RADIO FARMASI 1 Daftar pustaka Radio Farmasi Marcia Hartman, M.S. 2005, University of California. Davis Medical CenterThe Role of the Medical Physicist in Preparing for Radiation Disasters Williams and Wilkins. 1994, The Essential Physics of Medical Imaging, Baltimore IAEA2007,training material on radiation protec tion in diagnostic and interventional radiology, X ray production NahlaS.Barakat2008,Designandsafety handling,College of Pharmacy, King Saud University Abdul Jalil Amri Arma 2004, Zat Radio Aktif Dan Penggunaan Radio Isotop Bagi Kesehatan Hobart H, Lyne L,M.Jr.John A.D, Frank. A.S.Jr. 1988 Instrmental Method of Analysis,Radiochemical Methods, (398-4210, Ward Wood Publishing co. USA.

2 Materi Kuliah Radio Farmasi hari ini (Ke I dan ke II) A PENDAHULUAN: B. PELURUHAN SINAR RADI AKTIF C. CIRI SINAR RADIOAKTIF GAMMA D. KECEPATAN PELURUHAN RA E. SINAR X F. SATUANAKTIVITAS RADIOAKTIF G. PENGAKTIVAN SUMBER RADIO AKTIF 3 A. PENDAHULUAN4 Radiofarmasi adalahsenyawa radio aktif yang digunakan untuk diagose, pengobatan, terhadap penyakit manusia dan untuk kepentingan analisis Untuk mengenal radiofarmasi harus diketahui tentang radio aktif dan radio isotop,sehingga didefinisikan bahwa radio isotop adalah senyawa atau unsur yang dapat memancar kan partikelatauradiasi elektromagnetik dari inti melalui peluruhan radioaktif. Dikenal juga dengan radionuclide, karena memangspesifik memancarkanproton atau elektron dari dalam inti suatu elemen atau unsur.I N T I Bagian Atom : ElektronProtonNetron Jumlah proton (Z) sama dengan jumlah elektron Jumlah netron (N) Jumlah Nukleon A = Z + N, sehingga dapat ditulis atau 5 ATOM 6 7 Simbol Biasanya ditulis N diiringi simbol kimia dan N, A adalahjumlah massa, dari nukleus, Z adalah jumlah proton dalam nukleus, sedangkan simbol kimia (nama unsur)N adalah jumlah netron dalam nukleus. Contoh 126 C6, artinya atom C jumlah massa =12 (BA), dan proton 6, dan neutron 6, tetapi isotop radio aktif C-14, dapat ditulis 146C8, atau juga ditulis 14C. Nuklei dengan jumlah proton sama tetapi jumlah netronbervariasi disebut isotops, contoh isotop adalahC-11, C-12, C-13, dan C-14. Dengan proton masing 6, 6, ;7 dan 8, Simbol 8 Isoton Adalah unsur(nuklei) yang mempunyai neutron sama, tetapi protonya bervariasi. Contoh helium 32He1,dan isotop hidrogen 21 H1, (deuterium). Isobars Adalah nuklei yang berisi proton mapun netron dengan jumlah yang sama. Misalnya 3He dan 3H. (tritium). juga antara 14C dan 14N. Beberapa unsur atau nuklei mempunyai berbagai isotop seperti yang terjadi pada atom karbon, terlihat dalam tabel berikut. Istilah Dalam Atom Isotop dari atom karbon 9 Jml protonJml.neutronTotal (A+Z)Katagori 6 6 6 6 6 6 6 6 6 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Sangat tak stabil Tak stabil Tak stabil Stabil Stabil Tak stabil Tak stabil Tak stabil Sangat tak stabil 10 Kadar isotops, berbeda tergantung pada elemennya: Contoh atom karbon isotop 12C dan 14C, masing-masing dengan kadar 98,9 %, dan 1.11%., 2H, dan 1H, (99,9% dan 0,1%),14N, dan 15N ( 99,64 % dan 0,36%) Oksigen 16O, dan 17O,dan 18O,99,8, 0,04,dan 0,02%) Isotop 14C, dapat diproduksi dengan jumlah sangat kecil menggunakan bombardemen, demkian pula 3H.Unsur yang penting dalam kepentingan biologis adalah 40K, dan ternyata ditemukan 0,01%, isotop K ditemukan dalam sistem kehidupan. Radio isotop untuk kepentingan penelitian biologis, pengobatan maupun diagnose dapat dibuat sintetik. 11 Tabel persentase senyawa isotop danmassa relatif terhadap 12 C UnsurPersenMassaIsotopPersen Massa 1H 12C 14N 16O 19F 28Si 31P 32S 35Cl 79Br 127I 99.985 98,9 99.64 99.8 100 92.2 100 95.0 75.8 50.5 100 1.0007825 12.0000 14.00374 15.998405 18.999180 27.979769 30.972063 31.972074 34.968855 78.916344 126.904352 2H 13C 15N 17O 18O 29Si 30Si 33S 34S 37Cl 81Br

0.015 1.1 0.36 0.04 0.02 4.7 3.1 0.76 4.2 24.2 49/5 2.014102 13.03354 15.000108 16.999160 17.999160 28.973761 29.73761 32.967145 33.967865 36.965896 80.916344 B. PELURUHAN RADIO AKTIF 12 Peluruhan RA, dan dengan segala tipenya sangat berguna untuk kepentingan analisis maupun diagnostik dan penelitian yang menggunanakan larutan yang encer. Peluruhan dibedakan menjadi: a. Peluruhan alfa. Peluruhan tipe ini terjadi pada usnsur yang berat seperti uranium dan thorium. Partikel alfa,merupa kan tiruan helium karena mempunyai dua neutron dan dua elektron, yang daya tembusnya kecil. Radiasi alfa dapat dibedakan dengan radiasi beta, dengan carafiltrasi yang mengabsorbsi sianar alfa tetapi membiarkan sinar beta untuk diukur. 13 Pelepasan alfa = pelepasan helium 23892U 23490Th + 42He, Thorium yang dihasilkanmassa turun 4, dan dengan nomer atom turun 2 unit. Sinar mudah diukur karena massa dan muatan besar. Sifat yang lain sinar alfa ini sulit menetrasi kedalam material karena masa dan muatannya.Sehingga pancarannya tak terus menerus,atau dapat dihalangiIdentifikasi sinar alfa dapat dengan mengukur lamanya atau panjanggya penetrasi kedalam sebuah meterial terutama dalam udara. Sinar alfa tak efektif untuk menghasilkan radio isotop yang lain, karena daya penetrasi rendah. 14 b. Peluruhan beta Partikel beta mempunyai energi elektronik yang tinggi (positron), bila radiasi bermuatan negatif dinamakan negatron, merupakan hasil peluruhan dari neutron yang menghasilkan proton, negatron dan antineutron. Persamaan:N P + |- ve. (peluruhan negatron) Negatron seperti halnya orbital elektron,berada setelah melepaskan tenaga kinetiknya yang kemudian akan bersinggungan dengan ion positif sebagai orbital elektron. Emisi negatron terlihat sebagai berikut: 32P |-+ 32S(peluruhan negatron) Radio aktif stabil. Peluruhan sinar beta 15 Peluruhan beta dapat terjadi pada13N|+ + 13C

RA stabil Positron telah dilepaskan dan telah melepaskan energi kinetiknya kemudian berinteraksi dengan elektron yang menghasilkan satujenis sinar beta dengan tenaga 0,51 MeV. Negatron adalah penting dalam perhitungan scintilation (kedipan atau tetesan ) cairan. Dalam sistem biologis, radionukleitide yang penting adalah 3H, dan 14C, keduanya dapat melepaskan sinar beta. 16 Negatron dan neutron,yang melepaskan sinar beta mempunyai energi yang dapat dihitung dan dikarakterisasikan sebagai radio nukleid. Spektrum dari energi sinar beta dapat diukur dalam ploting antara besarnya tenaga yang dipancarkan dengan jumlah elektron. 17 Keterangan Spektrum peluruhan14C terlihat pada gambar diatas, bahwa Emaks (jumlah terbesar) untuk peleruhan beta dari 3H berbeda dengan Emaks untuk 14C. Sehingga dapat digunakan untuk karakterisasi. Emaks untuk 3H=0,019 MeV, untuk 14 C =0,048, MeV sedangkan untuk 38Cl =0,481 MeV. Braking radiation, adalah fenomena peluruhan sinar beta, bila negatron melewati ion positif terjadilah interaksi elektrostatik dan tenaga kinetik negatron hilang yang dipancarkan sebagai sinar 18 Pancaran sinar betamenghasilkan partikel dengan yang terus menerus, diudara tak tertahan dengan energi terlihat dari nol sampai puncak maksimumnya sehingga dapat digunakan untuk identifikasi unsur.(slide 13) Massa beta hanya sebesar 1/7000, dari partikel alfa, sehingga lebih mudah membus udara, karena itu tak mudah untuk dianalisis jalannya sinar. Sinar beta diudara sulit diukur karena cepatnya dan mungkin terjadi penyebaran perambatan. Sehingga dapat diketahui dengan material penyerabnya seperti aluminium, untuk menhentikan pancaran sinar beta yang dinyatakan mg/cm2. 19 c. Peluruhan gamma Peluruhan sinar gamma ditandai dengan pelepasan proton dengan tenaga tinggi atau dengan panjang gelombang yang pendek. Sinar gamma dalam kondisi tepat dapat diukur dengan cara perhitunganscintillations, Sinar gamma ini dapat diinterferensi oleh sinar alfa maupun sinar beta, tetapi dapat diatasi dengan filtrasi menggunakan lempeng tipis dari aluminium. Sinnar gamma dapat digunakan untuk analysis berba gai senyawa kimia terutama logam. Gelombang sinar gamma hampir mendekati sinar X, dan sinar gamma lebih kecil lamdanya. Pembeda sinar radio aktif Gambar pancaran RA 20 o | Logam Pb Saluran panjang Plat bermutan Dibuat dalam sistem tertutup dan hampa Plat bermutan C. CIRI SINAR RADIOAKTIF GAMMA 21 Sinar gamma mempunyai daya penetrasi yang tinggi, berbeda dengan sinar alfa dan beta bila menumbuk materi akan kehilangan tenaganya, dan kembali ke tingkat dasar. Sedang sinar gamma dapat menembus mater/logam dan dapat melepas kan sinar gamma dari logam bersangkutan Artinya sinar gamma dapat dihasilkan oleh peluruhan alfa dan beta yang kembali ke tingkat dasar (relaksasi nukleus), sehingga berbeda dengan sinar X, yang merupakan hasil relaksasi dari elektronik Seperti halnya sinar gamma masing-masing unsur sangat khusus sehingga dapat digunakan untuk identifikasi. 22 Sinnar gamma yang berinteraksi dengan material, dapat kehilangan energinya dengan tiga cara: a). Tenaga sinar gamma akan hilang terabsorbsi oleh elektrom atom yang terkena sinar gamma, misalnya pada K terutama untuk sinar gammaberenergi rendah, sehingga menimbulkan fotoelektrik b). Semua tenaga sinar gamma dikonsumsi oleh elektron yang terradiasi tetapi tidak ikut memnambah energi elektron sehingga dinamakan Compton effect c). Bila sinar gamma foton, mempunyai energi yang cukup tinggi (minimal 1,02 MeV), akan memungkinkan terjadi sepasang elektron dan positron dalam lingkungan sekitarnya. 1. Kapan suatu isotop stabil, dan mengapa ada yang tidak stabil? Radioakti isotope Akirnya dapat jadi Isotop yang stabil RULES A. Semua inti yang > 84 protons tidak stabil,(nukleus terlalu besar, terlalu banyak proton) B. SangatStabil: Atom denganjumlah elektron 2, 8, 20, 50, 82 or 126 C. Isotopden ganProton=Neutron lebih stabil # of neutrons # of protons unstable unstable Belt of stability 80 0 Stabilitas RA 23 D. KECEPATAN PELURUHAN RA 24 Kecepatan peluruhan nukleus adalah tetap dan kataristik untuk setiap nukleus. Proses kimia kecepatan peluruhan tak tergantung pada suhu, aturan aksi masssa, dan parameter lain yang umumnya berpengaruh pada perubahan kimia dan fisika senyawa kimia Peluruhan RA mengikuti order pertama, sepeerti kecepatan RA tergantung dari kadar nukleusRA yang dirumuskan: dN= N (2) dt Proses Peluruhan 25 32P = 14.3 hari 128I (25 menit)` 32 S 128Xe |-1,71 MeV |- |-2,12 MeV 24 Mg 56 Mn(2,58Hr) |-2,75 MeV 1,37 MeV 24 Na(15,0) Hr. |-1,39 MeV |- |- |-2,85 MeV 50% 1,811 MeV 29% 2,110 MeV 15% 56 Fe Tabel t1/2 elemen yang penting dalam Biologis 26 Tabel T1/2 untuk yang pendek dapat digunakan pengukuran peluruhan mengukur satu pereiode. Nukleidt1/2Nukleid t1/2 131I 135I 32P 59F 35S 22Na 8,05 Hari 60 hari 14,28 hari 45,6 hari 87,9 hari 2,62 tahun 60Co 3H 90Sr 11C 14C 36Cl 63Ni 5,26 th 12,6 th 27,7 th 20,3 th 5730 th 3,08 x 105 th 92 TH. 27 Untuk senyawa yang t1/2 sangat panjang menggunakan persamaan 3. Satuan lain yang lebih kecil dari Curie adalah: Milli Curie ( mCi) =3,70 x 107, dps =2,220x109 dpm Mikro Curie(Ci) = 3,7 0x104 dps=2,220x106 dpm Nano Curie(nCi) = 3,7 0x101 dps=2,220x103 dpm Piro Curie(pCi) = 3,7 0x10-2 dps=2,220x100 dpm Piko Curie (pCi) sering dituliskan Ci, (mikro mikro Curi). Satuan ini untuk menyatakan radioaktivitas yang sangat kecil misalnya air murni 28 Sinar X didefinisikan sebagai sinar elektro magnetik dengan gelombang pendek,yang dihasilkan decelation dengan elektron bertenaga tinggi, atau dengan terjadinya transisi elektronik bagian dalam ke orbital yang lebih luar, dan kembalinya ke orbital yang lebih dalam akan memancarkan sinar X Panjang gelombang sinr X antara 10-5 sampai 100 A0 atau antara 0,1A0 sampai 25 A0 Sumber Sinar X diproduksisecara terus menerusatau teputus-putus. Spektra yang berkelanjutan dari sumber dengan pemanasan katode yang melepaskan dan menem- baki elektrode, yang besarnya sampai 100kV, E. SINAR X Terjadinya sinar X 29 Tenaga Karena tabrakan tersebut tenaga dari berkasdapat terkonversi menjadi sinar Xang menjadi sinar yang tak putus (spektrum tak terputus) 30 Spektrogram sinar X 31 Rumus dari energi foton hasil pelepasan dari elektron ke kenitik nol, pada tumbukkan tunggal dirumuskan: hc hv0= = Ve(1) o Veadalah tenga yang terjadi dipancarkan dan muatan elektron. Atau energi dari semua elektron dalam berkas elektron. h =tetapan Plank, c= kecepatan cahaya, v0 adalah frekuensi maksimum dari radiasi yang ditimbulkan pada tenaga sebesar V. Sedangkan o adalah panjang gelombang yang rendah pada radiasi dalam keadaan terkecil. (limit). Rumusan korelasi ini dinamakan Hukum Duane-Haunt. Kalau semua tetapan dimasukan maka o = 12398 Ao o = hv0 hc v0 c Karasteritik dari sinar X 32 Pada slide 23, terlihat hasil bombardemen molibdenun, menghasilkan emisi garis pada 0,63 Ao dan 0,71A0.Juga terjadi padapanjang gelobang 4 sampai 6 A0. Molibdenun adalah salah satu contoh unsur dengan no. Atom lebih besar dari 23, mempunyai dua seri sepektra. Pada lambda pendek dinamakan seri K dan yang lain dinamakan seri L. Elemen yang mempunyai nomer atom lebih kecil dari 23 hanya akan menghasilkan emisi K, sedangkan yang lebih besar akan meng hasil kan seri K dan L. Berbeda dengan wolframat atau tungstat(42), tak menghasilkan spektra dari 0,1-1,0 Ao, walaupun diberi tenaga 50 kV Tetapi akan muncul pada K (0,18-0,21) bila 70 kV. ( slide 23) Tabel panjang gelombang sinar X beberapa elemen33 UnsurNo. Atom UnsurNo. AtomSeri KSeri L o Ao|Aoo Ao| Ao Na K Cr Rb Cs W U 11 19 24 37 55 74 92 11.909 3,742 2,290 0,926 0,401 0,209 0,126 11,617 3,454 2,085 0,829 0.355 0,184 0,111 - - 21.714 7,318 2,892 1,476 0,911 - - 21.323 7,073 2,683 1,282 6.720 F. SATUANAKTIVITAS RADIOAKTIF 34 Curie (Ci)adalah satuan standard dari radoaktivitas, yang diadefisikan: Ialahjumlah elemen atau unsur radioaktif dapat menghasilkan 1 g radium 226 tiap sekon (detik). Pada th 1950, difinisi satu Curie adalah3,700 x 1010 selama satu sekon (dps), atau 2,220 x 1012,(dpm), yang diadopsi dari Internasinal Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), dan Internasional Union of Pure and Applied Physics (IUPAP). Satuan tersebut merupakan satuan mutlak dari proses disntregasi elemen (atau peluruhan RA). 35 Untuk senyawa yang t1/2 sangat panjang menggunakan persamaan 3. Satuan lain yang lebih kecil dari Curie adalah: Milli Curie ( mCi) =3,70 x 107, dps =2,220x109 dpm Mikro Curie(Ci) = 3,7 0x104 dps=2,220x106 dpm Nano Curie(nCi) = 3,7 0x101 dps=2,220x103 dpm Piro Curie(pCi) = 3,7 0x10-2 dps=2,220x100 dpm Piko Curie (pCi) sering dituliskan Ci, (mikro mikro Curi). Satuan ini untuk menyatakan radioaktivitas yang sangat kecil misalnya air murni Interaksi antara neutron dan elemen/unsur 36 Sumber neutron untuk aktivasi RA dapat diperoleh dari beberapa cara: 1). Menggunakan peluruhan RA yang mempunyai t1/2 yang hanya mengeluarkan proton dan elektron. Dapat dilakukan dengan baik dalam reakstor bila mempunyai tenaga sebesar 1 keV. (untuk yang lamban), sedangkan yang cepat digunakan tenaga lebih besar hampir 0,5 MeV. 2). Dengan penggunaan pemansan,neutron yang dikeluarkan sebesar 0,025 eV. Yang banyak digunakan, Terutama untuk kepentingan analisis, dengan arus sebesar 1011 sampai 1014 n/cm2secon.Dapat menganalisisunsur dengan kadar 10-3 10g 37 Cara: memberikan irradiasi kedalam reaktor yang menggunakan larutan encer misalnya air, atau dutereum oksida. Sehingga terjadinya interaksi ada dua hal. 1. Penangkapan neutron: 2311 Na+ 10n 2411Na + dapat juga ditulis2311 Na ( n, ) 2411Na , produk penangkapan ini tak stabil berubah jadi: 2. Pelepasan Radiasi 2411Na 2412Mg + |- Irradiasi unsur CARA AKTIVASI RA (MENGHASILKAN RA) 38 Bila unsur atau elemen diekspose (irradiasi) pada sebuah aliran neutron maka kecepatan terjadinya unsur radioaktif dirumuskan: dN* = N|o( 7) dt dN*/dt adalah kecepatan pembetukan RA suatu elemen, dalam nukleus tiap sekon, N adalah target dari suatu atom, | = fluks atau berkas aliran neutron purata tiap cm2/sekon. Dan okemampuan penang kapan dari target atom cm2/atom.

39 Radio aktif yang terbentuk dapat mengalami peluruhan yang dirumuskan: -dN* = N*(8) dt Persamaan tersebut berlaku dalam keadaan pancaran neutron yang seragam sehinggakalau digabungkan dengan partikel yang aktif terjadi persamaan: dN* = N|o (9) dtnet Bila persamaan dalam diintregrasikan dari 0 dari t: N* = [ I-exp - t)] (10) 40 Rumus baru: dengan cara masukan t1/2 = 0,693/ maka` N* = 1-ex p - (11) (slide 24) Maka akir dari radiasi dari N* sesuai dengan N* = Kalauharga 1-exp- = S maka dapat dituliskanN* = NS S dinyatakan sebagai saturation factor (faktor kejenuhan). Maka keadaan aktivitas isotop yang dihasilkan dari radiasi dapat digambarkan sebagai berikut: Faktor kejenuhan Efek dari aliran netron pada aktivitas sampel 41 Aliran netron tinggi Unsur yang dapat diaktifkan 42 Unsur kimia yang dapat diaktifkan menjadi radio aktif untuk dianalisis maupun untuk penggunan lain terdapat 69 Unsur. Antara lain: Logam alkali seperti Na, K, Rb, dan Cs. yang bervalensi 2.Mg, Ca, Sr, dan Ba. Logam transisi seperti:Sc, Ti, V, Mn, Co, Ni, Cr, Zn, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au.Pb, Bi. Sb, Logam valensi III, Al, Ga, In, Non metal : Si, Ge, Sn, P, As,, P, S, dan halogen sepeti F, Cl, Br, dan I masih banyak lagi (Skoog 1988).. 43 Unsur Lain seperti (Oksigen, Nitrogen, Carbon, Yetrium) dapat digunakan generator aktivasi netron cepat.. Aktivasi metal ini dapat dilakukan dalam Alloys, archelogical (dalam tanah), semikonduktor dan sampel biologis, juga pada batuan, dan air. Hasil aktivasi tersebut dapat juga digunakan analisis kimia forensik. Seperti keracunan As, Hg, Pb. Cara ini tanpa melakukan distruksi senyawa, seperti halnya Atomic absorption Spectroskopy. Hal tersebut sangat bermanfaat. Juga untuk uji kelumit logam dalam polusi. G. PENGAKTIVAN SUMBER RADIO AKTIF 44 Analisis Pengaktifan Neutron Cepat (APNC) a.)Teori Dasar Teknik pengaktifan neutron cepat ditemukan pada tahun 1936 oleh George Hevesy, seorang ahli kebangsaan Hongaria ketika beliau mencoba menentukan impuritas disporsium dalam sampel ytrium dengan jalan menembaki sampel tersebut dengan neutron (Susetyo, 1988). Analisis pengaktifan neutron cepat merupakan analisis unsur berdasarkan reaksi inti antara neutron dengan unsur tertentu yang stabil yang dapat menghasilkan unsurradioaktif yang memancarkan radiasi, dan umumnya radiasi gamma.45 Energi gamma yang dipancarkan oleh radioisotop (inti tidak stabil) boleh jadi berasal dari jenis reaksi berikut : (n, p) adalah reaksi neutron menghasilkan proton. Jenis(n, 2n) adalah reaksi neutron menghasilkan dua neutron; (n, ) adalah reaksi neutron menghasilkan gamma.Akibat iradiasi neutron pada cuplikan, maka akan terjadi reaksi nuklir pada cuplikan sehingga sebagian unsur dalam cuplikan menjadi berubah radioaktif,yangreaksi pengak tifannya adalah :125Pb + 1n 126Pb 126Pb 126Pb + Metode Analisis Pengaktifan Neutron Cepat (APNC) adalah salah satu metode analisis yang mempunyai kepekaan (sensitivitas) tinggi dan relatif sangat baik. 46 Metode APNC mampu menganalisis banyak unsur kelumit dalam suatu cuplikan dalam satu kali pengukuran sampai pada orde ppm (1 x 10-6). Untuk unsur-unsur tertentu pada orde ppb (1 x 10-9) dan mampu menganalisis unsur kelumit (trace element) suatu cuplikan secara multi unsur dalam satu kali pengukuran serta tidak terpengaruh oleh matriks (Susetyo, 1988). Untuk dapat memahami prinsip kerja dari (APNC), diperlukan beberapa teori yang mendukung yaitu : Reaksi inti dan radioaktifitas Reaksi inti adalah proses interaksi antara inti stabil alamiah dengan parikel-partikel seperti elektron sehingga dapat membentuk inti baru.Metode APNCReaksi intiDapat juga terbentuk oleh peluruhan isotop-isotop tidak stabil. Susunan sebuah inti dapat diubah dengan cara menembakkan partikel-partikel berenergi tinggi ke inti sasaran.Tumbukan yang terjadi antara partikel-partikel berenergi tinggi dengan inti atom akan mengubah susunan inti tersebut sehingga terbentuklah inti baru yang berbeda dengan inti semula (inti sasaran). Sedangkan radioaktivitas adalah gejala perubahan keadaan inti atom secara spontan yang disertai radiasi berupa partikel atau gelombang elektromagnetik. Radioaktivitas mengacu pada parikel unsur yang dipancarkan dari inti sebagai hasil ketidakstabilan nuklir. Inti atom mengalami perubahan dari satu nuklida menjadi nuklida yang lain atau dari unsur satu menjadi unsur lain (Susetyo, 1988) 47 Reaksi inti48 Definisi Neutron adalah suatu partikel elementer penyusun inti atom tanpa muatan listrik. Maka neutron dilambangkan dengan (0 n1) dan mempunyai massa diam m n hampir sama dengan massa sebuah proton yaitu sebesar 1,6749210-24 gram. Apabila neutron masuk ke inti dan tinggal didalamnya, maka akan menimbulkan berbagai reaksi inti, misalnya inti melepas partikel- sehingga akan terjadi reaksi inti (n, ) artinya reaksi neutron menghasilkan gamma. Besar kecilnya energi neutron juga sangat menentu kan macam interaksi yang terjadi dengan materi. Ditinjau dari kaitan energi neutron dan kemungkinan terjadinya interaksi, maka energi neutron digolongkan menjadi 3 golongan yaitu : Definisi NeutronPenggolongan Energi neutron 49 1.Neutron cepat Neutron cepat merupakan neutron yang dihasilkan dari pembelahan uranium yang mempunyai energi yang sangat tinggi pada orde di atas 0,5 MeV. Neutron cepat mempunyai tampang lintang serapan (cross section) paling kecil artinya hanya sedikit kemungkinan berinteraksi dengan materi. 2.Neutron epitermal Neutron epitermal adalah neutron yang memiliki energi pada orde antara 0,2 MeV sampai dengan 0,5 MeV. 3.Neutron termal Neutron termal adalah neutron yang berada pada orde di bawah 0,2 MeV. Neutron termal mempunyai tampang lintang serapan (cross section) terbesar artinya paling banyak berinteraksi (Susetyo, 1988). Sumber neutron 50 Berdasarkan energi dan intensitas berkas neutron yang dihasilkan, terdapat beberapa metode yang digunakan untuk memproduksi neutron, di antaranya : Neutron dari reaktor atom Pada umumnya bahan bakar reaktor atom adalah uranium. Dalam uranium alam terdapat dua isotop utama yaitu 235U dan 238U. Inti 235U apabila menyerap neutron akan mengalami pembelahan menjadi dua inti baru sambil melepaskan 2 atau 3 neutron.Tenaga yang dihasilkan dari pembelahan 235U berkisar antara 0,1 sampai dengan 20 MeV. Analisis menggunakan reaktor atom sebagai sumber neutron tidak dapat dipakai untuk menganalisis unsur-unsur ringan seperti oksigen dan nitrogen. Neutron dari akselerator 51 Akselerator adalah alat pemercepat gerakan partikel yang dapat menghasilkan partikel dengan energi tinggi. Suatu akselerator mempunyai kemampuan untuk mem percepat partikel-partikel bermuatan dan menumbuk kannya pada bahan sasaran, dalam tumbukan tersebut terjadi reaksi inti yang menghasilkan neutron. Neutron yang dihasilkan oleh reaksi inti ini adalah neutron cepat dengan tenaga lebih dari 14 MeV dan neutron yang dihasilkan oleh akselerator adalah neutron cepat dan dapat dikatakan bertenaga tunggal (monoenergetik). Dengan mempergunakan akselerator sebagai sumber neutron, unsur-unsur ringan seperti nitrogen dan oksigen dapat dianalisis. Sumber neutron isotropik 52 Reaktor atom dan akselerator adalah sumber neutron yang mahal sehingga tidak banyak yangmemilikinya. Lagi pula dua sumber neutron itu sangat besar dan memerlukan bahan perisai radiasi. Maka untuk menaggulangi kesulitan tersebut orang mengusahakan pembuatan sumber neutron yang relative murah dan mudah. Sumber neutron isotropik adalah sumber neutron yang berisi isotop radioaktif dan bahan sasaran, dan. radiasi yang dipancarkan oleh radioisotop tersebut berinteraksi dengan bahan sasaran dan menghasilkan neutron (Susetyo, 1988).Inti atom yang tidak stabil (tereksitasi) cenderung akan menuju ke keadaan stabil. Untuk menjadi stabil maka radioisotop tersebut mengalami disintegrasi atau peluruhan disertai pemancaran energi dalam bentuk foton- dengan energi tertentu. 53 Jumlah pancaran radiasi per satuan waktu yang berasal dari inti tereksitasi sebanding dengan fluks neutron dan tampang lintang serapan neutron (Susetyo, 1988). Dalam suatu proses iradiasi dibutuhkan fasilitas yang bersesuaian dengan reaksi pengaktifannya, salah satunya adalah akselerator.Akselerator generator neutron adalah akselerator unit produksi neutron melalui proses penggabungan inti ion deuterium dan tritium yang menghasilkan neutron cepat dengan energi 14 MeV.Gambar slide berikut. adalah bagan akselerator gene rator neutronSAMES Type J-25 150KeV yang ada di PTAPB-BATAN. Partikel deuterium (2H) ditembakkan kearah sasaran yang berupa tritium (3H) sehingga terjadi reaksi berikut 31 H + 4 1H42 He+ 10n 54 1234456 678Keternagan1. Sumber tegangan tinggi5.Lensa kuadrupol 2. Sumber ion6.Tegangan tinggi 3.Tabung pemercepat lensa kuadrupol 7.Rotating probe 4. Sistem hampa 8.Target tritium 55 Prinsip Dasar Analisis Pengaktifan Neutron Cepat (APNC). SecarasistematisprinsipdasarAPNCadalah sebagai berikut : 1.Cuplikanyangdianalisisdiiradiasidengan menggunakansuatusumberneutron.Neutron yangdigunakanbiasanyaterdapatdidalam reaktornuklirataudarigeneratorneutron.(slide 44) Keberadaanneutrondidalamreaktornuklir dinyatakandenganfluksneutron(neutronflux) yaitubanyaknyaneutronyangmelaluiluasansatu cm2 dalam waktu satu detik. 2.Pemanfaatan neutron sebagai pereaksi di dalam reaksinuklirmelaluiprosesinduksineutron terhadapunsuryangadadidalamcuplikan, sehinggaunsurtersebuttereksitasi(tidakstabil) menjadiunsurradioaktifyangkemudian berelaksasimenjadiunsurstabildengan memancarkan sinar gamma. 56 3.Setelahpaparanradiasineutrondianggap cukup, cuplikan dikeluarkan dari sumber neutron. 4.Cuplikantersebutsekarangmengandung unsur-unsuryangmemancarkansinar-sinar radioaktif.Sinargammayangdipancarkanoleh berbagaiunsurdalamcuplikandapatdianalisis secara spektrometer gamma (Sunardi, 2004). c.)Spektrometer Gamma. Sinargamma(seringkalidinotasikandengan hurufYunanigamma()adalahsebuahbentukenergidariradiasielektromagnetikyang diproduksiolehradioaktivitasatauprosesnuklir atausubatomiklainnyasepertipenghancuran positron-proton Spektrometer Gamma. 57 Spektrometerradiasimerupakansuatuanalisis sumber radiasi atau radioisotop dengan mengukur distribusienergiradiasidarisumberradiasiatau radioisotop tersebut.Untukmelakukanspektrometerradiasidiperlukan seperangkatperalatandeteksidanspektrometer radiasi yang terdiri dari dua bagian.Bagianpertamaadalahdetektoryang digunakansebagaipelacakpancaranradiasi, yangakanmenghasilkanbesaranyanglebih mudah diukur dan dilihat.Bagiankeduaadalahseperangkatalatelektronik pembantuyangbergunauntukmemperkuatdan memproses sinyal untuk pengukuran (Susetyo, 1988). Spektrometer radiasi58 Bagan Spektrometer radioaktif gamma Unit Pengolahan DataPenganalisa Salur Ganda (MCA)HVBS : High Voltage Bias SupplyPA : Pre Amp (Penguat Awal)MCA : Multi Channel AnalyzerTabung (Cryostat)DetektorHVBSPAPenguat (Amp)59 Detektorspektrometer,menggunakan detektorGeLi(GermaniumLithium)jenisp-i-n yang dilengkapi dengan system Cryostat (tabung dengan berisi N2 cair). 1.Apabilasuatusinar-mengenaidetektor GeLi,makadalaminteraksiterbentukpasangan elektron-lowongan,padadaerahintrinsikdalam detektor.Olehkarenapengaruhmedanlistrik(reverse biased)yangdikenakan,elektronakanbergerak menujulapisan-ndanlowonganakanbergerak menuju lapisan-p.(kulit elektron pada atom) Padaujung-ujungelektroda,elektrondan lowonganakanmengakibatkanperubahanbeda potensial yang menimbulkan signal pulsa. Signal pulsayangdihasilkanlangsungditerimaoleh penguat awal yang peka terhadap muatan Detektor spektrometer 60 Gambar Detektor lowongan Lapisan-p elektron sinar- Lapisan-n daerah intrinsik61 2.PenguatAwal(PA),berfungsiuntukmelakukan amplifikasi awal terhadap pulsa keluaran detektor sertamelakukanpembentukanpulsa pendahuluan. 3.Penguat(Amplifier),berfungsimempertinggi pulsasampaimencapaiamplitudoyangdapat dianalisis dengan alat penganalisis tinggi pulsa. 4.PenganalisaSalurGanda(MultiChanel Analyzer), merupakan gabungan dari penganalisa salurantunggal(singlechannelanalyzer) sehinggadapatmenyajikandanmenampilkan seluruhspektrum-cuplikansecarabersamaan dalam satu kali pengukuran. Penganalisasalurgandaadalahalatyang rumit dan terdiri atas beberapa bagian seperti :62 a.SebuahunitADC(AnalogtoDigitalConverter) atau lebih b. Sebuah unit memori. . c. Sebuah layar Oscilloscope. Unit-unit tambahan seperti unit pengolahan data, built in amplifier, monitor, dan lain-lain. 5.Sumberteganganlistrik(HighVoltage), alat-alat elektronik disebut power supply. Setelah cuplikan di iradiasi dengan neutron cepat,kemudiandilakukanpencacahan denganalatspektrometergammasehingga dapatdiketahuipuncak-puncakenergi spektrum dari cuplikan. Sinargammayangdipancarkanoleh cuplikanmenyingkapkandatahasil pencacahan (Sunardi, 2004).

Parameter hasil analisis 63 Sesuai dengan parameter analisis kutitatif maka parameter analisis dengan RA mempunyai kesamaan parameter. Ketelian misalnya: dapat mengalami penurunan bila: a. Ketidak samaam neutron flux yang tidak samaantara sampel dan standar. b. kesalahan dalam perhitungan, penyebarannya, absorbsinya, dan letak geometriknya. Kesalahan tersebut dapat terjadi sam[ai 10 %, tetapi ketangkasan dan ketelitian para analist dapat dikurangi menjadi 1 sampai 3 %. 64 Kepekaan: Bila menganalisis dengan cara aktivasi netron ini untuk elemen (slide 34), dapat mencapai 10-5 mikrogram (mcg). Dari beberpa elemen tersebut kadang-kadang diperlukan sampai 50 mcg, (Fe) tetapi untuk europium hanya 10-6 mcg. Effiesiency dan recovery, pada analisis radio analisis tergantung pada sensitivitas dari aktivasinya. Faktor lain adalah sensitivitas dari detektor, juga aktivitas peluruhan dari sampel, antara aktivasi dan penentuan kadar. Maka durasi peluruhan sangat menentukan kecepatan analisis dengan cara aktivasi elektron ini. Parameter lain pada analisis