From Me To You

ANALISA AKTIVASI NEUTRON

Sejak ditemukannya oleh George Hevesy dan Hilde Levi 72 tahun yang lalu, teknologi analisis aktivasi neutron (AAN) telah mempunyai kontribusi yang besar, baik untuk ilmu pengetahuan maupun untuk kesejahteraan umat manusia. Penggunaan Teknik AAN untuk identifikasi dan analisis keberadaan unsur-unsur kelumit (“trace elements analysis”) dalam berbagai jenis bahan, telah banyak dilakukan [1–3]. Teknik ini didasarkan pada reaksi penangkapan neutron termal oleh inti target yang akan menghasilkan inti tereksitasi. Melalui tranformasi internal, inti yang tereksitasi selanjutnya akan cenderung mencapai keadaan stabil melalui proses peluruhan partiklel β-1 yang diikuti oleh pemancaran sinar-γ karakteristik. Melalui pengenalan terhadap energi sinar-γ karakteristik, maka unsur yang terkandung dalam target dapat dikuantifikasi. Gambar 1 berikut menunjukkan ilustrasi mengenai prinsip dasar penggunaan teknologi Analisis Aktivasi Neutron untuk analisis polutan dil lingkungan.

Analisis Aktivasi Neutron (AAN) adalah salah satu teknik nuklir yang digunakan untuk mengkuantifikasi unsur-unsur kimia yang terkandung dalam suatu materi. Teknik ini didasarkan pada reaksi penangkapan neutron termal oleh inti atom yang terkandung dalam materi uji. Reaksi inti ini berlangsung di fasiltas iradiasi yang menyediakan sumber neutron. Hasil interaksi tersebut menghasilkan spesi atom baru yang kelebihan satu buah neutron dan dalam keadaan tidak stabil. Untuk mencapai ke keadaan stabil, spesi tidak stabil tersebut melepaskan partikel beta yang umumnya diikuti oleh emisi sinar gamma. Sinar gamma yang diemisikan adalah bersifat khas untuk setiap radionuklida, dan umumnya akan membentuk suatu spektrum yang disebut sebagai spektrum gamma. Dengan menggunakan detektor HPGe resolusi tinggi, spektrum yang terbentuk dapat dipilah dan radionuklida yang terkandung dalam materi dapat diidentifikasi dan selanjutnya dikuantifikasi.
Teknik ini mempunyai berbagai keunggulan, yaitu pengujian yang bersifat tidak merusak, sensitivitas pengukuran yang relatif tinggi sampai nanogram (10-12 g), selektivitas yang tinggi dengan kemampuan identifikasi unsur secara simultan. Dengan demikian evaluasi unsur-unsur yang terdapat dalam materi dapat ditentukan secara serempak dalam jumlah cuplikan yang relatif sedikit (50 - 100 mg).
Laboratorium AAN Pusat Teknologi Bahan Industri (PTBIN) BATAN dalam menjalankan fungsinya ditunjang oleh sumber daya manusia yang kompeten dan dilengkapi oleh berbagai fasilitas dan peralatan yang memadai.

Dalam menunjang kegiatannya, laboratorium AAN Serpong telah dilengkapi dengan sejumlah peralatan preparasi cuplikan, seperti peralatan pengering dingin (freeze dryer) dan oven. Peralatan pengering dingin digunakan untuk mengeringkan berbagai jenis cuplikan pada temperatur -90 oC dan tekanan vakum 0,03 mBar. Pada keadaan ini, beberapa jenis unsur yang sensitif terhadap perlakuan panas, dapat diatasi sehingga kemungkinan hilangnya unsur-unsur tersebut bisa dikurangi, misalnya : untuk cuplikan biologi, tanaman dan spesimen makhluk hidup. Sementara itu oven digunakan untuk proses pengeringan cuplikan untuk analisis unsur-unsur yang tidak mudah menguap karena adanya pemasanan, misalnya tanah dan sedimen.

Laboratorium juga dilengkapi dengan ruang khusus preparasi, untuk menghindari terjadinya kontaminasi silang dari partikulat udara. Didalam ruangan ini disediakan alat timbang mikro.

Untuk pelaksanaan iradiasi, laboratorium didukung oleh fasilitas iradiasi di reaktor GA. Siwabessy, BATAN Serpong. Fasilitas ini dilengkapi dengan empat buah sistem hidrolik dengan fluks neutron termal rerata sekitar 2,7.1017 n.m-2.det-1 (dengan nilai f = 40 dan parameter α sekitar 0,030). Kempat sistem hidrolik dapat dioperasikan secara simultan. Fasilitas menyediakan dua jenis kapsul iradiasi, masing-masing terbuat dari polietilena dan aluminum. Kapsul polietilena mampu memuat target sebanyak 32 sekaligus untuk ukuran vial mikro (dia 6,4 mm, tinggi 12,7 mm, volume 0,3 mL), dengan waktu iradiasi maksimal 30 menit. Sementara kapsul aluminium dapat memuat 30 target vial mikro, dengan waktu iradiasi bisa mencapai 4 jam.

Laboratorium AAN dilengkapi sistem Spektrometri-γ dengan tiga detektor Germanium resolusi tinggi (HPGe, tipe koaxial, P/C=40, resolusi = 1,9 keV pada Eγ= 1173,5 keV dari 60Co), yang dirangkai dengan penganalisis puncak multi saluran. Sistem ini memungkinkan mendeteksi puncak energi-γ secara simultan untuk sejumlah unsur secara bersamaan. Sejumlah perangkat lunak baik untuk akuisisi data maupun untuk analisis spektrum, telah digunakan secara intensif. Perangkat lunak yang digunakan meliputi GENIE2000, Hyperlab, Wspedac dan Pspedac.

Metode Ko merupakan metode berdasarkan perhitungan absolute pada analisis aktivasi neutron yang diharapkan lebih ekonomis karena tidak memerlukan standar yang harganya cukup mahal. Beberapa negara di Asia sudah mengembangkan, membuat perangkat lunaknya dan menerapkannya, sedangkan BATAN (Badan Tenaga Nuklir Nasional) sampai saat ini belum memanfaatkannya sepenuhnya. SDM yang bergerak di bidang analisis aktivasi neutron perlu dibekali analisis pengetahuan teoritis dan pengenalan perangkat lunak.

Sejumlah perangkat lunak digunakan untuk kebutuhan analisis spektrum-γ, seperti Genie2000 dan Hyperlab. Untuk kuantifikasi unsur-unsur dalam suatu materi, digunakan baik metode komparatif maupun metode k0-AANI. Laboratorium menyediakan sejumlah perangkat lunak yang memadai untuk nalisis unsur dengan metode k0-AANI yaitu : k0-IAEA dan k0-DSM. Penggunaan metode k0, akan mengurangi ketergantungan terhadap standar, relatif cepat dengan akurasi dan presisi yang cukup baik.

Karena berbagai keunggulan tersebut di atas, teknik ini sangat potensial digunakan untuk membantu memecahkan berbagai masalah, antara lain di bidang lingkungan hidup, industri, biologi, kesehatan dan explorasi sumber daya mineral.
Di bidang lingkungan hidup, pemantauan kualitas lingkungan yang berkaitan dengan sebaran unsur-unsur beracun (polutan) di lingkungan merupakan kasus yang akhir-akhir ini menjadi perhatian dunia. Rendahnya kualitas lingkungan berakibat langsung dengan penurunan kondisi kesehatan masyarakat. Beberapa polutan yang menjadi perhatian serius adalah Cr, Sb, Hg, Fe, Mn, Sc, Sr dan Co keberadaanya bisa tersebar di udara, air dan tanah. Di bidang industri, kontrol kualitas hasil industri merupakan salah satu perangkat dalam mengontrol mutu produk industri. Kemampuan teknik AAN dalam analisis unsur kelumit dengan metode tidak merusak, sangat berguna dalam kontrol produksi, antara lain untuk memantau terjadinya kontaminasi unsur-unsur toksik dalam produk makanan kemasan, analisis ketidakmurnian pada bahan kemurnian tinggi.
Teknik AAN tidak bergantung pada sifat-sifat kimia bahan uji. Oleh karena itu kombinasi teknik ini dengan biokimia, memungkinkan dilakukannya studi yang lebih mendalam mengenai metabolisme mikronutrisi dalam tubuh manusia, seperti Se, Fe, dan Hg.