Widyanuklida Vol. II No. I, November 20 II

KARAKTERISTIK BACAAN DOSIMETER OSL (OPTICALLYSTIMULATED LUMINESCENCE) KOMERSIAL TERHADAP RADIASI

GAMMA MENGGUNAKAN MICROSTAR READERB. Y. Eko Budi Jumpeno

Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi - BATANekojumpeno@yahoo.com

ABSTRAKKarakteristik Bacaan Dosimeter Osl (Optically StimulatedLuminescence) Komersial Terhadap Radiasi Gamma MenggunakanMicrostar Reader. Telah dilakukan evaluasi dosis pada dosimeter OSLkomersial InLight XA yang tidak diannealing dan tidak mendapat paparanradiasi, uji linieritas dosimeter OSL, dan evaluasi dosis pada dosimeter OSLyang sudah mendapat paparan radiasi. Hasil pembacaan ulang padadosimeter yang tidak mendapat paparan radiasi setelah disimpan sekitar 3minggu menunjukkan perubahan dosis berkisar -0,2 s.d. 0,22 mSv. Hasilbacaan ulang yang lebih rendah setelah penyimpanan kemungkinandisebabkan oleh faktor variasi pembacaan yang nilainya ± 10%. Uji linieritasdosimeter OSL komersial Inl.ight XA menunjukkan linieritas dengan faktorkorelasi sebesar 0,9999. Sementara itu, hasil pembacaan ulang padadosimeter OSL yang sudah mendapat paparan radiasi dan dikoreksi dengankontrol setelah disimpan lebih dari 6 bulanmenunjukkan adanya penurunandosis 1,18 s.d. 18 % dan kenaikan dosis 2,5 s.d. 13,46%. Penurunan dankenaikan hasil bacaan kemungkinan disebabkan oleh faktor pemudaran(jading) dan faktor variasi pembacaan.Kata kunci : karakteristik, dosimeter,OSL, gamma

ABSTRACTReading Characteristic Of Commercial Osl (Optically StimulatedLuminescence) Dosemeter To Gamma Radiation By Using Microstar Reader.Dose has been evaluated on a commercial OSL InLight XA dosimeters which arenot being annealed and do not get exposure to radiation. Linearity testing and doseevaluation on the OSL dosimeters that have got exposure to radiation also have beencarried out. Re-reading results after being saved about 3 weeks on the dosimeter thatdoes not get radiation exposure showed changes ranging from -0.2 sd 0.22 mSv. Theresult of repeated readings lower after storage may be caused by variations inreading factor whose value is ± 10%. OSL dosimeters commercial InLight XA testshows linearity with correlation factor of 0.9999. Meanwhile, the results of re-reading after more than 6 months at the OSL dosimeters that have got exposure toradiation and corrected with control showed a decrease in dose of 1. IS sd IS% andan increase in dose of 2.5 s.d. 13.46%. The decrease and increase of the reading maybe caused by fading factors and the variation in reading factor.

Keywords: characteristic, dosemeter, , OSL, gamma

34

mailto:jumpeno@yahoo.com

Widyanuklida Vol. II No. I, November 20 II

PENDAHULUANDosimeter OSL (optically

stimulated luminescence) atauOSLD merupakan alat ukur radiasiyang mengggunakan induksi optisuntuk melepaskan elektron yangterperangkap dalam materialdosimeter. Material dosimeter OSLyang banyak digunakan adalahAh03:C. Besarnya sinyal OSLyang dilepaskan oleh dosimetersetelah diinduksi dengan laser ataucahaya akan sebanding denganmuatan elektron yang terperangkapdi dalam material (hole) [11.

Dosimeter OSL menjadipilihan untuk pemantauan dosispersonel karena kelebihannyadibandingkan dengan dosimeterpemantau dosis personel sejenisterutama pada evaluasi dosis in situdan pembacaan ulang. Pemantauandosis personel dengan dosimeterOSL memiliki ketelitian tinggisampai di bawah 1 uGy [21Dosimeter OSL hanyamengemisikan kurang dari 0,4%sinyal OSL sehingga dapatdilakukan pembacaan ulang (re-reading) sebagaimana dosimeterfilm [31. Pembacaan dosis padadosimeter OSL tidak memerlukanpemanasan dan gas nitrogen (N2)sehingga dapat dilakukan evaluasidosis secara in situ denganmenggunakan peralatan pembacadosimeter OSL portabel (portableOSLD reader). Karena dosimeterOSL tidak memerlukan pemanasanketika melakukan evaluasi dosismaka penurunan efisiensiluminesensi akibat pemanasanyang tinggi dapat dihindari. Ketikadosimeter OSL digunakan kembali

untuk memantau penerimaan dosis,tidak diperlukan annealingsebagaimanan harus dilakukan padaTLD (thermoluminescencedosemeter). Kelebihan dosimeterOSL lainnya adalah memilikitingkat pemudaran (fading) kurangdari 5% dalam 1 tahun [41.

Pada tahun 2009, PusatTeknologi Keselamatan danMetrologi Radiasi BATAN sebagaisalah satu penyedia layananpemantauan dosis personelmelayani sekitar 14 ribu evaluasidosis personel menggunakan TLD(thermoluminescence dosemeter)yang meliputi TLD Harshaw danTLD BARC. Pemanfaatandosimeter OSL sebagai alatpemantau dosis personel diIndonesia belum ada. Ke depanBATAN akan memanfaatkanteknologi OSL untuk melakukanpemantauan dosis personelkhususnya dalam kegiatan tanggapdarurat nuklir. Dua alasandimanfaatkannya teknologi 1111adalah karena pertama, dapatdioperasikan secara in situ dankedua, biaya pengoperasiannyarelatif murah dibandingkan denganbiaya pengoperasian TLD.

Dalam tulisan ini akandisampaikan beberapa karakteristikbacaan dosimeter OSL komersialyang meliputi bacaan dosimeterOSL yang tidak diannealingsebelum mendapat penyinarandalam selang waktu tertentu,karakteristik linieritas bacaandosimeter OSL hasil pengujian, danbacaan dosimeter OSL setelahmendapatkan penyinaran dalamselang waktu tertentu.

35

Widyanuklida Vol. II No. I, November 20 11

Jenis dosimeter OSLkomersial yang digunakan adalahAh03:C buatan Landauer tipeInl.ight XA yang digunakan untukpemantauan dosis pekerja radiasi.Pembacaan dilakukan denganmenggunakan MicroStar OSLDReader jenis portabel.

Dosimeter Osl KomersialDosimeter OSL

komersial InLight XA dari Landauerterbuat dari aluminium oks ida CAh03) kemurnian tinggi yang dileburpada suhu tinggi, kemudiandikristalkan untuk mendapatkandopan dan kekosongan oksigen.Kristal Ah03:C yang terbentukmemiliki struktur unik yang mampumenjebak elektron akibat paparanradiasi pengion [5]. Dosis yangterekam dosimeter OSL dievaluasidengan OSLD reader denganmenggunakan cahaya hijausehingga berpendar. Kuantitascahaya biru yang diemisikansetelah stimulasi mengindikasikantingkat dosis radiasi.

Dosimeter OSL Landauertipe Inl.ight XA digunakan untukmemantau dosis personel yangberasal dari paparan gammamaupun beta. Lencana OSL Inl.ightterdiri dari 4 elemen yang terbuatdari Ah03. Hasil evaluasi dosisditampilkan dalam bentuk besaranHP(lO)atau deep dose, HP(O,07)ataushallow dose, HP(O,3)atau lensdose untuk paparan foton dan betadose untuk paparan beta.

Tidak diperlukannyapemanasan dan gas nitrogen padaevaluasi dosimeter OSL mampumemenuhi kebutuhan untuk

36

aplikasi in situ ketika terjaditanggap darurat nuklir. Evaluasiberulang pada dosimeter OSL tidakmenimbulkan penurunansensitrvrtas yang signifikan karen atidak adanya pemanasan. Kondisiini memberikan keuntungan karenadosimeter OSL dapat dibaca ulangsebagaimana dosimeter film tanpaada penurunan hasil bacaan secarasignifikan. Kelebihan ini sangatmenguntungkan apabila dilakukanverifikasi besar dosis hasil bacaandosimeter OSL terutama ketikaterjadi kedaruratan nuklir/radiasi.

Sebelum digunakankembali, TLD tthermoluminescence dosemeter) di-annealingdengan cara dipanaskan di dalamoven pada suhu tertentu. Proses inidilakukan untuk menghilangkansinyal TL (thermoluminescence)yang tersisa pada saat prosespembacaan. Pada dosimeter OSL,proses annealing dilakukan ketikadibaca pada OSLD reader yangdilengkapi perangkat annealing.Apabila perangkat annealing tidaktersedia, elemen dosimeter OSLdikeluarkan dari holder-nya dandijemur dibawah sinar matahariatau cahaya lampu neon.

BESARAN HP(JO)Besaran HP(Jo) atau deep

dose adalah dosis seluruh tubuhyang diterima dari paparan eksternapada kedalaman I em . Paparaneksterna berasal dari sinar-X, sinargamma dan partikel neutron. DosisHP(IO) ditujukan pada semua organinternal kecuali kulit dan lensamata. HP(lo) biasanya dihitung daribacaan film badge atau TLD/OSLD

Widyanuklida Vol. 11 No.1, November 2011

badge. Dosis untuk kulit dikenaldengan HP(O,07) atau shallow dose.Dosis ini diterima oleh seluruhtubuh pada kedalaman 70 11myangpada umumnya berasal dari radiasiyang daya tembusnya rendahmisalnya negatron, positron danfoton energi rendah. Shallow dosebiasanya dibagi menjadi 2 yaituwhole body dose yang dihitung darifilmlTLD/OSLD badge danextremities dose yang dihitung daridosimeter cincin. Semen tara itu,dosis pada lensa mata dikenaldengan HP(O,3) atau lens dose. Dosisini diterima oleh mata dimana lensaberada pada kedalaman 3 mm.Besaran HP(O,3) biasanya dihitungdari dari filmlTLD/OSLD badge.

BATASAN DAN PERALAT ANKarakteristik bacaan

dosimeter OSL dipengaruhi olehbeberapa faktor yaitu dosis, jenisdan energi radiasi. Dalam tulisanini, uraian karakteristik dosimeterOSL dibatasi pada besaran HP(lo)untuk radiasi gamma.

Dosimeter OSL yangdigunakan adalah dosimeterkomersial buatan Landauer tipeInl.ight XA dengan perangkatpembaca MicroStar OSLD Readerjenis portabel. Sedangkan sumberradiasi yang digunakan untukpenyinaran terhadap dosimeterOSL adalah Cs-137.

EVALUASI TANGGAPANDOSIMETER OSL

1. Tanggapan Dosimeter OSLSebelum Diberikan PaparanRadiasi

Delapan belas (18)dosimeter OSL tipe InLight XAyang tidak diannealing danbelum dipapari radiasidisiapkan, kemudian dievaluasidosisnya dengan menggunakanMicrostar OSLD portablereader. Setelah dievaluasi,dosimeter OSL disimpan dilokasi yang sama dan jauh darimedan radiasi selama beberapahari, kemudian dibaca kembalidan hasilnya dianalisis.

Gambar 1. Lencana dosimeter OSLdan Microstar OSLD PortableReader yang tidak dilengkapiperangkat annealing

Gambar 2. Kontainer sumber Cs-137 untuk penyinaran dosimeter

OSL

37

Tabel 1. Evaluasi dosis pada dosimeter OSL yang tidak diannealing tanpadiberikan paparan radiasl

Widyanuklida Vol. II No.1, November 20 II

2. Uji Linieritas TanggapanDosimeter OSL TerhadapDosis

Sepuluh (10) dosimeterOSL InLight XA yang tersediadibagi menjadi 3 kelompokmasing-masih 3 dosimeter dan 1dosimeter OSL sebagai kontrol.Tiga buah dosimeter OSLkelompok 1 dipapari dosis 0,5mSy , 3 buah dosimeter OSLkelompok 2 dipapari dosis 5mSy, dan 3 buah dosimeter OSLkelompok 3 dipapari dosis 10mSY. Radiasi yang digunakanadalah radiasi gamma yang

No.Kode Dosimeter

OSL 19·Jul·10

0,88

digunakanSemua

kontrol.OSL

sebagaidosimeter

kemudian dievaluasimenggunakan Microstar OSLDreader dan hasilnya dianalisis.

3. Tanggapan Dosimeter OSLSetelah Diberikan PaparanRadiasi

Sepuluh (10) dosimeterOSL InLight XA yang sudahdisinari radiasi gamma dandievaluasi menggunakan MicrostarOSLD portable reader pada Butir 2disimpan di lokasi yang sarna danjauh dari medan radiasi selama

Hasil Evaluasi Hp(10) (mSv)

04·Agust·10 12·Agust·10

XAOO264094K 0,70 0,78 0,77

2 XA00254570M 0,85 0,85 0,84

4 XA00113690S 0,70 0,76 0,823 XA00168382G 0,76 0,77 0,85

5 XA00540214T 0,78 0,71 0,66

6 XA00269233J 0,61 0,71 0,68

7 XA00318106S 0,74 0,890,79

8 XA00361229F

0,65 0,81 0,769 XA00187371G

0,75 0,83 0,85

0,79 0,71 0,77

11 XA0024131N 0,69 0,74 0,7110 XAOO094670E

12 XA003465694

0,75 0,77 0,78

0,67 0,74 0,78

13 XA002209994

0,84 0,81 0,64

14 XA00311326T

0,79 0,84 0,78

15 XAOO678736Y

16 XA00254300X

0,63 0,77 0,85

0,96 0,84 0,90

XA005821205 0,79 0,7817 XA00052685D

18

berasal dari sumber Cs-13 7.Sebuah dosimeter OSL

38

beberapa bulan. Kemudian dibacakembali dan hasilnya dianalisis.

Widyanuklida Vol. II No. I, November 20 II

HASIL DAN PEMBAHASANHasil evaluasi tanggapan dosimeterOSL yang diannealing sebelummendapatkan paparan radiasi dapatdilihat pada Tabell dan Gambar 3.

Secara umum dosimeterOSL Inl.ight XA yang tidakdiannealing dan tidak mendapatkanpaparan radiasi, setelah dievaluasi,kemudian disimpan di lokasi yangsarna dan jauh dari medan radiasiselama beberapa hari serta dibacakernbali mestinya akanmemberikan respon nilai dosis yanglebih tinggi untuk waktupenyimpanan yang lebih lama,karena adanya paparan radiasi latar.

dosisnya lebih rendah untukpenyimpanan yang lebih lama.

Menurut Matoba'" (Landauer),pembacaan dosimeter OSLmerniliki variasi pembacaan dengantingkat kesalahan ± 10%.Dosimeter OSL yang belumdisinari, kemudian dibacamenggunakan OSLO reader dantemyata hasil bacaan menunjukkannilai dosis yang relatif tinggi makakoreksi dosis akibat vanasipembacaan juga relatif tinggidengan deviasi ± 10%. Hasilbacaan dosis yang lebih rendahuntuk waktu penyimpanan yang

Tabel 2. Hasil uji linieritas dosimeter OSL terhadap paparan radiasik b C 137mengguna an sum er s-

Rata-rata Has iI Nilai Deviasi Thd. Prosen Nilai

No. Kode Dosimeter Evaluasi Acuan Nilai Acuan DeviasiOSL Hp(10) (mSv) Hp(10) (mSv) Thd. Nilai(mSv) AcuanI XA003472520

2 XA002766374 0,46 0,50 -0,04 -7,78%

3 XA00294849T

4 XA00321117U

5 XA003465975 5,20 5,00 0,20 4,02%

6 XA00347998U

7 XA00279623A

8 XA003478746 10,61 10,00 0,61 6,09%

9 XAOO062209J

Temyata pada penyimpanan sekitar2 rninggu terjadi perubahan dosisberkisar antara -0,12 s.d. 0,16 mSv,sedangkan pada penyimpanansekitar 3 mmggu terlihat adaperubahan dosis berkisar antara -0,2 s.d. 0,22 mSv. Terlihat adanyadosimeter OSL yang respon

lebih lama pada dosimeter yangtidak di-annealing kemungkinandisebabkan juga oleh faktor variasipembacaan dosis. Untukmengurangi kesalahan akibatpembacaan, maka sangatdisarankan agar sebelum mendapatpaparan radiasi, dosimeter OSL

39

Widyanuklida Vol. II No. I, November 20 II

Hasil aaeaan OSLO sebetum Penyinaran PacaSflang Waktl.l Tertemu

1.2Q

!--I!i-"..,I) ;

~'··."·~,,"""'.Iolt.~.~~:~l.".I.~l

1(; 15N_OSlD "

Gambar 3. Kurva tanggapandosimeter OSL yang tidakdiannealing sebelum penyinaran

perlu di-annealing. Prosesannealing akan menurunkan nilaibacaan dosis sehingga bacaandosimeter menunjukkan nilai 0,05mSv.

Hasil uji linieritas tanggapan dosispada penyinaran menggunakansumber radiasi Cs-137 dapat dilihatpada Tabel2 dan Gambar 4.

Kurva hubungan antara nilai dosisbacaan dosimeter OSL terhadapdosis acuan pada penyinaranmenggunakan sumber Cs-137menggambarkan tingkat linieritasdengan faktor korelasi 0,9999. Haliru menunjukkan bahwa hasilbacaan dosis tidak berbeda dengannilai dosis sesungguhnya yangterekam. Dengan demikian dapatdisimpulkan bahwa hubunganantara dosis yang terbaca dengandosis sesungguhnya pad a dosimeterOSL adalah linier.

Pengujianhubungan dosis hasil

linieritasevaluasi

40

Ni1.li eo." Acuan ••.s Nilai BaClan Hpt 10)Pad .•OSLO

{.I .••••~.O.0e056 /''''51",·o~~ /' ~.

->:~_a..".~...-c--- .. --,---_.__~ __._.,_._--,..._.---,. !Q I z 3 " :> Q r t 9 10 11 ,2

Oo-dSACUM!mS¥I

Gambar 4. Linieritas hubungan dosishasil evaluasi terhadap dosis acuan

terhadap dosis acuan padadosimeter OSL tipe InLight XAyang dilakukan Kobayashil'menunjukkan hasil yang tidakberbeda. Kurva linieritas hasilpengujian Kobayashi memilikifaktor korelasi sarna dengan 1.

Cs 137 Irradiation test result

10000 ..............•....• ....................•............

y = 0.1336, - 0.13591 R' = I! 1000 1---------7"'=-----'.o.I

~ 100 I-------r------~.go

§~ 10 ~--~~-------~

~

10 100 1000 10000 ;00000

Deiiverd dose{microGy)

Gambar 5. Pengujian linieritashubungan dosis hasil evaluasiterhadap dosis acuan olehKobayashi'?'.

Hasil evaluasi dosimeterOSL yang sudah mendapatkanpenyinaran dari sumber Cs-13 7dapat dilihat pada Tabel3.

Tabel 3. Hasil evaluasi dosimeter OSL yang sudah diberikan paparanradiasi

Widyanuklida Vol. II No. I, November 2011

Dosimeter OSL yang sudahmendapat paparan radiasi dandievaluasi kemudian disimpan lebihdari 6 bulan dan dievaluasikembali, setelah dikoreksi dengankontrol temyata menunjukkanpenguranganJpenambahanpenerimaan dosis sebesar -0,43 s.d.0,66 mSv atau -18 s.d. 13,48 %.

Hasil evaluasi dosis pada Tabel ,memperlihatkan adanya

pengurangan dosis dalam kisaran0,06 s.d. 0,43 mSv atau 1,18 s.d. 18% pada 5 dosimeter OSL yangdievaluasi. Sedangkan pada 4dosimeter lainnya menunjukkanadanya penambahan dosis dalamkisaran 0,01 s.d. 0,66 mSv atau 2,5s.d. 13,46%. PenguranganJpenambahan dosis ini kemungkinandisebabkan oleh faktor pemudaran(fading) dan faktor variasipembacaan dosis.

Hasi! Evaluasi Hp(lO) Penambahanl PenambahanlNo.

Kode Dosimeter (mSv) Pengurangan PcnguranganOSL IS-Jun- OS-Jan-2011

Dosis (mSv) Dosis (%)2010

1 XA003472520 0,50 0,41 -0,09 -18,002 XA002766374 0,52 0,59 0,07 13,463 XA00294849T 0,37 0,38 0,01 2.704 XA00321117U 5,35 5,08 -0,27 -5,05

5 XA003465975 5,16 5,59 0,43 8,336 XA00347998U 5,09 5,03 -0,06 -1,187 XA00279623A 10,84 11,50 0,66 6,09S XA003478746 10,68 10,25 -0,43 -4,039 XAOO062209J 10,30 10,05 -0,25 -2,43

KESIMPULAN DAN SARANHasil evaluasi dosis pada dosimeter yang tidak di-annealing dan

belum menerima paparan radiasi menunjukkan bahwa karakteristik bacaandosimeter OSL komersial tipe Inl.ight XA terhadap radiasi gamma setelahdisimpan selama 3 minggu mengalami penurunan dan kenaikan dosis yangkemungkinan disebabkan oleh faktor variasi pembacaan dosis dengantingkat kesalahan ±10%. Untuk mengurangi kesalahan pembacaan yangdisebabkan oleh variasi pembacaan dosis maka dosimeter yang akandigunakan harus dia-nnealing sampai menunjukkan nilai 0,05 mSv. Ujilinieritas tanggapan dosis radiasi gamma pada dosimeter OSL menunjukkantingkat linieritas dengan faktor korelasi mendekati 1. Nilai ini mengandungarti bahwa hubungan antara dosis hasil evaluasi dan dosis acuan adalahlinier. Sementara itu, evaluasi tanggapan dosis pada dosimeter OSL yangtelah terpapar radiasi gamma dan dibaca kembali setelah disimpan selamalebih dari 6 bulan menunjukkan adanya penurunanJpenambahan dosis yangmungkin disebabkan oleh faktor pemudaran (fading) dan faktor vanasipembacaan dosis.

41

Widyanuklida Vol. II No. I, November 2011

Ke depan, pengukuran tanggapan dosis pada dosimeter OSL komersial tipeInLight XA yang belum dan sudah diannealing perlu dilakukan untukmengetahui pengaruh variasi pembacaan dosis

Kajian untuk mengetahui pengaruh pemudaran (fading) danvariasi pembacaan dosis terhadap hasil pengukuran tanggapan dosis padadosimeter OSL yang sudah disinari dengan radiasi gamma juga perludilakukan.

DAFTAR ACUAN[1] Justus, B.L, et.al, Optically Stimulated Luminescence Radiation Dosimetry

Using Doped Silica Glass, Naval Research Laboratory, Washington, AmerikaSerikat (1997)

[2] Markey, B.G, Colyot, L.E, & McKeever, S.W.S,Time-Resolved OpticallyStimulated Luminescence from a-AI203:C, Radiation Measurement (1995)

[3] Ford, R.M & Hanify, R.D, A Dekstop OSL System for On-site DosimeterProcessing, Landauer Inc, Glenwood, IL 60425, Amerika Serikat

[4] Pradhan,A.S, Lee, J.I, Kim J.L, Recent Development of Optically StimulatedLuminescence Material and Techniques for Radiation Dosimetry and ClinicalApplication, Journal Medical Physics (2008)

42