PERKEMBANGAN TEKNOLOGI SENSOR DAN APLIKASI NY A …Pada makalah ini akan dibahas perkembangan...

Hiskia ISSN 0216 - 3128

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI SENSOR DAN APLIKASI-NYA UNTUK DITEKSI RADIASI NUKLIR

HiskiaPusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi, LIPI, Jl. Sangkuriang, Kampus LIPI, Bandung

ABSTRACT

Radiation is energy in the form of waves or moving subatomic p.articLes.Radiation can be ionizing or non-ionizing radiation, depending on its effect on atomic matter. Because radiation cannot be seen, felt, tasted,heard or smelled, even at lethal levels, radiations detection devices must be used to alert those exposed toradiation. The measurement of radioactivity in the environment is a regulatory requirement around siteswhere significant amounts of radioactive materials are used or stored. Recently, advent in microelectronicsand material technology has enabled to produce small sensor or microsensor, sensitive, accurate, andintegrated in a chip or substrate. Development of radiation sensor technology using thin/thick film andmicromachining technique was described in this paper. Indonesian capabilities in radiation sensor researchand development and opportunitiesfor commercialization also given.

ABSTRAK

Radiasi dapat diartikan sebagai transmisi energi dalam bentuk gelombang atau partikel dari sebuah sumberke medium atau tujuan sekitarnya. Oleh karena radiasi tidak bisa dirasa, dilihat, tercium dan didengar,meskipun pada level yang berbahaya, maka alat deteksi radiasi atau sensor radiasi harus digunakan untukmengetahui keberadaan radiasi atau memberi peringatan kepada mereka yang terkena radiasi. Lebih jauhlagi, pengukuran radiasi merupakan kebutuhan wajib yang harus dilakukan disekitar wilayah dimana bahanradioaktif digunakan atau disimpan. Seiring dengan perkembangan ilmu di bidang bahan danmikroelektronika yang sangat pesat, maka saat ini sudah dapat dihasilkan mikrosensor yang berukurankecil, sensitif, akurat dan terintegrasi dalam sebuah keping chip atau substrat, dengan tujuan untukmempercepat proses analisa serta menekan biaya produksi menjadi sekecil mungkin. Pada makalah ini akandibahas perkembangan teknologi sensor untuk diteksi radiasi nuklir. Penggunaan teknologi thick/thin filmdan micromachining dalam pembuatan mikrosensor radiasi, prinsip pengukuran dan cara kerja mikrosensorakan dikemukakan. Kemampuan dalam negeri dan kemungkinan pembuatan mikrosensor radiasi di/ndonesiajuga akan dibahas.

Kala kunci: Radiasi, Sensor, Thick Film, Thin Film, Micromaching-------

ix-

PENDAHULUAN

D adiasi adalah energi dalam bentuk gelombang.ftatau partikel subatomic yang bergerak[lJ.Radiasi secara umum dapat dibagi dalam dua jenisyaitu: radiasi elektromagnetik dan radiasi partikel.Radiasi elektromagnetik terdiri dari non-ionisasi(gelombang radio, microwave, infra merah, sinartampak, ultraviolet)dan- ionisasi (sinar X dangamma) seperti telihat pada Gambar 1. Adapunradiasi partikel terdiri dari: radiasi alpha, beta danneutron. Radiasi umumnya diartikan sebagai radiasiionisasi. Pengaruh radiasi terhadap tubuh manusiabisa mengakibatkan kerusakan organ karena bersifatkarsiogenik.

Limbah radioaktif adalah jenis limbah yangmengandung bahan/unsur/material radioaktif ataubersifat radioaktif yang tidak mempunyai tujuanpraktis tertentu. Limbah radiaktif biasanyadihasilkan dari sebuah proses nuklir misalnya prosesfissi nuklir. Kebanyakan limbah radioaktif adalah

limbah radioaktif dengan tingkat rendah, yangartinya mempunyai tingkat radiaoktivitas rendah(baik per massa atau per volume). Limbah radioaktifjenis ini biasanya diisi oleh material pelindungradiasi yang hanya sedikit terkontaminasi.

Oleh karena radiasi tidak bisa dirasakan, dilihat,didengar dan tidak tercium oleh panca indera kita,meskipun pada level yang sangat berbahaya, makadiperlukan suatu alat deteksi radiasi yang biasanyadikenal sebagai sensor radiasi atau detektor radiasiuntuk mengetahui keberadaan radiasi atau memberiperingatan kepada mereka yang terkena radiasi.Lebih jauh lagi, pengukuran radiasi merupakankebutuhan wajib yang harus dilakukan disekitarwilayah dimana bahan radioaktif digunakan ataudisimpan. Penggunaan sensor radiasi sangatdiperlukan. untuk kesela~kerja ata!L..keamananpengoperasian s~umber energi nuklir sertapenanganan limbahnya. Pada tulisan ini akandibahas perkembangan teknologi sensor untukdeteksi atau mengukur kuat radiasi nuklir.

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

x

(OM

ISSN 0216 - 3128

4- IncrcasingFrcqucncy (v)1(tO 106 104 JO~

Hiskia

"' ..•..Visible spt.'Ctrum

IQ04 I()'"Z loG IOZ 104 106 IO~

__. _ Increu$ing Wavelength (A) -;." ....•. '" .•.. --- ".

Gambar 1. Spektrum elektromagnetik.

SekilasAfengenaiSensor

Sensor adalah divais yang digunakan untukmerubah suatu besaran fisika atau kimia menjadibesaran Iistrik sehingga dapat dianalisa denganrangkaian listrik tertentu[2J. Sensor dapat diklasi-fikasikan sesuai dengan jenis transfer energi yangdapat dideteksi yaitu[3J:

Thermal, contoh: sensor temperatur dan sensorpanas (bolometer, calorimeter).

Electromagnetic (ohmmeter, galvanometer,voltmeter, metal detector, RADAR).

Mekanik, contoh : pressure sensor (altimeter,barometer dan pressure gauge), gas and liquid

flow sensor (anemometer, flow meter, gas meter,water meter), mechanical sensor (accelerationsensor, position sensor, strain gauge)

Kimiawi, contoh: sensor, oksigen, ion-selectiveelectrodes, pH glass electrodes, redox electrodesdan carbon monoxide detectors.

Radiasi optik, contoh: photodetectors, photo-diode, CCD dan sensor image, sensor inrramerah, scintillometers.

Radiasi Ionisasi, contoh: geiger counter,dosimeter, scintillation counter, neutrondetection, particle counter, scintillator, bubblechamber.

Pemantauan lingkungan merupakan suatuproses yang sangat dibutuhkan untuk melindungimasyarakat dan lingkungannya dari ancaman limbahberacun dan pathogen dalam berbagai mediatermasuk udara, tanah dan air. Beberapa jenis unsuryang mencemari udara diantaranya adalah sulfur

PERKEMBANGANSENSOR UNTUKLING KUNG AN

TEKNOLOGIPEMANT AUAN

dioxide, carbon monoxide, nitrogen dioxide, danvolatile organic compunds dimana sumber utamadari pencemar ini berasal dari emisi gas buangkendaraan bermotor, industri serta laboratoriumproses. Sedangkan faktor-faktor yang mencemaritanah dan air dapat diklasifikasikan sebagai berikut,mikrobiologi, radioaktif (contoh: titrium), inorganic(contoh: arsenic). Organik sintetik (contoh:pestisida) dan volatile organic compuncb (contoh:benzene).

Salah satu teknologi yang selama inidikembangkan secara pesat untuk pemantauanIingkungan adalah teknologi sensor. Denganteknologi sensor ini dimungkinkan untuk dilakukanpemantauan dan pengukuran secara otomatis danremote dengan tingkat keakuratan dan kepresisianyang baik.

Kebutuhan akan sistem sensor kimia danbiologi untuk aplikasi lingkungan, kesehatan danindustri semakin meningkat diseluruh dunia. Pem-buatan sistem mikrosensor, terintegrasi dan portablesangat dibutuhkan untuk kemudahan pengoperasiandi lapangan. Manfaat dari sistem sensor yangminiatur (mikro), terintegrasi dan portable adalahpeningkatan efisiensi, kecepatan, perbaikanreliability dari proses analisa, dan mengurangikonsumsi pemakaian sample dan reagent.

Teknologi ~r SiI~k~n

Untuk perkembangan teknologi sensortantangan saat ini adalah bagaimana menghasilkansensor yang lebih sensitif, ukuran kecil, mudahdalam pengoperasian dan relatif murah. Menjawabtantangan tersebut sensor berbasis silikon ataudikenal dengan nama sensor silikon telah banyakdikembangkan untuk berbagai aplikasi (pemantauanlingkungan dan industri), yang menawarkanbeberapa kelebihan seperti, berukuran kecil, akurat,sensitif dan biaya produksi yang murah (low cost).

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta. 10 Juli 2007

Hiskia ISSN 0216 - 3128 xi-Jenis sensor silikon untuk mendeteksi atau

mengukur sinyal radiasi yang biasa digunakanadalah: photoconductor, photodioda, phototransistordan charged coupled devices (CCO). Untukmeningkatkan sensitifitasnya maka telah dibuatsistem sensor dalam bentuk array untuk deteksi softX-rays[4]. Akhir-akhir ini, telah banyak dikembang-kan sensor radiasi berbasis Field Effect Transistor

(FET) atau yang lebih dikenal sebagai RadFET[5].

1. Teknologi Mikrosensor--------- -Seiring dengan perkembangan teknologi

fabrikasi mikroelektronika yang sangat pesat saatini, fabrikasi sensor dapat dilakukan pada tingkatskala mikroskopik yang dikenal sebagai mikro-sensor[2,5j.Oalam bidang sensor electrochemical danactuator pada saat ini minituarisasr dan-integrasikomponen-komponen suatu sistem sensor sedangdikembangkan di laboratorium-Iaboratorium yangmenuju ke suatu sistem baru, dimana semua kom-ponen terintegrasi secara total yang dikenal dengannama micro Total Analysis System (IlTASP-IO].---- ----

Teknologi proses yang banyak digunakanuntuk pembuatan mikrosensor atau mikrodevicesadalah silicon-based microfabrication yang dapatmenghasilkan struktur yang berukuran mikrometerdan memungkinkan untuk membuat microsensordalam bentuk array atau multi-sensor pada suatukeping chip. Oisamping itu teknologi thinlthickfilmjuga banyak digunakan untuk pembuatan chemical!biological sensor, karena prosesnya lebih sederhanadan low cost sangat cocok untuk pembuatandisposable sensor[II-14J.

a. Teknologi Thick Film

Teknologi Thick Film (TFT) merupakansalah satu bagian dari teknologi proses mikro-elektronika untuk fabrikasi komponen komponenelektronika dan sensor secara screen-printing.6-IOJ•Sejak petengahan tahun 1960, teknologi proses thick

film telah digunakan untuk meminiaturisasi suaturangkaian elektronika ke dalam sebuah kepingsubstrate, karena kemampuannya menghasilkanjalur konduktor yang sangat kecil. Teknologi ThickFilm telah banyak digunakan secara luas dalampengembangan sensor, contoh: sensor deteksi logamberat, sensor gas dan biosensor[1I-13]. Salah satucontoh aplikasi teknologi thick film untuk fabrikasisensor radiasi adalah Screen printed CdS/CdTe cellsfor visible-light-radiation sensor[14].

b. Teknologi Thin Film

Teknologi thin film digunakan untukmendeposit material dalam range ketebalanbeberapa nanometer sampai dengan beberapa ratus

nanometer. Diantara material mikroelektronika yangsering diproses sebagai thin film adalah unsurmaterial pada golongan lIllY dan golongan IIIIV.Hal ini termasuk golongan IIIIY: GaAs, InAs, InP,InSb dan campuran dari unsur-unsur tersebut,golongan IIIYI: CdTe dan CMT (Cadmium MercuryTelluride) dan golongan IVIYI: PbSe(SiI5]. Sejauhini sensor thin film banyak dikembangkan untukjenis photodetector dan optical image detectors,material piezoelectric dalam hal ini polymer,semiconducting electrodes, sensor gas dan bio-sensor.

Peralatan yang biasa digunakan dalam teknikdeposisi thin film adalah sebagai berikut: vacuumevaporation, physical vapour deposition (sput-tering), moleculaFOeam epitaxy, chemical vapourdepOSition (CVOrdan liiin-sebagainya. TeknologiThick/Thin Film telah digunakan untuk pengem-bangan sensor radiasi sinar gamma[16J• PadaGambar 2 terlihat prototipe dari sensor radiasigamma menggunakan teknologi thin/thick film.

Gambar 2. Prototipe dari sensor radiasi gamma.

c. Teknologi Micromachifling--------Proses micromachining digunakan untuk

memproduksi devices 3 (tiga) dimensi yang ber-ukuran micrometer sampai dengan millimeter[l7].Proses micromachining dapat diimplementasikansecara effektif untuk menghasilkan satu device atauribuan devices yang.uniform-dalam sekali proses.Proses fabrikasi lritegrated Circuit (IC) merupakan,.-. -~bagian dari proses mi~ining yang memegangperanan penting -dan dapat digunakan ataukompatible untuk proses micromachining sensor.Saat ini, teknologi micromachining telah menjadisebuah teknologi yang menjanjikan untukminiaturisasi dan integrasi dari sensor, aktuator danelektronik pada satu keping substrat atau chip.Teknologi micromaching ini dikenal juga sebagaiteknologi micro-electromechanical system (MEMS)



xii- ISSN 0216 - 3128 Hiskia

Gambar 4. Sistem Intelligent Sensor Array.

Aspek intelligent dalam sistem sensordikategorikan ke dalam tiga bagian utama yaitu,

Self Diagnostic

Merupakan kemampuan sistem dalam men-deteksi kondisi kinerja dari sensor-sensor unitdan mampu untuk memberikan keputusan(decision) apakah sensor unit tersebut perluuntuk dilakukan kalibrasi.

Self Calibrations

Merupakan features dari sistim ini untuk dapatmelakukan kalibrasi sendiri dengan refferenceyang diberikan seperti pH buffer dan zerooxygen solution. Dengan demikian sensor-sensorunit tersebut dapat dilakukan adjustment secaraotomatis dan meningkatkan kinerja dan akurasipengukuran.

Communications

Kemampuan untuk dapat melakukan komuni-kasi, transfer data dan interfacing satu sarna laindengan peralatan lainnya seperti komputer danalat ukur.

dan saat ini telah banyak diaplikasikan untuk sensorkimia dan biosensor. Dengan teknologi MEMS telahberhasil dibuat suatu sistem analisa kimia untuk

bidang kesehatan dalam satu keping chip yangdisebut dengan laboratory in a chip[18J•

d. Sistem Sensor Cerdas

Sistem sensor pada umumnya terdiri dari tigabagian besar yang terpisah yaitu sensor, signalconditioning dan data akusisi. Sistem sensor iniberkembang menjadi sistem sensor yang terintegrasidimana sensor dan signal conditioning digabungkanpada satu keping substrat. Hal ini meningkatkankecepatan proses sensor dan memperkecil ukuransensor. Perkembangan terkini adalah meng-gabungkan ketiga unsur tadi menjadi satu bagiandan dikenal dengan istilah sistem smart sensor atauintelligent sensor. Skematik dari sistem sensor inibisa dilihat pada Gambar 3. Ada sedikit ke-bingungan (confusion) yang terjadi di masyarakatmengenai istilah smart sensor dan intelligent sensor.Yang dimaksud dengan smart sensor adalah sensor-nya harus terintegrasi dan intelligent sedangkan bilasensor tidak terintegrasi maka disebut intelligentsensor saja[19,20J

Smart sensor ini memperbaiki atau mening-katkan performance dari sensor dengan cara meng-gunakan sensor array yang identik dan di-hubungkan dengan sebuah microprocessor. Denganmenggunakan sensor array seperti yang terlihatpada Gambar 4, maka akan dihasilkan reability yanglebih tinggi/besar dan mengurangi/memperbaikikesalahan (fault tolerance). Saat ini sensor arrayyang digunakan bisa sensor yang identik namundapat pula digunakan jenis sensor yang berbeda ataudikenal dengan multisensor array.

hpot

(Measumodj fIG

(DAQ)

OvlpA

(Vecto!)

Non·electricallnpu!

Non-e!ectricallnput

Nonoelectricallopul

SIGNALCONDITIONING

(A)

Signal conditioning

(S)

Signal Conditioning

(C)

DAQ

ElectricalOut

ElectricalOul

Electrical Out

Gambar 3. (a) Sistem sensor yang umum, (b) Sistem sensor yang terintegrasi,(c). Sistem Smart Sensor atau Intelligent Sensor.



Hiskia ISSN 0216 - 3128 xiii-SENSOR UNTUK RADIASI NUKLIR

Klasijikasi Sensor Radiasi

Sensor radiasi nuklir adalah sensor yangmampu mendeteksi baik partikle dan radiasielektromagnetik, yang adakalanya disebut detektornuklir. Ada 3 (tiga) tipe sensor radiasi yang umumdigunakan saat ini yaitu: (a) gas-jilled detectors, (b)scintillation counters, dan (c) solid-sate detec-tors[2\], dimana hampir semua spektrum elektro-magnetik dapat diukur menggunakan sebuah detek-tor solid-sate atau semikonduktor, seperti siliconphotodiode (X-rays ke NIR) atau pyroelectricdetektor (IR).

Instrument deteksi radiasi yang banyakdigunakan di lapangan adalah gas filled detector,dimana dapat di bagi dalam 3 (tiga) tipe yaitu:

Radiation DetectionGas 1;'i!led Detectors

a)

ionization chamber, Geiger-Muller counters (tubes)dan proportional counter dengan beberapa tipevariasinya. Prinsip kerja dari alat adalah ketikaradiasi melalui tabung yang berisi spesifik gas,maka akan terjadi proses ionisasi dan membentukmolekul-molekul dan sepasang ion. Ketika diberitegangan tinggi diantaranya maka ion positif akanbergerak ke katoda dan ion negatif ke anoda, hal ini

--akan menghasilkan aliran arus yang kecil yangditangkap sebagi sebuah sinyal yang meng-indetifikasikan adanya radiasi (Gambar 5).

Sensor radiasi dapat diklasifikasikan sebagaisensor tidak bersentuhan (non-contacting sensors),karena menditeksi radiasi electromagnetic atauemisi partikel dari jarak jauh. Pada Gambar 6terlihat skema klasifikasi sensor radiasi berdasarkan

tipe, prinsip kerjanya dan divais (device) yangdigunakan.

(b)

Gambar 5. (a) Prinsip kerja detektor radiasi gas filled dan (b) produk komerialnya.

Genus: Type:

Nuclear Partlclesl

Rays

Principle:

Self-generating

Modulating,-----_.

Self·generating

Modulating

Self-generating

Device :

Plastic Films

Solid-stateI -'------

~ Thermoluminescenl I

~~~l- Photovollaic

Pyroelectric

Modulating

Gambar 6. Klasifikasi sensor radiasi.

I

YPhotoconductive

Photolloltaic

Prosiding PPI - Po/PTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN


xiv- ISSN 0216 - 3128 HiskiaMikrosensor Radiasi Nuklir

Dengan kemajuan teknologi mikro-elektronika, maka dapat dihasilkan mikrosensorradiasi yang disusun dalam bentuk array dalam 1-dimensi atau 2-dimensi dengan biaya produksirendah. Mikrosensor radiasi nuklir terdiri dariscintillation counters dan solid-state detectors.Sedangkan gas filled detectors merupakan salah satucontoh yang bukan terrnasuk didalam kelompokmikrosenor.

Scintillation Counters

SCintillation counters merupakan peralatandeteksi radiasi yang sangat sensitif dan telahdigunakan untuk pemantauan lingkungan dan jugasebagai alat laboratorium. Scintillation countersterdiri dari dua bagian utama yaitu: scintiIlator danphotomultiplier. Didalam scintillator terdapatmaterial aktif yang akan menkonversikan radiasinuklir yang datang kedalam bentuk pulsa cahayamelalui sebuah tabung photomultiplier (PMT),dilengkapi dengan rangkaian penguat elektronikyang berfungsi untuk merubah pulsa cahayamenjadi sinyal listrik. Material aktif yang banyak

digunakan adalah inorganic (NaI(TI), CsI(TI),LiI(Eu) dan CaFz(Eu»atau organic crystal, plasticflour atau liquid[Z]. Saat ini, scintillator telah dibuatdalam bentuk mikrosensor sedangkan photo-multiplier masih menggunakan teknologi kon-vensional.

Detektor Solid-state

Keinginan menggunakan material semi-konduktor atau solid-state di dalam sensor radiasi

nuklir sangat tinggi. Umumnya berpusat pada bahansilJ!


Gambar 9. Diagram skematik p-n photodiodes dan produk komersiaInya.

xv

Dari uraian mengenai tiga proses utamatersebut, jenis mikrosensor radiasi nuklir yang tepatdigunakan adalah photodiodes.Pada dasarnyaphotodiodes merupakan p-n junction yang bekerjadibawah pengaruh reverse bias seperti yangditunjukkan pada Gambar 9.

Mikrosensor radiasi Iainnya

Jenis microsensor radiasi lainnya yangbanyak dikembangkan adalah RadFET (Radiationfield-effect transistor) dan Cadmium zinc telluride(CZT) detectors[5J. Adapun prinsip pengukuranRadFET adalah berdasarkan pada radiasi ionisasi

permanen yang menghasilkan mobilitas elektronyang tinggi menjadi mobilitas hole yang rendah.Berikut ini merupakan contoh prototip dari RadFETyang telah dikembangkan oleh Sandia Lab untukpengukuran radiasi gamma yang ditunjukkan padaGambar 10.

Sedangkan prinsip pengukuran CZT adalahberdasarkan pada perubahan tegangan pada gatesebagai akibat pengaruh radiasi sehinggamenghasilkan arus listrik. CZT dapat dibuat dalambentuk array yang berfungsi sebagai spektrometer.Berikut ini merupakan protoip CZT yangdikembangkan oleh Sandia Lab pada Gambar 11.

Gambar 10. Prototipe RadFET.

Gambar 11. Prototipe Sensor CZT untuk deteksi radiasi gamma.



xvi ISSN 0216 - 3128 Hiskia

Sensor CZT memiliki keunggulan yaitutingkat sensitifitas yang tinggi namun untukpenggunaanjangka panjang belum teruji.

Mikrosensor Radiasi Ultra-Violet, Visible donNear Infra Red

Untuk range radiasi UV sampai dengan NIRdapat digunakan photoconductive cell sedangkanuntuk range IR material yang digunakan adalah PbScell atau pyroelectric detector. Pada Gambar 12memperlihatkan range radiasi dan jenis mikrosensoryang digunakan.

uv---WQ\,I!'ler'lglt) (fJm)-r:

0'2

Photoconductive cell merupakan sensorsemikonduktor yang menggunakan efek photo-conductive dalam hal saat sinar menumbuk material

photoconductive yang mengakibatkan perubahanharga resistansi (Gambar 13). Photoconductivematerial yang umum digunakan adalah CadmiumSulfide (CdS).

Selain photoconductive cell, photodiodesdapat diklasifikasikan sebagai sensor radiasi poten-tiometrik karena menghasilkan tegangan padadaerah pn-junction. Fenomena ini dikenal sebagaiefek photovoltaic. Jenis-jenis photodiodes adalah: p-n photodiode, p-i-n photodiode, schottky-typephotodiode. avalanche photodiode (Gambar 14).

~InA5(jl~1/

! ·roSb_(7_7K_> __MCT{77K)

. I Pyrbt'lectric dete~lors

Gambar 12. Range mikrosensor radiasi.

PhotoconductiVe

material \

Gambar 13. Struktur dasar photoconductive cell.




Gambar 14. Struktur dari keempat jenis photodiode.

xvii

Photodiode banyak digunakan untukdeteksi keberadaan, intensitas dan panjanggelombang dari radiasi UV sampai dengan NIR.Sedangkan keunggulan photodiode dibandingkandengan photoconductive cell adalah: lebih sensitif,waktu respon yang lebih cepat, ukuran lebih kecil,lebih stabil dan linieritas yang sangat baik.Meskipun photodiode lebih sensitif dariphotoconductive cell, sensitifitas dapat lebihditingkatkan dengan menggunakan phototransistor.

Mikrosensor Radiasi Infra Red

Sensor radiasi infra red memiliki tiga jenisprinsip pengukuran yaitu, photoconductive, photo-voltaic, pyroelectric. Untuk photoconductive di-gunakan material PbS, PbSe, HgCdTe dan photo-voltaic menggunakan Ge, InAs, InSb sedangkanpyroelectric menggunakan material LiTa03,

Triglicine Su~ate (TGS), Strontium and Bariumniobate(SBN) 26].

Prinsip kerja pyroelectric berbeda denganphotoconductive dan photovoltaic, dimana pyro-electric bekerja berdasarkan perubahan panas(thermal) sedangkan photoconductive dan photo-voltaic berdasarkan quantum.

Kemampuan dan Peluang Indonesia

Teknologi sensor merupakan teknologi yangmemegang peranan penting dalam berbagai bidanguntuk monitoring, proses control dan keamanaan(safety). Meskipun demikian penelitian sensor diIndonesia masih belum banyak diminati hal ini

dibuktikan dengan belum adanya produksi sensordalam negeri yang dijual secara komersial.

Bila dilihat dari ketersediaan peralatan prosesyang dibutuhkan untuk pembuatan sensor secaraumum sudah cukup memadai, namun peralatan initersebar dibeberapa institusi. Sumber daya manusia(peneliti, pakar) dalam bidang sensor juga telahtersedia.

Untuk mempertajam dan membangunkompetensi dibidang sensor, maka diperlukankerjasama penelitian antar institusi dan melibatkanberbagai peneliti dari bidang keilmuan yang berbeda(multi disiplin). Melalui kerjasama ini diharapkan dimasa mendatang akan dihasilkan sensor ataukhususnya sensor radiasi buatan dalam negeri.

KESIMPULAN

Secara umum radiasi terdiri dari radiasielektromagnetik dan radiasi partikel, dimana radiasielektromagnetik terdiri dari non-ionisasi (sepertigelombang radio, microwave, infra merah, sinartampak, ultraviolet) dan ionisasi (sinar-X dangamma). Adapun radiasi partikel terdiri dari: radiasialpha, beta dan neutron. Radiasi umumnya diartikansebagai radiasi ionisasi. Pengaruh radiasi terhadaptubuh manusia bisa sangat berbahaya danmengakibatkan kerusakan organ karena bersifatkarsiogenik dan oleh karena radiasi tidak bisadirasa, dili!1at,tercium dan didengar, meskipun padalevel yang berbahaya, maka dibutuhkan sensorradiasi untuk mengetahui tingkat radiasi ataumemberi peringatan kepada mereka yang terkena



xviii- ISSN 0216 - 3128 Hiskiaradiasi. Pembuatan mikrosensor radiasi merupakantopik yang sangat menarik dan banyak dikembang-kan di laboratorium, disamping itu kebutuhan akansistem mikrosensor radiasi juga semakin meningkat.Pembuatansensor radiasi nuklir dapat dilakukandengan menggunakan teknologi thick/thin film danmicromachining. Indonesia memiliki potensi untukpembuatan sensor radiasi sehubungan dengantersedianya alat proses dan peneliti dibidang sensoryang tersebar di beberapa institusi, namun sampaisaat ini belum ada produk sensor buatan dalamnegeri. Untuk itu perlu dilakukan kerjasama antarinstitusi dan muIti-disiplin untuk membangunkompetensi dalam pembuatan sensor radiasi nuklir.Diharapkan dimasa mendatang akan hadir sensorradiasi produk dalam negeri.

REFERENSI

I. http://en.wikipedia.org/wiki/Radiation

2. JULIAN W. GARDNER, Microsensors: Prin-ciples and Applications, John Wiley & Son,1994.

3. JACOB FRADEN, Handbook of ModernSensors, Springer 1996.

4. SARAH ANNE STEIGERWALD, High-purity Silicon Soft X-Rays Sensor Arrays, Ph.Dthesis, Technische Universiteit Delft, 1990.

5. CLIFFORD K. HO, ALEX ROBINSON,DAVID R. MILLER, MARY J. DAVIS,Overview of Sensors and Needs for Enviro-mental Monitoring, Sensors, 5, 4-37, 2005.

6. MANURUNG ROBETH, HISKIA, PenffaruhBentuk Geometrik Pada Sensor TemveraturNTC-2114 Thick Film Terhadap ResvonSensitifitas. Proceeding Seminar NasionalPasca Sarjana Teknik Lingkungan III, ITS -Surabaya, 2003.

7. HISKIA, ROBETH V MANURUNG,Pembuatan Sensor Temveratur (NTC-2114)Menf!ffUnakan Teknologi Screen Printing.Jurnal Elektronika dan Telekomunikasi,Vol. III. No.1, Edisi Juni - Juli 2003, ISSN:1411-8289.

8. HISKIA, ROBETH V MANURUNG,JUNTAN P., Rancanf! BanffUn MicrosensorKonduktifitas dan Temveratur TerintertrasiUntuk Pemantauan Kualitas Air Sunf!aiDengan Menf!ffUnakan Teknolof!i ScreenPrinting. Proceeding Seminar Nasional"Sistem Monitoring Pencemaran LingkunganSungai dan Teknologi Pengolahannya, 2003.

9. ROBETH V MANURUNG, HISKIA, Disaindan Fabrikasi Sensor Oksigen TerlarutMenggunakan Teknologi Thick Film, JurnalMesin, Elektro, Industri dan Sains. FakultasTeknik, Universitas Katolik Atrnajaya, 2006.

10. HISKIA, MASBAH. R.T.SIREGAR,ROBETH V MANU RUNG, Development ofan Integrated Miniaturized Multi-Ion FlowCell System for Water Quality Measurement,Proceeding of IEEE International Conferenceon Semiconductor Electronics, Malaysia. ICSE2006.

II. PRASEK, J.; ADAMEK, M.; SOTTER, E.;LLOBET, E.; BITTEN COURT, c.; FELTEN,A.; PIREAUX, J.J., Thick Film Sensor forHeavy Metals Detection, Electron evices, 2005Spanish Conference on Volume , Issue , 2-4Feb. 2005 Page(s): 611-614.

12. SILBER, A., BISENBERGER, M.,BRAUCHLE, C., AND NAMPP, N., ThickFilm Multichannel Biosensor for SimultaneousAmperometric and Potentiometric Measu-rement, Sensors and Actuators B, 30, 127-132,1996.

13. HANN S., Sn02 Thick Film Sensors atUltimate Limits: Performance at Low O2 andH20 Concentrations; Size Reduction by CMOSTechnology- DISSERTATION, der Fakultat flirChemie und Pharmazie der Eberhard-Karls-

Universitat Tiibingen, Germany, , 2002.

14. HIROSHI UDA et aI., Screen Printed cdslcdteCells for Visible-light-radiation Sensor",Meas. Sci. Techno!. 8,86-91,1997.

15. LARRY A. FRANKS, RALP B. JAMES,LARRY S. DARKEN, Radioactivity Measu-rement, The Measurement, Instrumentation,and Sensors Handbook 2, John G. Webster,Editor in chief, CRC Press, 66-1-66-27,1999.

16. KHALIL ARSHAK, Development of aPersonal Gamma-radiation Sensor UsingThin/thick Film Technologies, University ofLimerick-Irish, http://wwwjrishscientist.ie/2003/03images/03D I33a.gif

17. ANDREAS H., OLIVER 8., CHRISTOPH H.,HENRY 8., Micromachining Techniques forChemicallBiosensors, Proceeding of TheIEEE, Vol. 91, No.6, June 2003. pp. 839-863,2003.

18. CURTIS D. CHIN, VINCENT LINDER ANDSAMUEL K. SIA, Lab-on-a-chip Devices forGlobal Health: Past Studies and Future

Opportunities, Journals Lab on a Chip, 2007,1-27.



Hiskia ISSN 0216 - 3128 xix-19. JULIAN W. GARDNER, Chapter 11: Smart

Sensor, Microsensor Principles andApplications, John Wiley and Sons, 1994.

20. RYOJI OHBA, Intelligent Sensor Technology,John Wiley & Sons, 1992.

21. LARRY A. FRANKS, RALP B. JAMES,LARRY S. DARKEN, Radioactivity Measu-rement, The Measurement, Instrumentation,and Sensors Handbook 2, John G. Webster,Editor in chief, CRC Press, 66-1-66-27, 1999.

22. C. C. Liu, P. J. Hesketh, and G. W. Hunter,Chemical Microsensors, The ElectrochemicalSociety Interface· Summer 2004, pp. 22-27,2004.

23. A. V. D. BERG AND BERGFELD,Development of mTAS Concepts at the MESAResearch Institute, Presented at AnalyticalMethods and Instrumentation, TAS'96conference, Basel, 1996.

24. G. BLANKENSTEIN and U. D. LARSEN,Modular Concept of a Laboratory on a Chipfor Chemical and Biochemical Analysis,Biosensors & Bioelectronics, vol. 13, pp. 427-438, 1998.

25. A. ARSHAK, S. ZLEETNI, K. ARSHAK,Gamma-radiation Sensor Optical and Elec-trical Properties of Magnanese Phthalo-cyanine (McPc) Thick Film, Sensors, 2002, 2,174-184.

26. RAMON PALLAS, JOHN G. WEBSTER,Sensors And Signal Conditioning, John Wiley& Sons, Inc, Second Edition, 2001.

TANYA JAWAB

Tri Mardji Atmono

- Mohon penjelasan, apa keuntungan penggunaanthick film dibandingkan thin film. Bukankahcost-nya lebih menguntungkan pembuatan thin

film.

- Sensor gas CO yang dibuat PPET, bagaimanaperformance, sensitivitas, efisiensi? Powersupply apa yang digunakan untuk operasional,karena pada umumnya suhu ambient lebih tinggisuhu ruang.

- Sampai dimana perkembangan penelitian yangtelah dilakukan oleh PPET, sudah secara

komersial dipasarkan? Kapan akan mulaidipasarkan produk-produk dari PPET?

Hiskia

- Thick film menggunakan peralatan yang simpelseperti (printer dan furnace) dan bahan (pasta)yang digunakan lebih murah dibandingkandengan target atau bahan yang digunakan di thinfilm. Untuk pengembangan sensor, teknologithick film banyak digunakan karena lebih simpelprosesnya.

- Sensor CO buatan PPET dikembangkan meng-gunakan teknik microfabrication dan teknologithick film dan unjuk kerja sensor cukup baikuntuk deteksi gas CO. Power supply yangdigunakan adalah batery 9 V untuk mengaktifkanheater (micro heater) pada suhu 300°C.

- Produk PPET pada umumnya berupa prototipelaboratorium yang masih butuh pengembanganuntuk bisa dikomersilkan. Produk yang ada saatini adalah pemancar TV/radio, antena dankomponen hybrid.

Anwar Budianto

- Apakah Indonesia sudah dapat membuat microchip op amp sendiri?

- Apakah LIPI sudah ada produk-produk yangmarketable? Perusahan-perusahan mana yangmenjadi klien LIPI?

Hiskia

- Sepengetahuan saya sampai saat ini Indonesiabelum bisa memproduksi op amp, meskipunpenelitian pembuatan op amp sudah pernahdilakukan di PPET-LIP1.

- Produk yang sudah marketable dari LIP! adalahsebagai berikut : pemancar TV/radio. antena,radio rural, produk pangan. obat-obatan, dsb.Klien LIP! terdiri dari Pemda, Kimia Farma danmasyarakat.

Djoko Hari Nugroho

- Pengertian intelligent sensor terkait dengan(akusisi, modifikasi, komunikasi, pengetahuan)perIu dikonfirmasikan ke Gambar 3 dan 4.

- Aspec self diagnostic, self calibration dsb, apakahbukan merupakan pengertian dari automaticsystem?



ISSN 0216 - 3128 Hiskia-Integrasi antara sensor, signal conditioning danaktuator dalam (IlT AS) apakah tidak lebih baikdidekati dari bidang intelligent material.

Hiskia

Gambar 3 dan 4 hanya menjelaskan blokdiagram dari intelligent sensor dibuat, sedangaspek intelligent seperti self diagnostic, selfcalibration dan communication memang tidakdijelaskan pada Gamabr 3 dan 4.

Suatu sensor bisa disebutkan smart sensor bila

mempunyai kemampuan self diagnostic dan selfcalibration. Pada sistem automatic tidak dikenalistilah self calibration.

Pada sistem fLTAS diintegrasikan sensor, aktu-ator (pompa, valve) dan rangkaian pengolahsinyalnya dan satu modul. Tidak ada hubungan-nya dengan intelligent material.



PERKEMBANGAN TEKNOLOGI SENSOR DAN APLIKASI NY A …Pada makalah ini akan dibahas perkembangan...

Documents

Transcript of PERKEMBANGAN TEKNOLOGI SENSOR DAN APLIKASI NY A …Pada makalah ini akan dibahas perkembangan...