interaksi radiasi gelombang elektromagnetik

INTERAKSI RADIASI DENGAN MATERI

Radiasi apabila menumbuk suatu materi maka akan terjadi interaksi yang akan menimbulkan berbagai efek. Efek-efek radiasi ini bergantung pada jenis radiasi, energi dan juga bergantung pada jenis materi yang ditumbuk.

Radiasi dibagi menjadi tiga yaitu interaksi radiasi partikel bermuatan, radiasi partikel tidak bermuatan, dan radiasi gel elektromagnetik.

a.     Interaksi radiaisi partikel bermuatan

Ketika partikel bermuatan mengenai materi dapat menyebabkan ionisasi, eksitasi, dan bremsthralung. Dibandingkan dengan partikel-partikel yang lain, partikel alpha secara fisik maupun elektris relatif besar. Selama melintas di dalam materi, partikel alpha ini sangat mempengaruhi elektron-elektron orbit dari atom-atom materi tersebut karena adanya gaya Coulomb. Elektron-elektron tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (eksitasi) atau terlepas sama sekali dari atom dan terbentuklah pasangan-pasangan ion (ionisasi).

1.     Ionisasi

Merupakan proses terlepasnya elektron dari suatu atom.

Radiasi alfa yang bermuatan positif akan menghasilkan 10.000 – 70.000 pasang ion per cm. Radiasi beta yang berinteraksi dengan materi akan menghasilkan 60 – 7.000 pasang ion per cm, hal ini dikarenakan massa relatif amat sangat kecil

2.     Proses eksitasi

Pada proses eksitasi elektron hanya berpindah ke lintasan yang lebih luar. Pada radiasi alfa peristiwa eksitasi dikarenakan energi radiasi alfa yang di transfer ke elektron orbital dari struktur atomnya. Keadaan ini menyebabkan atom suatu bahan terganggu.

Pada radiasi beta peristiwa eksitasi terjadi karena pengaruh peristiwa stoping power yang menyebabkan energi radiasi beta hilang disepanjang lintasan.  Energi radiasi beta yang hilang ini menyebabkan atom diseoanjang lintasan beta juga tergannggu.

3.     Proses brehmstralung

Lebih dominan terjadi pada interaksi radiasi beta dan elektron karena masa dan muatan partikel beta relatif lebih kecil dibandingkan partikel alfa.

b.     Interaksi radiasi tidak bermuatan

Disebut juga interaksi radiasi neutron. Interaksi neutron dengan materi dapat terjadi dengan tiga cara yaitu tumbukan elastis, tumbukan tak elastis, dan penangkapan neutron.

1.     Tumbukan elastis

Terjadi bila atom yang ditumbuk neutron mempunyai massa yang sama atau hampir sama dengan massa neutron sehingga neutron akan kehilangan paling banyak energi kinetiknya.

2.     Tumbukan tak elastis

Neutron akan diserap oleh inti atom yang kemudian membentuk inti atom majemuk. Inti majemuk ini kemudian memancarkan neutron dengan energi kinetik rendah dan meninggalkan inti atom dalam keadaan eksitasi. Terjadinya tumbukan tak elastis ini bergantung kepada energi kinetik neutron penumbuk. Makin besar energi neutron, maka makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan tak elastis tersebut.

3.     Penangkapan neutron

Penangkapan neutron dapat juga menghasilkan reaksi-reaksi sebagai berikut :
Q Penangkapan neutron oleh inti atom ringan dapat menghasilkan emisi proton
Q Penangkapan neutron oleh inti atom boron dan lithium dapat menghasilkan emisi alpha.
Q Penangkapan neutron oleh inti atom berat dapat menghasilkan fisi / pembelahan inti (seperti pada uranium-235, plutonium-239, dan uranium-233).
Q Penangkapan neutron oleh inti atom stabil dapat menghasilkan isotop radioaktif seperti pada proses aktivasi neutron.

c.      Interaksi radiasi gelombang elektromagnetik

Gamma dan sinar x termasuk kedalam radiasi sinar elektromagnatik. Mekanisme gamma dan sinar x berinteraksi dengan materi terdiri dari

1.     Efek fotolistrik

Efek fotolistrik sangat mungkin terjadi jika foton memiliki energi yang rendah ( kurang dari 0,5 MeV) dan memiliki massa besar. Pada efek fotolistrik, energi foton diserap oleh elektron orbit, sehingga elektron tersebut terlepas dari atom. Elektron yang dilepaskan akibat efek fotolistrik disebut fotoelektron.

2.     Hamburan compton

Pada hamburan comton tidak semua energi foton diberikan kepada elektron melainkan hanya sebagian saja. Sisa energi foton masih berupa gelombang elektromagnetik ( foton) yang dihamburkan . foton yang dihamburkan ini akan terus berinteraksi dengan elekton lain sampai energinya habis dan elektron yang dihasilkan menyebabkan proses ionisasi sekunder. Hamburan compton terjadi bila foton mempunyai energi sedang ( diatas 0,5 MeV ) dan lebih banyak terjadi pada materi dengn nomer massa rendah.

3.     Produksi pasangan

Peristiwa ini menunjukan kesetaraan antara massa dengan energi. Proses produksi pasangan hanya terjadi bila foton datang / 1,02 MeV. Apabila foton semacam ini mengenai inti atom berat, foton tersebut akan lenyap dan sebagai gantinya timbul sepasang elektron-positron. Positron adalah partikel yang massanya sama dengan elektron dan bermuatan listrik positif yang besarnya juga sama dengan muatan elektron.