PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Gratis

0
0
8
1 week ago
Preview
Full text
PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan ~ batan Yogyakarta, 11 September 2013 KARAKTERISASI SISTEM PENCACAH DIFRAKTOMETER NEUTRON SERBUK RESOLUSI TINGGI (HRPD-DN3) Berry Mugirahardjo, Andon Insani, Bharoto, Rifai Muslih, Edi Santoso Pusat Teknologi Bahan lndustri Nuklir-BATAN mugirahardjo@gmail.com ABSTRAK KARAKTERISASI SISTEM PENCACAH DIFRAKTOMETER NEUTRON SERBUK RESOLUSI TlNGGI (HRPD-DN3). Telah dilakukan karakterisasi terhadap sistem pencacah HRPD yang meliputi modul pencacah, amplifier dan detektor. Pengujian pencacahan dilakukan dengan sumber AmBe (Americium Berilium), pulser, pengecekan tegangan kerja detektor utama, pengukuran efisiensi detektor dan pengukuran sampel standar. Karakterisasi dilakukan karena adanya penggantian modul pencacah HRPD yang rusak dengan modul pencacah TEDIA PCT-7424C. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa kinerja TEDIA PCT-7424C sistem pencacah cukup handal digunakan sebagai peralatan pencacah dengan kesalahan 0.64%. Secara umum hasil karakterisasi menunjukkan kinerja HRPD telah kembali seperti semula dan sudah dapat digunakan untuk pengukuran sampel. Kata kunci : sistem pencacah, karakterisasi, neutron ABTRACT CHARACTERIZA TION OF COUNTING SYSTEM OF THE HIGH RESOLUTION NEUTRON POWDER DIFRACTOMETER (HRPD-DN3). Characterization of counting system of the HRPD including the counting modules, amplifier and detektor has been done by examining the counting perfomance using the portable neutron source of americium berilium and pulser as well as examination of the operating voltage of the main detektor, measurement of the detektor efficiency and standard sample. The characterization was carried out due to the replacement of the defective modules of the HRPD with the new counting system TEDtA PCT-7424C. The result show that the perfomance of the TEDIA PCT-7424C is reliable with the margin error of 0.64 %. In general, it is indicated that the perfomance of the HRPD has been restrored and ready to be used for measurement of sample. Keywords: counting systems, characterization, neutron PENDAHULUAN Difraktometer Resolusi Tinggi adalah salah Neutron peralatanSerbuk Difraktometer yang dimiliki oleh Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir-BATAN. Peralatan ini berfungsi untuk mengetahui struktur kristal material dengan metode difraksi neutron. Prinsip kerja HRPD adalah mencacah neutron terhambur dari sampel (29s) dengan detektor utama yang berjumlah 32 buah. Sumber berkas neutron berasal dari reaktor GA Siwabessy yang masih bersifat polikromatis. Oleh monokromator berkas tersebut diubah menjadi berkas monokromatis, yaitu berkas Heri Mugiraharjo, dkk. neutron yang mempunyai satu macam panjang gelombang. Sistem pencacahan neutron terhambur dari sampel menggunakan 32 detektor utama, yang masing-masing detektor dilengkapi dengan pre amplifier, amplifier, discriminator level dan kolimator [I]. Beberapa waktu yang lalu peralatan pencacah HRPD mengalami kerusakan pada modul pencacahnya. Untuk itu telah dilakukan penggantian modul pencacah yang rusak dengan TEDIA PCT-7424C. Sebelum dilakukan pengukuran, perlu dilakukan karakterisasi pad a modul pencacah TEDIA PCT -7 424C untuk ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 261 PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 11 September 2013 mengetahui kinerja modul pencacah tersebut. Gambar 1 dan 2 masing-masing menunjukkan foto alat dan prinsip kerja HRPD, spesifikasi teknis dari sistem pencacah baru HRPD ditunjukkan pada Tabel!. ."," - moookrDmalOr .. 'w" I•I ••,,"~ mlfim"tnr1. colrmaor 2 , ! be am n"rower $amJle neutron SC3!L;nng cohmator 3 ma;n detecter - Gambar 2. Prinsip kerja HRPD Tabel counter Buatan Bus+ alamatMEM Jumlah inputdiqital Dimensi 110 Jumlah inputkontra 1. Specifikasi teknis modul pencacah TEDIA PCT-74245C PCIPnP BIOS 16 hekoslovakia CT7424C ~OIw)X130m mm2Hz,5 4EDIA/ x 32 P bit,maks2 MHz PCI(32bit,33M V dan 3,3 V Merkltipe Jumlahoutputdiqital DASAR TEORI Prinsip kerja HRPD adalah mengetahui pola difraksi sampel dengan mengukur hamburan neutron sampel dengan detektor utama. Hubungan intensitas dan sudut hamburan sampel dinyatakan dengan persamaan : Buku II hal. 262 (1 ) dimana 8hkl, Ihkl dan c5 masing-masing adalah sudut Bragg, intensitas neutron pada bidang hkl dan perbedaan sudut Bragg [21• Intensitas neutron yang dihamburkan oleh sampel (IhJ;// ,-TEDtA =':lr~:1{~ A.lnpl:2...R I :':1f;:';~ I~ Hv f J I P'·~~'n" .An1p11 LAn,pI I det:eteldor 14 -e-t>eteklor 15 ~eteklor 16 . ..... ,:-- 2I11III - - - .• 1II5D .•.• IKI .•.•sa HV~ Gambar 5. Hasil pengujian tegangan kerja detektor nomar 1 sampai dengan nomar 16 -Gele1dQl' 17 DeI_,6 --<>ete1dQl' 1 II -oete1dQl' 20 -Gele1dQl' 21 -DeI_ 22 -Dele1dQI' 23 -oete1dQl' 24 ~e1dQl'2S ~ele1dQl' 26 Dele1dQI'27 ,..,.,..Dele1dQl'28 ...,...Dele1dQl'29 ~ele1dar 3Q I --.- --.------.-.-.. -·t----··---- II I I I ••• 5I5Im 2DIIIt:t::.::...:.:. --:.-oeIe1dQI' 31 ~e1dQI' 32 ~eI_R HV_ Gambar 6. Hasil pengujian tegangan kerja detektor nomar 17 sampai dengan no mar 32 Tabel2. Nilai gain amplifier dan discriminator level nomor 1 sampai dengan 16 2.1 6.5 6.9 11 2.0 622.1 2.3 6.5 6.2 4.2 6.7 89514 13 342.0 4.7 16 15 10 712 2.2 4.9 4.3 No Detektor 2.0 4.1 1 2.1 3.4 6.0 5.9 2.1 5.2 22 28 23 27 5.3 4.1 29 30 18 21 26 25 24 32 3.9 31 4.2 4.5 3.5 5.0 5.7 4.8 20 19 No Detektor 2.1 5.2 17 Pengujian selarUutnya adalah melakukan pengaturan gain amplifier dan diskrimator level masing-masing detektor. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, digunakan pulser sebagai simulasi sinyal neutron. Sinyal yang dihasilkan pulser dicaeah oleh TEDIA PCT-7424C seeara serentak oleh semua kanal. Pada awalnya terdapat perbedaan hasil eaeahan oleh masing--masing detektor, setelah dilakukan pengaturan nilai gain amplifier dan diskriminatar level, eaeahan yang dihasilkan relatif sarna an tara detektor satu dengan yang lain. Peneaeahan ini dilakukan tanpa menggunakan kolimator 3. Peneaeahan dilakukan sebanyak tiga kali yang kemudian diambil nilai rata-ratanya (Cd). dari nilai rata-rata eaeahan detektor, dapat dihitung nilai rata-rata eaeahan Buku II hal. 264 sumber yang identik dengan frekuensi keluaran sinyal pulser (Cs) yaitu 227,80 Hz. Simpangan pengukuran dihitung dengan prosentase kesalahan pengukuran terhadap nilai rata-rata sinyal. Dari perhitungan Tabel 3, diperoleh nilai simpangan masksimum pengukuran adalah 0,64 %. Nilai simpangan yang keeil ini menunjukkan bahwa modul peneaeah TEDIA PCT-7424C mempunyai akurasi peneaeahan tinggi. Karakterisasi sistem peneaeah dilanjutkan dengan pemasangan kolimatar 3. Kolimtor 3 terletak didepan detektar yang berfungsi untuk mengarahkan berkas neutron. Sudut divergensi kolimator 3 adalah 6' . Karakterisasi sistem peneaeah seeara keseluruhan adalah dengan melakukan pengukuran efisiensi detektor, yaitu ISSN 1410 - 8178 Heri Mugiraharjo, dkk @> PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi batan melakukan pencacahan direct beam pada setiap detektor. Posisi dan nilai intensitas masksimum masing-masing detektor utama didapatkan dengan analisis Gaussian fitting. Intensitas maksimum setiap detektor dibandingkan dengan nilai intensitas tertinggi pada detektor. Tabel 3. Tabel hasil cacahan pembangkit oleh TEDIA PCT-7424C 1- s= 1 % 225 229 227 229 232 231 227 230 228 0.64 %% 228 0.35 230 0.50 226.67(C2) 226 226 228 227 -0.23 0.20% -0.09 -0.38 228.00 227.00 225 ke-1 Cacahan -0.82 229.67 -0.67 228.33 226.33 227.33 228.67 0.06 227.67 229 229.33 ~ke-3 If=1 Cacahan ke-2 (C2) Ci~X100 Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 11 September 2013 CS Cd= 227,80 pulsa Apabila 11, Inmax dan I max berturut-turut adalah efisiensi detektor, Intensitas maksimum nomor n dan intensitas tertinggi, maka efisiensi detektor dapat dinyatakan dengan persamaan [4]: 1nmax 1] = (2) Imax Hasil pengukuran efisiensi salah satu detektor dan nilai efisiensi untuk semua detektor disajikan pad a Gambar 7 dan Gambar 8. Hasil perhitungan nilai efisiensi dimasukkan dalam parameter program pengukuran yang akan digunakan untuk mengkoreksi data pengukuran. Data hasil pengukuran terdapat 2 file, yaitu data asli pengukuran (raw data) dan data setelah dikoreksi dengan efisiensi (corrected data). Data yang diberikan kepada pengguna HRPD adalah data setelah dikoreksi. Adanya kolimator 3 sangat berpengaruh terhadap performa sistem pencacah. Hal ini terlihat dengan adanya penurunan efisiensi pad a sebagian besar detektor utama seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8. Hal ini disebabkan oleh kondisi kolimator 3 sudah tidak lurus (kendor). Gadolinium sheets yang digunakan sebagai pembatas kolimasi sudah kendor, sehingga hamburan neutron dari sampel ke arah detektor terserap oleh gadolinium yang menyebabkan intensitas yang diterima detektor berkurang. Untuk meningkatkan perform a sistem pencacah perlu dilakukan penggantian gadolinium sheets pad a detektor utama nom or 19 sampai dengan nomor 32. 2000 w 11500 w 11000 - 500 ·10.4 ·10.2 ·10.0 ·9.8 ·9.6 2 Theta (derajal) Gambar 7. Hasil uji efisiensi Untuk mengetahui kinerja peralatan HRPD dilakukan pengukuran-pengukuran derau elektronik, cacahan latar, sam pel standar Ti02 dan Nikel. Pad a pengukuran derau elektronik yang profil difraksinya diperlihatkan pad a Gambar 9 tampak intensitas derau elektronik rata. Artinya secara elektronik karakter sistem pencacah pad a semua detektor relatif sarna, begitu pula dengan profil difraksi cacahan latar yang profilnya disajikan pada Gambar 10. Kontribusi cacahan latar terhadap cacahan sarnpel relatif sarna pada Heri Mugiraharjo, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 265 PROSIDING SEl\1INAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator @> dan Proses Bahan batan Yogyakarta, 11 September 2013 semua detektor, sehingga akan dalam analisis struktur bahan . memudahkan - 2IlOO -t i. 1:-··r·T·" -r-'-r-r--r·= ... -r--1 Juli2012 : r- .. j -··-l--Hasil pengukuran sampel standar...... Ti02 dan Nikel yang dibandingkan dengan data pengukuran sebelumnya, posisi puncak saling berimpit. Hal ini menunjukkan bahwa karakter sisitem pencacah dan sistem pembacaan posisi 28 tidak ada perubahan. Peralatan HRPD telah berfungsi kembali seperti semula. Perbedaan intensitas dengan pengukuran sebelumnya dikarenakan adanya perbedaan waktu pencacahan. ...••...Desember 2011 .......•...• .••.•__. .. ___._m"._ ,,_u ____ -- .. ....... 2500 ! ·'1 111 ~1500 211 40 110 80 2~(deg 100 ••••) 1211 140 1110 Gambar 12. Profil difraksi Nikel KESIMPULAN 10 15 20 30 25 Detectornumber Gambar 8. Efisiensi detektor tanpa kolimator 3 dan efgisiensi dengan kolimator 3 , I ; ! :=25 I: ----t---·-t ~: ~ I : ... : i ------t----t-= 3) i= 10:[! .~ 15 3D ;- ~. 211 40 110 110 2~(dI9'eeI 1001211140 DAFT AR PUST AKA Gambar 9. Profil derau elektronik ~ 1---.-.---- -..-- -.-.--.- -.- __ _ _ _ 1. ANONYMOUS, 1992, Equipment Specification of HRPD for MPR-30, NKK Co.,Tokyo, 1992 . 2. Manual Operasi HRPD, Sumitomo Corporation, Tokyo, Japan 3. F.Izumi, 1993, " The Rietveld Method," ed. By R.A. Young, Oxford University Press, Oxford 4. ANONYMOUS, Katalog PCT 7424C counting system, TEDIA. Cekoslovakia 5. Herry Mugirahardjo, dkk, Juli 2011 Kalibrasi Peralatan Difraktometer Neutron Serb uk Resolusi Tinggi, Prosiding Seminar Penelitian dan Pengelolaan Perangkat Nuklir, Yogyakarta. 4D :::311 =31 211 40 81 110 100 2~(degIee) 1211 140 181 Gambar 10. Profil cacahan latar l1OOO ~ ..•.. , ..•... _ •.. _'_ ...• h ••••• _ •••••••••••••••••••••••••• - ••• -e- j-_ .._j 5OOII1- ..•• Juli 2011 -<;- Maret 2013 .... i ._m i 211 40 110 80 100 1211 140 2~ Gambar 11. Profil difraksi Ti02 Buku II hal. 266 Penggunaan modul pencacah jenis TEDIA PCT -7424C yang berbasis bus PCI telah tepat dilakukan karena modul ini memberikan transfer data yang lebih cepat dibanding dengan ISA slots. Selain itu penggunaan bus PCI akan lebih mudah dalam pengembangan peralatan HRPD, karena mother board pada komputer sekarang hanya dilengkapi dengan bus PCI sebagai prosesor ekstenal. HasH karakaterisasi sistem pencacah yang telah dilakukan, kanalkanal pencacah TEDIA mempunyai karakter yang teliti dengan simpangan pembacaan data 0,64 %. HasH pengukuran sam pel standar telah menunjukkan bahwa puncak difraksi terletak pada posisi 28 yang sarna, artinya peralatan HRPD telah berfungsi seperti semula. Kinerja modul pencacah telah sesuai digunakan sebagai sistem pencacah HRPD. 1110 Tanya Jawab Syarip ~ HasH pengujian tegangan tinggi vs count dari detektor He ternyata semakin tinggi tegangan ISSN 1410 - 8178 Heri Mugiraharjo, dkk @> batan PENELITIAN PRO SIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 11 September 2013 lebih besar 1050 V, count-nya menurun. Mohon penjelasan! cenderung Heri Mugiraharjo <}- Harnsnya demikian, sete/ah p/ateu carnt akan naik jika HV dinaikkan, karena range pegaturan terla/u tinggi kemungkinan kenaikan carnt tidak terlibat. Heri Mugiraharjo, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II haI. 267

Dokumen baru

Aktifitas terkini

Download (8 Halaman)
Gratis

Tags