-ion primer. Hal ini mengakibatkan kenaikan jumlah muatan yang terkumpul pada elektroda sehingga menaikkan tinggi pulsa yang terjadi. Pada daerah awal 3, tinggi pulsa yang terjadi sangat tergantung pada tenaga sinar gamma, partikel alpha dan partikel beta yang terdeteksi. Kesebandingan antara tinggi pulsa yang terjadi dengan tenaga radiasi memungkinkan penggunaan detektor pada daerah ini (3) untuk membedakan tenaga-tenaga radiasi yang terdeteksi. Daerah ini disebut daerah proporsional (proportional region), dan detektor yang bekerja pada daerah ini disebut proportional counter.

Daerah 4 disebut restricted proportional tidak digunakan. Pada daerah 5, tegangan terus dinaikkan maka tidak ada lagi kesebandingan energi dan tinggi pulsa tidak lagi bergantung pada besar tenaga radiasi yang dideteksi. Semua pulsa yang terjadi akan mempunyai tinggi pulsa yang sama tidak peduli berapa besar tenaga radiasi yang menyebabkannya. Daerah ini disebut daerah Geiger Muller dan detektor yang digunakan pada daerah ini disebut Geiger Muller Tube. Di atas daerah Geiger Muller, apabila tegangan kerja detektor terus dinaikkan maka akan terjadi lecutan listrik secara terus menerus yang dapat menyebabkan rusaknya detektor. Daerah ini disebut adalah daerah self discharge.

Kalau dalam gambar bentuk blok maka skema untuk pengolahan sinyal Detektor Isi Gas jenis Ion Chamber dan Proportional Counter adalah seperti Gambar di bawah ini. Untuk sinyal yang memperhatikan energi dari sumber radiasi yang diukur makan blok pengolahan sinyal detektor memerlukan preamplifier dan amplifier seperti Gambar pada bagian kiri. Sedangkan pada penggunaan detektor Geiger Muller karena tidak memperhatikan energi radiasi dari sunber yang diukur maka pengolahan sinyal detektor cukup dengan blok pembentuk pulsa untuk menghasilkan pulsa standar yang bisa dicacah.