Belajar Kimia-Detektor radiasi bekerja dengan cara mendeteksi perubahan yang terjadi di dalam medium penyerap akibat adanya perpindahan energi ke medium tersebut. Terdapat beberapa mekanisme yang sering digunakan untuk medeteksi dan mengukur radiasi yaitu proses ionisasi, proses sintilasi, proses termoluminisensi, efek pemanasan, reaksi kimia, dan perubahan biologi.
1. Proses Ionisasi
Ionisasi adalah peristiwa terlepasnya elektron dari ikatannya di dalam atom. Peristiwa ini dapat terjadi secara langsung oleh radiasi alpha atau beta dan secara tidak langsung oleh radiasi gamma, sinar-x atau neutron.
Contoh ionisasi tidak langsung adalah bila sebuah radiasi gamma ketika mengenai materi akan melepaskan sebuah elektron berenergi (mungkin karena efek fotolistrik, efek compton ataupun produksi pasangan). Elektron berenergi inilah yang kemudian mengionisasi materi. Proses ionisasi tidak langsung dilakukan oleh radiasi gamma tetapi oleh elektron berenergi yang dihasilkan oleh radiasi gamma. Sehingga proses tersebut disebut dengan proses ionisasi tidak langsung.
Jumlah pasangan ion (N) berupa elektron bermuatan negatif dan sisa atom bermuatan positif sebanding dengan jumlah energi yang terserap (E). Secara matematis dapat ditulis seperti :
N = E/w
dengan w merupakan daya ionisasi bahan penyerap yaitu energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan sebuah proses ionisasi.
Pada proses ionisasi, energi radiasi diubah menjadi pelepasan sejumlah elektron (energi listrik). Apabila diberi medan listrik, elektron yang dihasilkan dalam peristiwa ionisasi tersebut akan bergerak menuju ke kutub positif. Pergerakan elektron-elektron tersebut dapat menginduksi arus atau tegangan listrik yang dapat diukur oleh peralatan penunjang seperti Amperemeter atau Voltmeter. Semakin banyak radiasi yang mengenai bahan penyerap atau semakin besar energi radiasi yang mengenainya maka akan dihasilkan arus atau tegangan listrik yang semakin besar pula. Contoh detektor yang menggunakan mekanisme ini adalah detektor Geiger Mueller.
2. Proses Sintilasi
Proses sintilasi adalah terpancarnya sinar tampak ketika terjadi transisi elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah di dalam bahan penyerap. Dalam proses ini yang dipancarkan sebenarnya adalah radiasi sinar-x, tetapi karena bahan penyerap (detektor) dicampuri dengan unsur aktivator yang berfungsi sebagai penggeser panjang gelombang, maka radiasi yang dipancarkan berupa sinar tampak. Contoh detektor yang menggunakan mekanisme ini dalam pendeteksian radiasi adalah detektor NaI(Tl).
3. Proses Termoluminisensi
Proses termoluminisensi hampir sama dengan proses sintilasi. Perbedaannya, pada proses sintilasi, elektron akan langsung “kembali” ke orbit semula sambil memancarkan cahaya tampak, sedangkan pada proses termoluminisensi, elektron akan “kembali” ke orbit semula bila bahan penyerap dipanaskan sampai temperatur tertentu. Jadi, selama belum dipanaskan, elektron-elektron yang tereksitasi tersebut masih “terjebak” sehingga tidak bisa kembali ke orbit semula. Bila dikenai radiasi lagi maka elektron-elektron yang terjebak akan semakin banyak. Contoh detektor yang menggunakan mekanisme termoluminisensi dalam pendeteksian radiasi adalah TLD.
4. Efek Pemanasan
Peristiwa lain yang diakibatkan oleh penyerapan radiasi adalah kenaikan temperatur bahan penyerap. Semakin besar energi yang diserap semakin besar kenaikan temperaturnya. Jadi dalam mekanisme ini, energi radiasi diubah menjadi energi panas. Mekanisme ini jarang digunakan untuk melakukan pengukuran radiasi secara rutin karena sensitivitasnya yang sangat rendah. Biasanya hanya digunakan sebagai standar primer untuk peralatan kalibrasi. Contoh detektor yang menggunakan mekanisme ini adalah kalorimeter.
5. Reaksi Kimia
Reaksi kimia juga salah satu mekanisme yang sering digunakan dalam pengukuran radiasi. Bahan yang dikenai radiasi dengan dosis tertentu akan mengalami perubahan kimia, misalnya perubahan warna. Selain itu, radiasi juga dapat berfungsi sebagai katalisator, sehingga bila dikenai radiasi maka reaksi kimia dalam bahan dapat berlangsung lebih cepat.
6. Perubahan Biologi
Dosis radiasi tinggi juga dapat menyebabkan perubahan biologi misalnya perubahan kromosom di dalam sel darah. Semakin besar dosis radiasi yang diterima, semakin besar perubahan yang terjadi. Dengan mengukur perubahan biologi tersebut (perubahan kromoson di dalam sel darah), maka dosis yang telah mengenainya dapat diperkirakan. Walaupun demikian, pendeteksian perubahan biologi tersebut sangat sukar, sehingga pengukuran dengan mekanisme ini tidak sensitif. Khusus untuk pengukuran dosis radiasi yang telah diterima oleh seseorang, mekanisme ini merupakan cara yang paling otentik, karena tidak menggunakan medium lain sebagai detektor melainkan sel tubuhnya sendiri.
