modifikasi single channel analyzer menggunakan prosiding/energi/pros... · 3. multimeter digital...

Download MODIFIKASI SINGLE CHANNEL ANALYZER MENGGUNAKAN Prosiding/Energi/Pros... · 3. Multimeter Digital model:…

Post on 10-Mar-2019

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

MODIFIKASI SINGLE CHANNEL ANALYZER MENGGUNAKANLM-311 SEBAGAI KOMP ARA TOR

Jumari, Djuningran, Nurhidayat SPuslitbang Teknologi Maju - BATAN Yogyakarta

ABSTRAK

MOlJlFIKASI SINGLE CHANNEL ANAL YZER MENGGUNAKAN LM311 SEBAGAIKOMPARA TOR. Telah dilakukan modifikasi Single Channel Analyzer (SCA) denganmenggunakan IC LM311 sebagai komparator. IC komparator SCA yang lamamenggunakan IC LM710, sedangkan IC tersebut sudah langka dan tidak adadipasaran lokal, maka dari itu harus dicari IC tipe lain dengan karateristik yang samasebagai pengganti. SCA yang dibuat terdiri dari rangkaian pembagi dua, Uper LevelDiscriminator, Lower Level Discriminator, dan rangkaian pembentuk pulsa.Pelaksanaan kegiatan meliputi review disain, pembuatan dan pengujian. Pengujianrangkaian dilakukan dengan menggunakan generator pulsa dan sumber radiasistandar Co-60 dan Cs-137. Dari data hasil pengujian menggunakan generator pulsamenunjukkan bahwa SCA sudah berfungsi dengan baik dan mempunyai amplitudo 4Vserta lebar pulsa 5 jJS. Dari data hasil pengujian seluruh sistem dengan menggunakan sumber radiasi standar didapatkan hasil untuk Co-60 letak tenaga ada dua,pertama pada 5,7 V dengan angka cacahan 730 cacah/10detik dan yang kedua pada6,4 V dengan angka cacahan 631 cacah/10detik. Sedangkan letak tenaga sumberradiasi Cs-137 pada 3,2 V dengan cacahan 3205 cacah/10detik. Dari hasil uji fungsidapat diketahui bahwa SCA yang dibuat telah berfungsi dengan baik dan memenuhistandar yang ditentukan dalam instrumentasi nuklir.

ABSTRACT

MODIFICATION OF THE SINGLE CHANNEL ANALYZER USING IC LM311 ASCONIPARATOR. Modification of SCA using IC LM311 as comparator have beendone. SCA is obsolent presently, therefore it should be find out the other IC type withsimilar characteristic for replacing the IC LM710. The constructed SCA consits ofdevicfer circuit, uper lever discriminator, lower lever discriminator, and pulse shapingcircuit. Modification activity consists of design review, construction and function test.The circuit test was done by using pulse generator and standard radiation source Co-60 and Cs-137. The test done using pulse generator shown that the SCA is runningwell with the amplitude of 4V, pulse width 511S.The test done by using radiationsource it is shown that for Co-60 there are two energies, namely at 5. 7V with 730count/10 seconds and at 6.4V with 631 count/10 seconds. Where as for Cs-137 theenergy at 3.2V with 3205 count/10 seconds. From the test done it is concluded thatthe SCA is functioning properly and fulfilled the standard of nuclear instrumentation.

PENDAHUlUAN

Da'am bidang penelitian, industri, radiografi danradiologi sumber radiasi yang banyakdigunakan adalah radiasi sinar gamma, dan untukkeperluan pengukuran intensitas dan tenaga radiasigamma tersebut dibutuhkan sistem spektrometergamma. Perangkat elektronik pada sistem

spektrometer gamma ini terdiri dari detektor Nal(Tl), Pre Amplifier, Linear Amplifier, SingleChannel Analyzer, Counter dan Timer sertaPenyedia Daya Tegangan Tinggi DC dan PenyediaDaya Tegangan Rendah DC. Mekanisme deteksiradiasi adalah sinar radiasi gamma oleh detektorNal (TI) akan dirubah menjadi pulsa listrik

kemudian dimasukkan ke Pre Amplifier untuk

Jumari, dkk. ISSN 1410 - 8178 443

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

sv

DASAR TEORI

Gambar 2. Timing diagram pulsa input dan out putSCA

Single Channel Analyzer merupakan bagianutama pada sistem Spektrometri y. Adapun blokdiagram rangkaian SCA adalah seperti terlihat padaGambar I.

CN~SCA

J:::---... OUTPUT

DIFFERENTIAL

Ildl rLOR

INTEGRAl.

I UlOUTIL

INTEGRAL

nSLSCAOUTDIFITRENTIAlSCAour

INPUT

LL

UL

Gambar I. Blok diagram timing single channelanalyzer

Pada blok diagram gambar 1 terlihat bahwatiap pulsa input dilengkapi kedua diskriminatorLower Level (LL) dan Uper Level (UL), dan tiapdiskriminator membangkitkan sebuah pulsakeluaran jika masing-masing ambang melebihisinyal masukan. Untuk operasi Integral LLberfungsi sebagai batas bawah sedangkan UL tidakdigunakan, prinsipnya kalau ada pulsa yangtingginya diatas LL akan dilewatkan. OperasiDifferential ada dua macam yaitu DifferentialJendela dan Differential Normal. Pada operasiDifferential Jendela LL berfungsi sebagai batasanbawah sedangkan UL berfungsi sebagi lebarjendela, dimana kalau ada pulsa masukan yangtingginya di atas LL sampai lebar jendela tertentumaka pulsa tersebut akan dilewatkan. Untuk operasiDifferential Normal, LL berfungsi sebagai batasanbawah sedangkan UL berfungsi sebagai batasanatas, dimana kalau ada pulsa yang tingginya beradadiatas LL sampai pada harga UL maka pulsatersebut akan dilewatkan. Timing diagram carakerja TSCA adalah seperti pada Gambar 2 :

~ULV .

lLV-- --- --------- --- ----

_n~ _

dikuatkan tinggi pulsanya menjadi ratusan mV dandibentuk menjadi pulsa "semi Gaussian". Pulsasemi Gaussian dimasukkan ke Amplifier untukdikuatkan tinggi pulsanya menjadi maksimum 10 Vdan dibentuk menjadi pulsa "Gaussian" [I). Setelahbentuk pulsa menjadi Gaussian kemudiandimasukkan ke SCA untuk dianalisa tinggi pulsanyadan dirubah menjadi pulsa digital dengan tinggipulsa 3V - 5V dan lebar pulsa 5 ~S [2). Pulsatersebut dimasukkan ke Counter yang sudahdilengkapi dengan Timer, untuk dicacah berapapulsa radiasi yang ditangkap oleh detektorpersatuan waktu. Setelah pulsa keluaran amplifiertersebut dianalisa maka akan dapat diketahui berapaintensitas dan tenaga radiasi gamma dengan caramelihat hasil cacahan pada Counter dan dibuatgambar spektrum dari sumber radiasi Cs-137 danCo-60 tersebut. Sistem spektrometer gamma untukpengukuran tenaga radiasi yang saat ini banyakdigunakan adalah buatan "ORTEC" dan"CANBERRA", dimana kedua merk tersebut sudah

terbukti berkualitas baik tetapi untuk pengadaankedua merk perangkat elektronik tersebutmemerlukan biaya yang sangat mahal, disampingitu apabila alat tersebut mengalami kerusakan makauntuk pengadaan komponen elektronik yang rusaksangat sulit karena komponennya sangat specificdan kebanyakan tidak ada dipasaran lokal. Karenahal tersebut maka telah dilakukan modifikasi dari

sebagian Sistem Spektrometri Gamma, bagian yangdimodifikasi adalah SCA, yang mana fungsi SCAadalah untuk menganalisa tinggi pulsa keluaranlinear amplifier yang merupakan pulsa Gaussiankeluaran detektor yang sudah mengalamipenguatan. Dalam kegiatan modifikasi SCA inimeliputi review design, pembuatan dan pengujian.Review design dititik beratkan pada bagiankomparator yang tadinya menggunakan IC LM-71O

diganti dengan IC r;ang mempunyai karateristiksarna yaitu LM-311 3), langkah selanjutnya adalahpembuatan dan pengujian spesifikasi teknis yangtelah ditentukan. Dalam pengujian dilakukandengan menggunakan generator pulsa dan sumberradiasi standar dan dari data hasil pengujianmenunjukkan bahwa SCA hasil modifikasi telahberfungsi dengan baik sesuai standar yangditentukan. Dengan telah berhasilnya dilakukanmodifikasi SCA tersebut maka manfaatnya sangatbesar yaitu dapat memanfaatkan komponen lokaldan mudah untuk mendapatkannya, kualitas hasilproduk cukup baik dan alat tersebut telah terbuktidapat berfungsi secara efektif dan efisien. Efektifkarena dapat berdaya guna dan berhasil gun a, sertaefisien karena alatnya sangat sederhana danharganya jauh lebih murah dibandingkan dengankalau harus beli dari luar negeri.

444 ISSN 1410 - 8178 Jumari, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Pada timing diagram gambar 2digambarkan dua kemungkinan kondisi pulsa input.Pertama adalah sebuah pulsa yang melebihi ambangLL tanpa melebihi UL, dan pulsa lainnya adalahpulsa yang melebihi kedua ambang. Jika dipilihoperasi integral, sebuah pulsa keluaran SCAdibangkitkan untuk setiap pulsa input pada saatpulsa input naik melintasi batas LLD. Jika dipilihoperasi differential (salah satu normal ataujendela),sebuah pulsa keluaran SCA dibangkitkan untukpulsa pertama tapi tidak untuk pulsa yang kedua.Ambang LL dapat diatur dari 0 sid +10 V,sedangkan pengaturan ambang UL ditentukan olehpenetapan operasi. Bila ditetapkan pada operasiIntegral maka UL tidak digunakan, sedang kan bilaoperasi differential Normal UL dapat diatur dari 0sid + 10 V diukur terhadap ground. Bila operasiditetapkan pada posisi differential jendela maka ULbiasanya diatur 0 sid IV, diukur terhadap ambangLL

TAT A KER.JA

I. Review disain rangkaian dan disain Lay OutPCB.

2. Pembuaum PCB Single Channel Analyzer.3. Pengujian komponen yang akan dipasang baik

pasip maupun aktif.4. Pemasangan komponen pada PCB Single

Channel Analyzer.5. Pengujian sistem operasi SCA meliputi operasi

Integral, Differential Jendela, dan DifferentialNormal dengan menggunakan sinyal masukandari Pulse Generator berpolaritas positip denganfrekuensi I kHz.

6. Pengujian pencacahan dan analisa tinggi pulsadengan menggu nakan sumber standard Cs-137.

7. Pengujian pencacahan dan analisa tinggi pulsadengan menggunakan sumber standard Co-60.

Alat yang dligunakanI. Pulse Generator model: GL-3.2. Frequency Counter Kenwood model: FC-756.3. Multimeter Digital model: Fluke-834. Oscilloscope 40 MHz Kenwood 40 MHz model

: CS-5130.

5. Unit sistem spektrometri gamma model: NIMModul ORTEC 401A.

HASIL PENGUJIAN

Pengujian Single Channel Analyzer denganGenerator Pulsa

Tabel I. Data hasil pengujian spesifikasi teknisSCA

No. Bagian yangHasil yangHasil pengukurandiujidiharapkan