Sinar gamma sebenarnya hampir sama dengan sinar X , hanya saja sinar X lebih lemah. Sinar gamma ini dihasilkan oleh suatu bahan radioaktif. Sinar gamma adalah termasuk sinar yang tidak dapat dilihat oleh mata, untuk itu perlu adanya detektor. Detektor yang digunakan adalah NaI (Tl), detektor ini juga digunakan untuk sinar x, hanya saja detektor untuk gamma lebih tebal sedikit. Cara kerja dari detektor ini adalah sebagai berikut.
Apabila sinar gamma mengenai detektor NaI(Tl) maka akan terjadi tiga efek, yaitu efek fotolistrik, efek compton dan bentukan pasangan. Efek fotolistrik terjadi apabila ada sinar gamma yang mengenai elektron d kulit K dari sebuah atom maka elektron tersebut akan kosong sehingga akan diisi oleh elektron dari kulit yang lain, transisi ini yang menyebabkan terjadinya efek fotolistrik.
Efek compton adalah efek yang terjadi apabila sinar gamma (dalam hal ini) mengenai elektron bebas atau elektron terluar dari suatu atom yang dianggap daya ikatnya sangatlah kecil sehingga sama dengan elektron bebas. Apabila sinar gamma memancar ke elektron bebas ini maka akan terjadi hamburan, yang disebut hamburan compton. Sedangkan Efek bentukan pasangan terjadi ketika sinar gamma melaju di dekat inti atom sehingga akan terbentuk pasangan positron dan elektron, syaratnya tenaga sinar haruslah cukup.
Dari ketiga efek tersebut, efek comptonlah yang paling kuat hal ini diakibatkan karena tenaga yang digunakan untuk melepas elektron juga yang lebih besar. Dan dari ketiga efek tersebut menghasilkan sintilasi atau pancaran cahaya, pancaran cahaya ini akan diteruskan ke fotokatoda yang dapat menguraikan cahaya ini menjadi elektron -elektron. Elektron ini masih lemah maka harus dikuatkan lagi dayanya oleh pre amplifier, dan dikuatkan tinggi pulsa dengan amplifier. Lalu elektron tadi dimasukkan ke PMT yang terdiri dari tegangan bertingkat dan banyak katoda, keluaran dari PMT menjadi berganda. Kemudian melalui counter nilai cacahnya dapat diketahui.
Yang perlu diketahui bahwa dalam spektroskopi gamma juga dicari resolusi tenaganya. Ternyata semakin kecil resolusinya semakin bagus data yang diperoleh, semakin besar resolusinya maka semakin tidak valid data yang diperoleh. Pola berfikirnya adalah sebagai berikut : dari data cacah nanti akan dapat dibuat grafik, dari grafik itu akan terlihat puncak-puncak gunung. Apabila resolusinya besar maka bisa saja didapat satu puncak gunung, eh ternyata didalamnya banyak punca-puncak yang tidak terbaca. Berarti resolusi besar.
Daftar isi
Pengertian Sinar Gamma
Sinar gamma adalah salah satu gelombang elektromagnetik yang biasanya dilambangkan dengan huruf latin γ. Sinar gamma dapat diartikan sebagai sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron.
Spektrumnya menempati tingkatan dengan frekuensi terbesar yaitu 1020 Hz hingga 1025 Hz. Sinar gamma begitu istimewa dibandingkan dengan sinar radioaktif lainya dikerenakan tidak memiliki massa dan muatan. Sinar gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar dibandingkan spektrum gelombang elegtromagnetik yang lain sekitar 10.000 kali lebih besar dibvandingkan dengan enertgi gelombang pada spektrum sinar tampak, selain itu sinar gamma memiliki frekuensi paling besar, daya ionisasi yang paling rendah namun jangkauan tembusnya besar dibandingkan sinar alfa dan beta.
Baca juga: Penjelasan Hukum Kirchoff Secara Lengkap
Sejarah Penemuan Sinar Gamma
Penemuan sinar gamma dimulai dari penemuan yang dilakukan oleh ilmuwan perancis Antoine Henri Becquerel dan pasangan suami istri Piere Curie- Meri Curie pada akhir tahun 1890-an. Mereka melakukan eksperimen dengan menggunakan bahan aktif seperti poloniun dan uranium dan radium yang mengarah pada penemuan pertama sinar radioaktivitas dengan tingkat enrgi yang sangat tinggi. Sebelum itu Rontgen juga menemukan sinar X dan Becquerel melihat bahwa sinar yang dipancarkan oleh uranium tersebut mirip dengan sinar X, sehingga Ia menyebut sinar tersebut “metalic phosphorescence”.
Sebelum jenis radiasi yang dikenal saat itu adalah radiasi alpa dan beta, sehingga penemuan mereka merupakan jenis radiasi baru yang menambah koleksi radiasi yang berhasil diketahui. Radiasi itu selanjutnya dinamakan radiasi gamma yang tersusun dari partikel foton berenergi tinggi.
Thomson (Joseph John Thomson) melakukan penelitian sinar katoda di pusat penelitian Cavendish di Universitas Cambridge dan menemukan elektron yang merupakan salah satu pembentuk struktur dasar materi. Pada tahun 1895 datanglah Ernest Rutherford, seorang kelahiran Selandia Baru yang bermigrasi ke Inggris, untuk bekerja di bawah bimbingan J.J. Thomson. Pada mulanya Rutherford tertarik kepada efek radioaktivitas dan sinar-X terhadap konduktivitas listrik udara. Partikel (radiasi) berenergi tinggi yang dipancarkan oleh bahan radioaktif menumbuk dan melepaskan elektron dari atom yang ada di udara, dan inilah yang menghantarkan arus listrik.
Pada tahun 1899 Ernest Rutherford melakukan percobaan dalam rangka studinya mengenai radioaktivitas. Ia menempatkan sebuah radium di dasar sebuah kotak kecil dari timah hitam (timbel) . Ia memperhatikan sinar-sinar yang dipancarakan dari kotak karena adanya pengaruh sebuah medan magnetik kuat yang berarah tegak lurus terhadap arah rambat radiasi ketiga sinar ketiga sinar yang dipancarkan oleh radium. Didapatkan berkas sinar terpisah menjadi tiga komponen.
Dengan memperhatikan arah sinar yang dibelokan, disimpulkan bahwa komponen sinar yang tidak dibelokan adalah ttidak bermuatan ( sinar γ ), komponen sinar yang dibelokan kekanan adalah beermuatan positif ( sinar α ), dan sinar yang dibelokan kekiri adalah bermuatan negatif ( sinar β ).
Pada sinar gamma ini akan membentuk spectrum elektromagnetik energy-tertinggi. Mereka seringkali didefinisikan bermulai dari energi 10 keV / 2.42 EHz / 124 pm, meskipun radiasi elektromagnetik dari sekitar 10 ke V sampai beberapa ratus ke V juga dapat menunjuk kepada sinar x keras. Untuk perlu diketahui bahwa tidak ada perbedaan fisikal antar sinar gamma dan sinar x dari energi yang sama mereka ialag dua nama untuk radiasi elektromagnetik yang sama, sama seperti sinar matahari dan sinar bulan ialah dua nama untuk cahaya tampak.
Namun gamma dibedakan dengan sinar X dari sumber mereka. Sinar gamma ialah istilah untuk radiasi elektromagnetik energy-tinggi yang diproduksi oleh transisi energy karena percepatan elektron. Karena beberap transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada tumpang tindih antara apa yang kita sebut sinar gamma energy rendah dan sinar-X energi tinggi.
Sinar gamma terbentuk karena adanya proses nuklir atau subatomic lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Oleh karena itu sinar tersebut tidak dapat ditemukan pada sembarang tempat karena hanya dapat terjadi akibat proses nuklir dan subatomic lainnya, sinar ini dapat terbentuk saat :
- Ledakan bintang ( supernova )
- Ledakan bom nuklir
- Bintang yang terhisap lubang hitam
- Terapi sinar gamma
- Gelembung energi di pusat galaksi Bima Sakti
- Bahan radioaktif
Peluruhan Sinar Gamma
Sinar gamma dihasilkan dari proses peluruhan zat radioaktif yang terjadi pada inti atom. Sinar gamma muncul dari inti atom yang tidak stabil dikerenakan atom tersebut memiliki energi yang tidak sesuai dengan kondisi dasar ( Groundstatte). Energi gamma yang muncul antara suatu radioisotop dengan radioisotop yang lain berbeda karena setiap rradionuklida memiliki emisi yang spesifik.
Sinar gamma dipancarkan dari inti atom yang tidak stabil (radioaktif) atau pada inti dalam keadaan tereksitasi (exitedstate) kemudian sinar gamma terpancar ke keadaan dasar dengan cara memancarkan radiasi elegtromagnetik yang diseebut sebagai sinar gamma. Dengan kata lain jika suatu inti berada dalam keadaan tereksitasi namun dalam keadaaan ketidakstabilan dari keadaan tereksi maka inti tersebut akan berpindah ke keadaan stabil maka inti tersebut akan memancarkan sinar gamma. Sinar gamma sama dengan radiasi sinar elegtromagnetik lainnya biasanya dipandang sebagai paket-paket energi yang disebut foton. Massa dan muatan inti yang memancarkan sinar gamma tidak berubah.
Peluruhan gamma terjadi karena inti memiliki energi yang berlebih yaitu saat atom berada dalam keadaan tereksitasi, dan juga pada peluruhannya biasanya menyertai peluruhan alfa dan beta. Pada dasarnya peluruhan gamma hanyya mengurangi enegi saja tanpa mengubah susunan inti karena sinar gamma tidakmemiliki massa maupun muatan oleh karena itu dapat dikatakan pemancaran yang dihasilkan oleh sinar gamma sebagai radiasi gamma.
Baca juga: Perbedaan Unsur, Senyawa dan Campuran
Sifat – Sifat Sinar Gamma
Sinar gamma merupakan radiasi gelombang elektromagetik, sejenis dengan sinar X,dengan panjang gelombang pendek. Sifta – sifat sinar gamma yaitu :
- Tidak memiliki massa
- Memiliki daya tembus yang sangat kuat ( dapat menembus lempeng timbal setebal 20 cm )
- Daya ionnisasi paling lemah, tidak bermuatan listrik, oleh karena itu tidak dapat dibelokkan oleh medan listrik
- Berasal dari aktivitas radioaktif ataupun poses muklir
- Memiliki frekuensi paling tinggi( 1020 Hz sampai 1025 Hz ) sekaligus panjang gelombang yang terpendek
- Memiliki daya tebus tinggi
Sinar gamma tidak mengalami pembelokkan, karena saat medan listrik tersebut diberikan sinar gamma akan tetap lurus tanpa adanya pembelokkan. Hal ini disebabkan partikel sinar gamma tidak memiliki massa dan tidak memiliki muatan. Sehingga tidak akan akan mencari pasangan muatannya. Ada tiga proses utama yang dapat terjadi akibat radiasi sinar gamma melewati bahan. Ketiga proses tersebut melepaskan elektron yang selanjutnya mengionisasi atom – atom lain dalam bahan :
- Efek Fotolistrik adalah peristiwa diserapnya energi foton seluruhnya oleh elektron yang terikat kuat oleh suatu atom sehingga elektron tersebut terlepas dari ikatan atom. Elektron yang terlepas dinamakan fotoelektron. Efek fotolistrik terutama terjadi antara 0,01 MeV hinggs 0,5 MeV. Efek fotolistrik ini umumnya terjadi pada materi dengan Z yang besar, seperti tembaga ( Z = 29 ). Energi foton yang datang sebagian besar berpindah ke elektron fotolistrik dalam bentuk energi kinetik elektron dan sebagian lagi digunakan untuk melawan energi ikat elektron ( W0 ).
- Efek compton merupakan efek yang terjadi apabila sinar gamma mengenai elektron bebas atau elektron terluar melalui suatu atom yang dianggap daya ikatnya sangatlah kecil sehingga sama dengan elektron bebas. Apabila sinar gamma memancar ke elektron bebas ini maka akan terjadi hamburan, yang disebut hamburan compton.
- Produksi pangan terjadi karena interaksi antara foton dan medan listrik dalam inti atom berat jika interaksi itu terjadi maka foton akan lenyap dan sebagai gantinya akan timbul sepasang elektron dan positron.
Manfaat Sinar Gamma
Menyembuhkan Tumor, Kanker, Dan Kelainan Lain
Sinar gamma bisa digunakan untuk membunuh sel kanker dan tumor dan juga kelainan lainnya yang terkenal dengan sebutan gamma knife. Gamma knife yaitu suatu metode terapi sinar gamma yang dimanfaatkan untuk mengobati tumor dan kelainan-kelainan lainnya pada otak tanpa membuka tulang tengkorak. Radiasi sinar gamma ini dipakai untuk menghancurkan sel-sel yang sakit sementara menjaga sel-sel lainnya yang masih sehat. Serangkaian sinar gamma, dipancarkan secara langsung kepada sel yang terserang kanker untuk dibunuh atau dimusnahkan.
Membunuh Bakteri
Sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik yang memiliki energi tinggi yang dapat membunuh bakteri, sehingga sering digunakan untuk mensterilisasi makanan, minuman dan peralatan dokter ketika akan melakukan operasi. Pemakaian sinar gamma untuk membunuh organisme dikenal dengan irradiation. Dosis sinar gamma yang dimanfaatkan juga tidak merusak sel makanana, sehingga gizi makanan tidak akan berkurang. Makanan menjadi tahan lama karena tidak ada bakteri yang merusak makanan dan tentu saja rasa makanan tidak akan berubah atau masih sama dengan rasa aslinya. Makanan hasil iradiasi tidak berbahaya untuk kesehatan manusia.
Pembentukan Bibit Unggul Tanaman
Pembentukan bibit unggul pada tanaman dapat dilaksanakan dengan memanfaatkan radiasi gelombang elektromagnetik sinar gamma, misalnya pembentukan bibit unggul pada tumbuhan padi. Bibit padi yang ingin dibuat bibit unggul diberi radiasi dengan dosis yang bervariasi, dari dosis paling kecil yang tidak membawa pengaruh sampai dengan dosis yang rendah yang mematikan.
Biji yang telah diradiasi tersebut kemudian disemaikan dan ditanam berkelompok berdasarkan ukuran dosis radiasinya. Sinar gamma ini dapat memicu terjadinya mutasi pada suatu tanaman. Dari proses mutasi itu diharapkan bisa dihasilkan tanaman dengan sifat-sifat yang memberi untung, seperti pada tanaman padi yang lebih tahan terhadap hama dan memiliki tunas lebih banyak.
Pelacakan Kebocoran Pipa Bawah Tanah
Dengan menggunakan ilmu fisika khususnya gelombang elektromagnetik sinar gamma kita bisa mendeteksi kebocoran di sebuah pipa yang ditanam dibawah tanah. Suatu zat yang dapat memancarkan sinar gamma dilarutkan pada air dan dialirkan pada pipa bawah tanah. Kemudian permukaan tanah di atas pipa diperiksa dengan Geiger Counter. Intensitas radiasi yang berlebihan menggambarkan adanya kebocoran pada pipa tersebut.
Menghasilkan bibit unggul
Sinar gamma dapat dilakukan untuk mengubah struktur dan sifat kromosom sehingga menghasilkan generasi yang lebih baik. Merubah sifat dan struktur kromosom dilakukan dengan cara meradiasi sel atau jaringan tanaman. Peradiasian sel atau jaringan tanaman dapat memicu terjadinya mutasi seperti terjadi perubahan jumlah kromosom atau gen yang terdapat dalam inti sel. Meradiasikan radioaktif ke tanaman induk menyebabkan ionisasi pada berbagai sel tumbuhan,ionisasi ini menyebabkan turunan mempunyai sifat yang berbeda dari induknya. Kekuatan radiasi yang digunakan untuk mengionisasi diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh sifat yang lebih unggul dari induknya.
Manfaat Yang Lainnya
Sinar gamma bermanfaat untuk yaitu :
- Mengetahui struktur logam
- Mengetahui bibit unggul
- Untuk membuat radio isotop
Baca juga: Apa Itu Perubahan Fisika dan Kimia
Bahaya Sinar Gamma
Selain manfaat-manfaat diatas ternyata sinar gamma ini mempunyai efek yang berbahaya bagi kehidupan manusia diantara yaitu :
- Merusak satelit dan atmosfer
Sinar gamma yang asalnya dari luar angkasa dapat merusak satelit dan atmosfir. Ini bisa terjadi karena sinar gamma mempunyai energiyang sangat kuat. Walaupun begitu, berdasarkan para ilmuwan semburan sinar gamma ini jarang terjadi yaitu sekitar 10 ribu – 1 juta tahun sekali, dan pernah terjadi pada abad ke-8.
- Menyebabkan Kematian Terbesar Jika Terjadi Perang Nuklir
Dalam ledakan sebuah senjata nuklir banyak materi radioaktif yang tercipta. Namun sinar gamma dari fallout nuklir kemungkinan akan menyebabkan jumlah kematian terbesar dalam penggunaan senjata nuklir dalam sebuah perang nuklir. Sebuah perlindungan fallout yang efektif akan mengurangi terkenanya manusia 1000 kali.
- Bahaya bagi tubuh manusia yaitu pusing – pusing, nafsu makan berkurang, terjadi diare, demam,berat badan berkurang, kanker darah atau leukimia, meningkatkan denyut jantung,dan daya tahan tubuh berkurang
- Dapat merusak sel normal dan menimbulkan efek samping
- Dapat menyebabkan kanker, misalnya kanker kulit dan tulang
- Mutasi genetik sehingga mempengaruhi generasi yang akan lahir
Tinggalkan Balasan