KELOMPOK 7

PELURUHAN GAMMA

AISYAH FADILLAH(18033003)
LIZA MARLINA (18033007)
NOVIA JUNITA(18033013)
DOSEN PEMBIMBING: Dra. HIDAYATI, M.Si
Outline

Peluruhan gamma

Energetika peluruhan gamma

Pengukuran energi gamma

Interaksi zarah gamma dengan

materi
Konversi internal

Teori peluruhan gamma

 Perbedaan Peluruhan
Perbedaan Peluruhan Alfa,
Alfa, Beta
Beta dan
dan
Gamma
Peluruhan Alfa Peluruhan Beta Peluruhan Gamma
Mengemisikan partikel alfa Bertujuan agar perbandingan Energi yang dilepaskan adalah
menyebabkan inti radioisotop antara proton dan neutron di sinar gamma dengan panjang
kehilangan 2 proton dan 2 dalam inti atom menjadi seimbang gelombang yang sangat pendek
neutron sehingga inti atom tetap stabil Biasanya terjadi setelah
Memancarkan partikel alfa (inti Terdiri dari peluruhan beta peluruhan Alfa atau beta
atom helium) positif dan negatif Hanya mengurangi energi saja,
Terjadi pembebasan energi Jika inti radioaktif tetapi tidak mengubah susunan
Energi yang dibebaskan akan memancarkan sinar beta (β ) inti
menjadi energi kinetik partikel maka nomor massa inti tetap Inti yang berada pada keadaan
alfa dan inti anak (jumlah nukleon tetap), tetapi eksitasi diberi tanda bintang (*)
Inti anak memiliki energi ikat nomor atom berubah Keadaan eksitasi inti dihasilkan
per nukleon yang lebih tinggi Contoh : dari tumbukan dengan partikel
dibandingkan induknya lain
Contoh : Contoh :
 Peluruhan Gamma

Peluruhan gamma adalah proses inti untuk

mencapai keadaan dasar (stabil) dengan
memancarkan foton (gelombang
elektromagnetik) yang dikenal dengan sinar
gamma Dalam proses pemancaran ini, baik
nomor atom atau nomor massa inti tidak
berubah.
 Energitika Peluruhan Gamma

EMISI SINAR GAMMA

Jika sebuah inti meluruh dengan sebuah partikel

seperti alfa atau beta, biasanya inti anak yang
terbentuk berada dalam keadaan eksitasi.
h  E  E i  E f
Kemudian inti akan bertransisi dari tingkat energi yang
lebih tinggi, Ei, ke tingkat energi yang lebih rendah, Ef
dengan melepaskan kelebihan energi sebesar
ΔE = Ei-Ef
Energitika Peluruhan Gamma
 Energitika Peluruhan Gamma

Perubahan intensitas sebanding dengan I, x dan jenis bahan, µ, yaitu

koefisien absorbsi (atenuasi) atau secara matematis ditulis sebagai :

I   I x

dI   Idx
 x
I  I 0e
 Energitika Peluruhan Gamma

Ketebalan setengah x1/2 , adalah ketebalan yang diperlukan agar

intensitas sinar gamma menjadi setengah harga semula atau

 1 / 2  e  x
1

I /I0 2

0 , 693
x 

1
2
 Energitika Peluruhan Gamma

PRODUKSI PASANGAN
INTERNAL

Bila mana sinar gamma memiliki energi

lebih besar dari 1,02 Mev, interaksi
dengan bahan adalah berupa produksi
pasangan.

Energi total yang tersedia untuk terjadinya transisi ini adalah

K+ dan K-_ : energi kinetik dari positron dan

E0  2 m0 c  K   K  
2
elektron masing-masing
2m0c2 : jumlah dari energi diam positron
dan elektron.
 Energitika Peluruhan Gamma

Perhitungan probabilitas internal pasangan-konversi yang memberikan prediksi teoritis, yang

bersesuaian dengan eksperimen, menunjukkan hasil sebagai berikut

Laju pasangan konversi internal meningkat dengan

meningkatnya energi, tetapi menurun dengan
meningkatnya L, yang merupakan multipolaritas transisi.

Pasangan konversi Internal hampir independen dari Z,

atau menurun sangat lambat dengan meningkatnya Z.

Dengan peningkatan energi E0 ( 10 MeV) koefisien

pasangan konversi internal menjadi tidak peka terhadap L
 Pengukuran Energi Gamma

METODA ABSORPSI

Metoda yang paling dini, paling sederhana dan paling

cepat untuk menentukan energi sinar γ

Berdasarkan pengukuran koefisien absorpsi dari

suatu bahan dengan memplot intensitas dengan
ketebalan bahan

Dengan mengukur koefisien absorpsi dan

dibandingkan dengan nilai teoritis, energi sinar
dapat diinterpretasi.
 Pengukuran Energi Gamma

SPEKTROMETER
DIFRAKSI KRISTAL

Memberikan pengukuran
2d sin  = n 
langsung terhadap panjang
gelombang.
d : jarak kisi
n : orde difraksi

Metode ini baik hanya sampai pada

energi gamma 1 MeV karena
keterbatasan pada jarak kisi yang
digunakan.
 Pengukuran Energi Gamma
• Kuarsa Kristal datar dibengkokkan, sehingga difraksi bertemu pada jarak 2R
dari pusat kristal

• Sumber sinar gamma ditempatkan pada R

• Jika berada dalam kondisi Bragg, sudut dating=sudut pantul

• Sumber sinar gamma di R mengenai Kristal(C), sinar gamma sebagian

dipantulkan dan sebagian diteruskan

• Sinar gamma yang dipantulkan menyimpang pada titik V

• Sinar gamma yang diteruskan akan masuk ke A (pelindung detektor dan

mensejajarkan dan memfokuskan sinar gamma)

• Energi gamma dideteksi oleh detektor (D)

 Pengukuran Energi Gamma

SPEKTROMETER
MAGNETIK

Digunakan apabila energi yang

dimiliki sinar gamma dari 1 MeV
sampai 3 MeV

Sinar gamma digunakan untuk

menghasilkan fotoelektron dan elektron
mundur compton, energi elektronnya
diukur dengan menggunakan
spektometer
 Pengukuran Energi Gamma

METODE KILAUAN

Metode sintilasi (kilauan) merupakan salah satu

metode yang dapat digunakan untuk mengukur
energi sinar gamma dengan menggunakan kristal
Nal (TI).

Pengukuran sinar gamma dari 50 KeV ke

beberapa MeV

Pulsa yang dihasilkan dengan metode ini

berbanding lurus dengan energi yang
disimpan di dalam kristal
 Pengukuran Energi Gamma

Proses sintilasi
Mekanisme pendeteksian radiasi pada
terpancarnya percikan cahaya ketika terjadi detektor sintilasi
transisi elektron dari tingkat energi yang lebih
tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah di dalam
– proses pengubahan radiasi yang
detector
mengenai detektor menjadi percikan
Detektor sintilasi terdiri atas dua bagian yakni
cahaya di dalam bahan sintilator dan
bahan sintilator dan photomultiplier
– proses pengubahan percikan cahaya
menjadi pulsa listrik di dalam tabung
photomultiplier
 Pengukuran Energi Gamma

METODE LAINNYA

Tekanan ruang ionisasi proporsional dan tinggi digunakan

untuk sinar gamma dengan energi yang sangat rendah (<
50 Kev).
Sebuah ruang berkabut dapat digunakan untuk penentuan
energi sinar gamma dengan mengukur rentang dari
Compton, fotolistrik dan elektron berpasangan

Metode Bothe mengukur berbagai elektron Compton

Penggunaan detektor zat padat

 Interaksi Zarah Gamma dengan Materi

Melalui tiga proses :

Efek fotolistrik (P.E)

=> Rentangan energi foton untuk efek foto listrik antara 0,01 sampai 0,
5 MeV

Efek Compton (C.E)

=> Rentangan energi nya antara 0,1 sampai 10 MeV

Produksi pasangan (P.P)

=> Rentangan energinya antara diawali dari 1,02 MeV dan meningkat
sebanding dengan peningkatan energi gamma
 Interaksi Zarah Gamma dengan Materi

Dari ketiga rentangan energi ini dapat

dianalogikan persamaan sebagai berikut.

 I  P . E .    I x
 I  C . E .    I x
 I  P . P .    I x

Jika ketiganya di jumlahkan diperoleh

I   I x
I   I  P . E . ( I ) C . E . ( I ) P . P .
I  (      ) I x  I x  (      ) I x
      
 Interaksi Zarah Gamma dengan Materi

EFEK FOTOLISTRIK

Efek foto listrik adalah peristiwa diserapnya energi foton seluruhnya oleh elektron yang terikat
kuat oleh suatu atom sehingga elektron tersebut terlepas dari ikatan atom
Efek fotolistrik timbul karena adanya interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan
electron-elektron dalam atom. Dalam proses ini foton hilang dan elektron dikeluarkan dengan
energi kinetik yang besarnya

K = hf – W0
 Interaksi Zarah Gamma dengan Materi

EFEK COMPTON
Efek compton adalah proses dimana foton datang berinteraksi dengan elektron bebas dan
foton terhambur dengan energi yang lebih tinggi, dimana sebagian energi diambil oleh elektron.
Hasil interaksi dihamburkan oleh foton dengan energi hf' (< hf) pada sudut dan sebuah
elektron terhambur dengan energi kinetik Ke pada sudut.
 Interaksi Zarah Gamma dengan Materi

PRODUKSI PASANGAN

Syaratnya : di mana foton haruslah memiliki energi ambang

tertentu agar proses ini dapat berlangsung

Energi ambang untuk proses ini adalah sama dengan

2mec2.

Produksi pasangan terjadi karena interaksi antara foton

dengan medan listrik dalam inti atom berat

Foton akan lenyap dan sebagai gantinya akan timbul

sepasang elektron-positron

produksi pasangan hanya dapat terjadi pada energi foton ≥ 1,02

MeV
 Konversi Internal

Merupakan transfer langsung energi

eksitasi ke sebuah elektron
Berlangsung 2 tahap
yaitu :

Sinar gamma dipancarkan

Sinar gamma berinteraksi

dengan electron orbital, yang
kemudian terpancar dengan
energi kinetic
 Konversi Internal

Proses konversi internal memiliki nilai ambang yang sama dengan

energi ikat elektron dalam kulit tertentu

Proses konversi berikutnya, atom yang ditinggalkan elektron

akan kekurangan satu elektron dalam kulit.

Kekosongan ini akan diisi dengan cepat oleh elektron yang berasal
dari kulit yang lebih tinggi, dan karena itu kita akan mengamati
emisi sinar X karakterisik
 Konversi Internal

Ilustrasi untuk menghitung energi elektron dengan peluruhan  dari 203Hg menjadi 203Tl ,
yang diikuti oleh pemancaran suatu sinar  tunggal dengan energi 279,190 keV.

Kita berharap untuk menemukan elektron konversi

Untuk Tl, kita memperoleh energi ikat sebagai berikut :dipancarkan dengan energi berikut

B(K) = 85,529 keV

Te(K) = 279,190 – 85,529 = 193,661 keV
B(LI) = 15,347 keV
Te(LI) = 279,190 – 15,347 = 263,843 keV
B(LII) = 14,698 keV
Te(LII) = 279,190 – 14,698 = 264,492 keV
B(LIII) = 12,657 keV Te(LIII) = 279,190 – 12,657 = 266,533 keV
B(MI) = 3,704 keV Te(MI) = 279,190 – 3,704 = 275,486 keV
 Teori Peluruhan Gamma

 Sinar gamma (γ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik

dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang
sangat kuat.
 Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atom dari suatu
keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi
radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang
elektromagnetik.
 Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom
(A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru.
 Teori Peluruhan Gamma

Peluruhan gamma merupakan suatu inti atom yang

berada dalam keadaan tereksitasi dapat kembali ke
keadaan dasar (ground state) yang lebih stabil dengan
memancarkan sinar gamma.

Inti yang berada dalam keadaan eksitasi pada

umumnya terjadi setelah peluruhan. Misalnya :
 Contoh Soal

1. Berapa peluruhan gamma dari barium-137?

Jawab :

Dari peluruhan ini, atom induk diturunkan energinya.

2. Tuliskan persamaan peluruhan gamma dari bentuk metastabil

53- I-125!
Jawab :
SEKIAN DAN TERIMA KASIH