Detektor Geiger Muller

2.1 Detektor geiger muller Pencacah Geiger-Müller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi. Yang biasanya digunakan untuk mendeteksi radiasi alpha dan beta. Sensornya adalah sebuah tabung GeigerMüller

berisi

gas

yang

akan

bersifat

konduktor

ketika partikel atau foton radiasi

menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa jarum penunjuk, lampu atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada kondisi tertentu, pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma, walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah geiger tidak bisa digunakan untuk mendeteksi neutron. Bagian – bagian Detektor Geiger Muller :  Katoda yaitu dinding tabung logam yang merupakan elektroda negatif. Jika tabung terbuat dari gelas maka dinding tabung harus dilapisi logam tipis.  Anoda yaitu kawat tipis atau wolfram yang terbentang di tengah – tengah tabung. Anoda sebagai elektroda positif. 

Isi tabung yaitu gas bertekanan rendah, biasanya gas beratom tunggal dicampur gas poliatom (gas yang banyak digunakan Ar dan He).

Prinsip kerja: Apabila zarah radiasi masuk ke dalam tabung maka radiasi akan mengionisasi gas isi. Akibatnya banyak pasangan elektron-ion yang terjadi pada detektor Geiger-Muller, namun tidak sebanding dengan tenaga zarah radiasi yang datang. Hasil ionisasi ini disebut elektron primer. Karena antara anode dan katode diberikan beda tegangan maka akan timbul medan listrik di antara kedua elektrode tersebut. Ion positif akan bergerak kearah dinding tabung (katoda) dengan kecepatan yang relatif lebih lambat bila dibandingkan dengan elektronelektron yang bergerak kearah anoda (+). Kecepatan gerak ion tersebut bergantung pada

besarnya tegangan yang diberikan. Sedangkan besarnya tenaga yang diperlukan untuk membentuk elektron dan ion tergantung pada jenis gas yang digunakan. Dengan tenaga yang relatif tinggi maka elektron akan mampu mengionisasi atomatom sekitarnya, sehingga menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder. Pasangan elektronion sekunder ini masih dapat menimbulkan pasangan elektron-ion tersier dan seterusnya, sehingga akan terjadi lucutan yang terus-menerus (avalence). Ketika tegangan dinaikkan lebih tinggi lagi maka peristiwa pelucutan elektron sekunder makin besar dan elektron sekunder yang terbentuk makin banyak. Akibatnya, anoda diselubungi serta dilindungi oleh muatan negatif elektron, sehingga peristiwa ionisasi akan terhenti. Karena gerak ion positif ke dinding tabung (katoda) lambat, maka ion-ion ini dapat membentuk semacam lapisan pelindung positif pada permukaan dinding tabung. Keadaan yang demikian dinamakan efek muatan ruang atau space charge effect. Tegangan yang menimbulkan efek muatan ruang adalah tegangan maksimum yang membatasi berkumpulnya elektron-elektron pada anoda. Dalam keadaan seperti ini detektor tidak peka lagi terhadap datangnya zarah radiasi. Oleh karena itu efek muata ruang harus dihindari dengan menambah tegangan V. penambahan tegangan V dimaksudkan supaya terjadi pelepasan muatan pada anoda sehingga detektor dapat bekerja normal kembali. Pelepasan muatan dapat terjadi karena elektron mendapat tambahan tenaga kinetic akibat penambahan tegangan. Apabila tegangan dinaikkan terus menerus, pelucutan alektron yang terjadi semakin banyak. Pada suatu tegangan tertentu peristiwa avalanche elektron sekunder tidak bergantung lagi oleh jenis radiasi maupun energi (tenaga) radiasi yang datang. Maka dari itu pulsa yang dihasilkan mempunyai tinggi yang sama. Sehingga detektor Geiger muller tidak bisa digunakan untuk mengitung energi dari zarah radiasi yang datang. Jika tegangan tersebut dinaikkan lebih tinggi lagi dari tegangan kerja Geiger muler, maka detektor tersebut akan rusak. Karena sususan molekul gas atau campuran gas tidak pada perbandingan semula atau terjadi peristiwa pelucutan terus menerus yang disebut continous discharge.

Pada detektor GM, jika tegangan dioperasikan dari nol sampai tegangan yang tinggi dan hasil cacahannya digambarkan maka akan ada bagian yang datar. Daerah ini disebut plateau. Pada daerah plateau, jika ada perubahan tegangan, hasil cacahan tidak berubah secara signifikan. Tegangan kerja yang mulai timbulnya cacah disebut starting voltage. Bila adalah tegangan mulainya plateau, adalah tegangan batas dari plateau. Bagian kurva potensial yang hampir datar jumlah cacahannya disebut “plateau”. Atau daerah plateau adalah daerah yang mendekati nilai konstan dan pada grafik ditunjukkan dengan garis mendatar/hampir datar. Tegangan ambang adalah tegangan saat mulai terjadi nilai cacahan. Tegangan operasi adalah tegangan yang diperlukan untuk terjadinya pencacahan pada daerah plateau. Tegangan high ketika tejadi ionisasi tingkat tinggi. Pada potensial yang lebih tinggi akan terjadi penaikkan pulsa radiasi yang cepat meningkat. Hal ini akibat sudah terjadi efek lucutan, dimana electron dari katoda dapat langsung sampai ke anoda dalam jumlah yang besar. Apabila potensial terus dinaikkan, lucutan akan semakin cepat meningkat dan dapat menyebabkan detektor rusak. Untuk menghindari kerusakan detektor variasi tegangan untuk percobaan ini dioperasikan tidak melebihi 560 volt.