Statistik Pencacah Radiasi Geiger Muller

Detektor Geiger-Muller terdiri dari suatu tabung logam atau gelas yang dilapisi logam yang diisi dengan gas mulia dan gas poliatom atau gas halogen.Pada proses tabung terdapat kawat logam yang berlaku sebagai anoda, sedangkan dinding tabung berlaku sebagai katoda.

Secara sederhana dapat digambarkan sebagai berikut:

 

Bila ke dalam tabung masuk zarah pengion alfa atau beta maka akan terjadi ionisasi dan eksitasi pada atom-ataom gas isian.Banyaknya pasangan ion yang terjadi sebanding dengan dengan tenaga zarah yang datang. Hasil ionisasi ini disebut dengan ion-ion primer. Adanya tegangan tinggi menyebabkan elektron tertarik ke anoda, dan ion positif tertarik ke katoda. Dalam perjalanan menuju ke anoda, elektron mendapatkan tenaga gerak dan medan listrik. Bila tenaganya sudah cukup kuat ,elektron tersebut mampu mengionisasikan atom-atom gas isian, sehingga terjadi ionisasi sekunder yang menimbulkan pasangan elektron-ion sekunder.Elektron-elektron ini pun akan mendapat tambahan tenaga dan akhirnya juga mampu  mengionisasi atom-atom gas isian.Dengan demikian jumlah elektron yang terkumpul di Anoda jauh lebih banyak dari jumlah elektron yang terjadi pada ionisasi primer.Peristiwa terjadinya ionisasi yang terus menerus ini disebut “Avalanche”.

     Disamping itu ionisasi juga terjadi karena atom-atom yang tereksitasi akan memancarkan foton.Foton tersebut dapat menimbulkan foto elektron lewat fotolistrik.

     Ion-ion positif yang timbul adanya ionisasi akan membentuk selubung disekitar anoda,sehingga sesudah sebagian  besar elektron terkumpul di anoda,kuat medan listrik di sekitar anoda akan mengalami penurunan.Akibatnya elektron yang masih bergerak ke anoda tak lagi mampu mengadakan avalanche.

Oleh karena itu jumlah elektron yang terkumpul di anoda mula-mula sedikit ,lalu naik sampai maksimal kemudian turun sampai elektron terkumpul, terjadilah satu pulsa setiap terjadi ionisasi primer.Tetapi pulsa detektor GM tidak tergantung pada banyaknya ion primer yang terjadi, dengan demikian juga tidak tergantung  pada tenaga zarah yang datang .Akibatnya detektor GM tidak mengukur besarnya tenaga dan hanya dapat mendeteksi banyaknya radiasi yang datang.

Jika ion-ion positif sampai di dekat katoda, maka akan menarik elektron keluar dari katoda untuk membentuk atom netral. Dalam penetralan ini ada kelebihan tenaga yang dipancarkan sebagai foton. Foton ini akan membebaskan elektron sehingga akan dapat mengakibatkan terjadinya avalanche yang tidak dikehendaki. Untuk menghindarkan terjadinya avalanche ini, dapat digunakan suatu rangkaian elektronik  (rangkaian Nehr Harper), atau dengan menambahkan kedalam tabung gas poliataom atau gas halogen yang biasa disebut sebagai gas “ quenching “. Detektor yang menggunakan gas quenching dikenal dengan detektor self quenching. Sedang yang menggunakan rangkaian elektronik dikenal dengan detektor non self quenching.

a.       Membuat Kurva Plateau

     Setiap ada zarah pengion masuk kedalam tabung, maka di anoda akan timbul pulsa yang tingginya beberapa volt, sehingga dapat langsung dicacah dengan alat cacah ( counter ). Kurva karakteristik detektor GM, yang menggambarkan hubungan antara tegangan tinggi (HV) dengan laju cacah, dapat dilihat pada gambar berikut:

 

Tegangan terendah dimana pulsa mulai dapat tercacah pada counter disebut dengan starting voltage (Vs).Jika tegangan dinaikkan, jumlah cacah akan naik dengan lambat. Tegangan ini disebut sebagai threshold voltage (V t).