Detektor radiasi bekerja dengan cara mengukur perubahan yang terjadi di dalam medium karena adanya penyerapan energi radiasi oleh medium tersebut.
Mekanisme atau interaksi yang sering dimanfaatkan untuk mendeteksi atau mengukur radiasi adalah proses ionisasi dan proses sintilasi.
Proses ionisasi
Ionisasi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari ikatannya di dalam atom. Peristiwa ini dapat terjadi secara langsung oleh radiasi alpha atau beta dan secara tidak langsung oleh radiasi sinar-X, gamma dan neutron.
Jadi dalam proses ionisasi ini, energi radiasi diubah menjadi pelepasan sejumlah elektron (energi listrik). Bila diberi medan listrik maka electron yang dihasilkan dalam peristiwa ionisasi tersebut akan bergerak menuju ke kutub positif.
Proses Sintilasi
Proses sintilasi adalah terpencarnya sinar tampak ketika terjadi transisi elektron dari tingkat energi (orbit) yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah di dalam bahan penyerap.
Proses sintilasi ini akan terjadi bila terdapat kekosongan elektron pada orbit yang lebih dalam. Kekosongan elektron tersebut dapat disebabkan karena lepasnya elektron dari ikatannya (proses ionisasi) atau loncatnyaelektron ke lintasan yang lebih tinggi bila dikenai radiasi (proses eksitasi).
Jadi dalam proses sintilasi ini, energi radiasi diubah menjadi pancaran ,cahaya tampak. Semakin besar energi radiasi yang diserap maka semakin banyak kekosongan elektron di orbit sebelah dalam sehingga semakin banyak percikan cahayanya.
Jenis Detektor Radiasi
Tiga jenis detektor yang biasa digunakan untuk mengukur radiasi yaitu,detektor isian gas, detektor sintilasi, dan detektor semikonduktor.
Detektor Isian Gas
Detektor ini terdiri dari dua elektroda, positif dan negatif, serta berisi gas di antara kedua elektrodanya. Elektroda positif disebut sebagai anoda, yang dihubungkan ke kutub listrik positif, sedangkan elektroda negatif disebut sebagai katoda, yang dihubungkan ke kutub negatif. Kebanyakan detektor ini berbentuk silinder dengan sumbu yang berfungsi sebagai anoda dan dinding silindernya sebagai katoda
Radiasi yang memasuki detektor akan mengionisasi gas dan menghasilkan ion-ion positif dan ion-ion negatif (elektron). memberikan kontribusi terbentuknya pulsa listrik ataupun arus listrik.
Detektor Sintilasi
Detektor sintilasi selalu terdiri dari dua bagian yaitu bahan sintilator dan photomultiplier. Bahan sintilator merupakan suatu bahan padat, cair maupun gas, yang akan menghasilkan percikan cahaya bila dikenai radiasi pengion.
Photomultiplier digunakan untuk mengubah percikan cahaya yang dihasilkan bahan sintilator menjadi pulsa listrik.
Mekanisme pendeteksian radiasi pada detektor sintilasi dapat dibagi menjadi dua
tahap yaitu :
- proses pengubahan radiasi yang mengenai detektor menjadi percikancahaya di dalam bahan sintilator dan
- proses pengubahan percikan cahaya menjadi pulsa listrik di dalam tabung photomultiplier
Bahan Sintilator
Di dalam kristal bahan sintilator terdapat pita-pita atau daerah yang dinamakan sebagai pita valensi dan pita konduksi yang dipisahkan dengan tingkat energi tertentu. Pada keadaan dasar, ground state, seluruh elektron berada di pita valensi sedangkan di pita konduksi kosong.
Ketika terdapat radiasi yang memasuki kristal, terdapat kemungkinan bahwa energinya akan terserap oleh beberapa elektron di pita valensi, sehingga dapat meloncat ke pita konduksi. Beberapa saat kemudian electron electron tersebut akan kembali ke pita valensi melalui pita energi bahan aktivator sambil memancarkan percikan cahaya.
Percikan-percikan cahaya ini kemudian ‘ditangkap’ oleh photomultiplier.
Berikut ini adalah beberapa contoh bahan sintilator yang sering
digunakan sebagai detektor radiasi.
Kristal NaI(Tl)
Kristal ZnS(Ag)
Kristal LiI(Eu)
Sintilator Organik
Detektor Semikonduktor
Detektor slikon atau germanium ini mempunyai beberapa keunggulan yaitu lebih effisien dibandingkan dengan detektor isian gas, karena terbuat dari zat padat, serta mempunyai resolusi yang lebih baik daripada detektor sintilasi.
Pada dasarnya, bahan isolator dan bahan semikonduktor tidak dapat meneruskan arus listrik .
Energi radiasi yang memasuki bahan semikonduktor akan diserap oleh bahan sehingga beberapa elektronnya dapat berpindah dari pita valensi ke pita konduksi. Bila di antara kedua ujung bahan semikonduktor tersebut terdapat beda potensial maka akan terjadi aliran arus listrik. Jadipada detektor ini, energi radiasi diubah menjadi energi listrik.
