4. Makalah Fisika.pdf

7/24/2019 4. Makalah Fisika.pdf

1/200

SEMNAS MIPA 2010 FIS - 1

ANTENA PANEL 2,4 GHZ DENGAN MICROSTRIP LINE BERSTRUKTUR 5 LARIK DIPOLE

Erna Risfaula K., Yono Hadi Pramono Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Keputih, Surabaya, 61111Telp : (031) 594 7302, Fax : (031) 593 1237E-mail : [email protected]

Abstract

Desain, fabrikasi, dan karakterisasi antena panel dengan microstrip line berstruktur 5 larik dipoletelah dilakukan di laboratorium optik dan microwave jurusan Fisika FMIPA ITS. Antena difabrikasiuntuk bisa bekerja pada frekuensi WiFi 2,4 GHz. Substrat PCB yang digunakan untuk fabrikasi adalah

fiber double side. Fabrikasi dilakukan dengan metode etching dengan larutan Fe(ClO 2 )3 (FerricChloride). Struktur antena terdiri dari 5 larik dipole. Parameter-parameter yang dikarakterisasi meliputiVSWR (Voltage Standing Wave Ratio), Return Loss (RL), gain, dan pola radiasi. Hasil karakterisasimenunjukkan bahwa antena ini dapat diaplikasikan sebagai directional antenna (antena pengarah)dengan nilai VSWR 1,2, nilai return loss -20,39 dB, pola radiasi horizontal memiliki gain 20 dB dengan

HPBW (Half Power Beamwidth) bernilai 87,5 0. Kelebihan dari antena ini adalah strukturnya sederhana,efisiensi yang besar, mudah difabrikasi, relatif ringan, dan biayanya lebih murah.

Keywords: antena, panel, dipole, microstrip line, larik

1. PENDAHULUAN

Pertumbuhan dan perkembanganteknologi komunikasi pada saat ini tumbuhdan berkembang dengan sangat cepat. Salah

satunya adalah sistem komunikasiwireless.Perkembangan sistem yang bekerja padafrekuensi 2,4 GHz ini, tidak terlepas dari

perangkat/device yang mampu mengubahenergi atau sinyal dalam medium pemanduke ruang bebas (udara). Device tersebutdinamakan antena. Antena bekerja sebagaialat untuk mengirim atau menerima energidan digunakan untuk mengoptimalkanenergi radiasi pada beberapa arah tertentu[1].

Pengembangan antena dengan

berbagai variasi dan desain dilakukan untukmendukung teknologi komunikasiwireless .Bentuk dan desain antena yang diharapkanadalah antena yang mempunyai gain yangtinggi, efisiensi yang besar, bandwith yanglebar, Return Loss ( RL) kecil, VoltageStanding Wave Ratio (VSWR) bernilairendah, berat yang relatif ringan, dan biayayang murah. Salah satu jenis antena yangmemenuhi kriteria semacam itu adalahantena mikrostrip. Tiap desain antenamikrostrip mempunyai kemampuan berbedadalam merespon gelombang elektromagnetik

yang berlanjut pada range frekuensi yangditerima.

Desain antena mikrostrip dualarik/double array merupakan pioner dalam

pendesainan antena mikrostrip. Desainantena tersebut dipelopori oleh Faton Tefikutahun 1996 [2]. Berdasarkan penelitian yangdilakukan oleh Faton Tefiku, ketiga

parameter antena mikrostrip dua larik yaitubandwith, return loss, dan VSWR padadasarnya sudah memenuhi kriteria aplikasi,namun bahan substrat yang digunakannya(teflon) masih terlampau mahal harganya.Oleh karena itu, pada penelitian ini,dilakukan inovasi dengan menambahkanlarik (array ) menjadi 5 larik sertamemvariasikan substrat untuk membuatantena tersebut.

2. TEORI

2.1 Antena Mikrostrip

Antena mikrostrip adalah antena yangterbuat dari strip logam ( patch ) yang sangattipis dengan ketebalan strip dan ketebalansubstrat (h) yang jauh lebih kecil dibandingdengan panjang gelombang di ruang hampa( 0). Ketebalan substrat h pada umumnya

terletak pada rentang 0,003 0 h 0,005 0 di atas ground plane [6-16]. Strip ( patch )logam dipisahkan dari ground planenya oleh


2/200


3/200


mikrostrip [5]. Suatu antena dikatakan bekerja baik jika VSWR bernilai antara 1

sampai dengan 2.

min

max

VVVSWR ...................... (1)

11VSWR ....................... (2)

2.3.2 Return Loss (RL)

Return loss adalah besaran yangmenunjukkan nilai loss (rugi) dari powerinput terhadap power refleksi dari suatuantena. Nilaireturn loss diperoleh dari hasil

pengukuran pada Network Analyzer . Nilaireturn loss dinyatakan dalam satuan dB

berkisar antara - sampai 0 dB. Suatuantena dikatakan bekerja baik jika RL -9,54 dB [17].

log20(dB)RL 10 ...............(3)

2.3.3 Pola Radiasi

Pola radiasi suatu antena adalah pernyataan grafis yang menggambarkan sifat

suatu antena pada medan jauh sebagai fungsiarah. Pola radiasi terjadi karena arus listrikdalam suatu antena selalu dikelilingi olehmedan magnetis. Arus listrik bolak balik(alternating current ) menyebabkan muatan-muatan listrik bebas dalam antena akanmendapat percepatan, sehingga timbul suatumedan elektromagnetik. Medanelektromagnetik tersebut bolak-balik akan

berjalan menjauhi antena dalam bentukgelombang elektromagnetik sehinggaterbentuklah medan elektromagnetik [18].

2.3.4 Gain

Gain (power gain) didefinisikansebagai 4 kali perbandingan antaraintensitas radiasi pada suatu arah dengandaya yang diterima oleh antena penerimadari pemancar. Gain antena dapatdinyatakan dengan persamaan

in P

U G

,4, ...................(4)

Dimana ,G adalah gain dan ,U adalah intensitas radiasi antena pada arah

, termasuk efek dari kerugian antenadan daya input yang diterima antena.

3. METODOLOGI

Peralatan yang digunakan padafabrikasi dan pengujian antena adalah PCB( Printed Circuit Board ) tebal 1,6 mm

dengan substrat fiber tebal 1 mm dan Network Analyzer Anritzu MS 8604A . PCByang dipilih double side karena memilikikeuntungan yang lebih praktis.

Fabrikasi dilakukan dengan metodeetching dengan larutan Fe(ClO2)3 ( FerricChloride ). Setelah gambar antena dicetak

pada PCB, antena diletakkan di atas planereflektor dengan jarak 1,8 cm. Antena jugadihubungkan dengan konektor 50 . Bentukfisik antena microstrip line berstruktur 5larik dipole yang sudah difabrikasi dapatdilihat pada Gambar 4 sebagai berikut:

(a)

(b)

Gambar 4. (a) Hasil fabrikasi antenadilihat dari sisi atas

(b) Hasil fabrikasi antenadilihat dari sisi samping

4. PEMBAHASAN

4.1 Nilai VSWR dan Return Loss

Berdasarkan hasil fabrikasi antenamikrostrip 5 larik dipole, setelah dilakukan


4/200


pengukuran dengan menggunakan Network Analyzer , diperoleh data hubungan antarafrekuensi dengan VSWR seperti padaGambar 5. Dapat dilihat dari grafik Gambar5 diketahui bahwa antena bekerja baik padafrekuensi 2,45 GHz dengan nilai VSWR 1,2.

Nilai VSWR yang baik antara 1-2. Semakinmendekati angka 1 menunjukkan kinerjaantena semakin baik.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

20 00 21 00 220 0 23 00 24 00 250 0 2 60 0 2 700 280 0 290 0 3 000

Frekuensi (MHz)

V S W R

Gambar 5. Grafik Hubungan antara

Frekuensi dengan NilaiVSWR

Sedangkan data hubungan antarafrekuensi dengan return loss dapat dilihat

pada Gambar 6. Berdasarkan grafik padaGambar 6, nilai return loss antena yangsudah difabrikasi adalah sebesar -20,39 dB.

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

20 00 210 0 2 20 0 2 300 24 00 25 00 2 60 0 2 700 28 00 29 00 300 0

Frekuensi (MHz)

R e t u r n L o s s

Gambar 6. Grafik Hubungan antara

Frekuensi dengan Nilai Return Loss

Nilai return loss yang semakin kecil,menunjukkan sinyal yang direfleksikansemakin kecil dan sinyal yangditransmisikan semakin besar. Nilai returnloss antena yang sudah difabrikasi -20,39 dByang relatif kecil menandakan bahwa antenatersebut sudah memiliki kinerja yang bagus,karena suatu antena dikatakan bekerja baik

jika RL -9,54 dB.

4.2 Pola Radiasi

Gambar 7. Pola Radiasi HorizontalTernormalisasi

Pengolahan data dilakukan denganmenormalisasi nilai sinyal, dengan caramengurangi semua nilai sinyal dengan nilaisinyal yang terkecil. Nilai sinyal maksimum

pada pengukuran pola radiasi horizontaladalah 83 dB dan nilai terkecil adalah 36 dB.Berdasarkan Gambar 7 dapat dilihat bahwasinyal yang diterima paling maksimal padasudut 3500, 3550, dan 3600 dan sinyalterkecil berada pada sudut 2650.

Berdasarkan hasil pengukuran polaradiasi horizontal, diperoleh nilai gainantena sebesar 20 dB. Nilai ini sebandingdengan nilaireturn loss antena seperti padaGambar 6. Gain antena diperoleh denganmenghitung terlebih dahulu nilai total powerdan gain antena pemancar dan antena

penerima (antena omni) yang digunakansebagai standar pengukuran.

Pada saat pengukuran diperoleh totalnilai power dengan gain antena pemancardan antena penerima sebesar 63 dB. Nilaitersebut digunakan untuk menghitung gainantena 5 larik dipole hasil fabrikasi.Penghitungan gain antena 5 larikdipolediperoleh dengan cara mengurangkan nilai

sinyal maksimum hasil pengukuran polaradiasi horizontal dengan 63 dB. Untuk nilaiHPBW (Half Power Beamwidth) diperoleh87,50.


5/200


Gambar 8. Pola Radiasi VertikalTernormalisasi

Berdasarkan Gambar 8 dapat dilihat bahwa sinyal yang diterima paling maksimal pada sudut 00 dan sinyal terkecil berada pada

sudut 2900 dan 1300. Nilai sinyal maksimum pada pengukuran pola radiasi vertikal adalah

78 dB dan nilai terkecil adalah 36 dB.Apabila dibandingkan antara pola radiasihorizontal dengan vertikal seperti padaGambar 9 dapat dilihat bahwa nilai sinyaldengan pengukuran pola radiasi horizontalsecara umum lebih besar dibandingkan hasil

pengukuran pola radiasi vertikal. Hal inimemberikan rekomendasi bahwa

pemasangan antena akan mendapatkansinyal yang terbaik adalah pada posisihorizontal.

Gambar 9. Perbandingan Pola RadiasiHorizontal dengan Vertikalyang Ternormalisasi

5. KESIMPULAN

Hasil pengukuran dan fabrikasi antena panel dengan microstrip line berstruktur 5

larik dipole mempunyai unjuk kerja terbaik

pada frekuensi WiFi 2,45 GHz dengan nilaiVSWR 1,2, nilai return loss -20,39, gain 20

dB dengan HPBW(Half Power Beamwidth) bernilai 87,50 pada pola radiasi horizontal.

Antena ini memiliki kelebihan yaitustrukturnya sederhana, efisiensi yang besar,mudah difabrikasi, relatif ringan, biayanyalebih murah, dan dapat diaplikasikansebagai directional antenna (antena

pengarah).

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Balanis, C.A., 1997. Antenna Theory and Design. Second edition. New York: JohnWiley & Sons.

[2] Tefiku, F., 1996. A Broadband Antenna Of Double-Sided Printed Strip Dipoles . Japan:Denki Kogyo Co., Ltd.

[3] Tefiku, F., 2000. Design of Broad-Bandand Dual-Band Antennas Comprised ofSeries-fed Printed-Strip Dipole Pairs. IEEETransactions on Antennas and

Propagation, 48 (6), pp.895-900.

[4] Hund, E., 1989. MicrowaveCommunications. Component and Circuits .

New York: McGraw-Hill.

[5] Edwards, T., 1992. Foundations For Microstrip Circuit Design. Second edition.Canada: John Wiley & Sons, Inc.

[6] Susiloningsih, E., Pramono, Y.H., 2009.Pembuatan dan Karakterisasi AntenaMikrostrip dengan Struktur Satu feed LineDipole Co-Planar Waveguide dan DuaPatch untuk Repeater WIFI Dua Arah.

Jurnal Fisika dan Aplikasinya , 5 (2)

[7] Rahayu, E.M., Pramono, Y.H., 2009.Fabrikasi dan Karakterisasi Antenamikrostrip Loop Co-Planar Waveguide duaLapis Substrat untuk KomunikasiC -Banddan Ku-Band. Jurnal Fisika dan

Aplikasinya , 5 (2)

[8] Uboyo, A., Pramono, Y.H., 2009. desaindan Fabrikasi Antena Mikrostrip loopdengan Feed Line Mikrostrip Feed LineDua Lapis Substrat untuk KomunikasiC -Band. Jurnal Fisika dan Aplikasinya , 5 (2)

[9] Suherman, N., Pramono, Y.H., Analisis Dan Fabrikasi Antena Mikrostrip Horn Dilengkapi Reflektor Parabola Dengan Metoda Fdtd , Program Pascasarjana Fisika,FMIPA-Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya, 2009

[10] Riduwan, M., Pramono, Y.H., AnalisisGelombang Elektromagnetik Pada Antena

Mikrostrip Dipole dengan Metode Fdtd, Program Pascasarjana Fisika,


6/200


FMIPA-Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2009

[11] Anwar, E.D., Pramono, Y.H., Desain Dan Karakterisasi Antena Mikrostrip Yagi Tiga Array Double Side, Program PascasarjanaFisika, FMIPA-Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya, 2010[12] Muhtadi, D., Pramono, Y.H., Desain

Fabrikasi Dan Karakterisasi AntenaWideband Mikrostrip Slot Bowtie DenganCPW Untuk Komunikasi Wireless, ProgramPascasarjana Fisika, FMIPA-InstitutTeknologi Sepuluh Nopember, Surabaya,2010

[13] Qomariyah, N., Pramono, Y.H., Fabrikasi Dan Karakterisasi Antena Mikrostrip Dipol, Program Pascasarjana Fisika,FMIPA-Institut Teknologi Sepuluh

Nopember, Surabaya, 2010[14] Naqiyyah, H., Pramono, Y.H., Fabrikasi

dan Karakterisasi Antena Mikrostrip Loopline Untuk Komunikasi Wireless Local Area Network (WLAN), ProgramPascasarjana Fisika, FMIPA-InstitutTeknologi Sepuluh Nopember, Surabaya,2010

[15] Khasanah, U., Pramono, Y.H., Fabrikasidan Karakterisasi Dipole Biquad AntennaUntuk Komunikasi Wifi, ProgramPascasarjana Fisika, FMIPA-InstitutTeknologi Sepuluh Nopember, Surabaya,2009

[16] Sari, N., Pramono, Y.H., Pembuatan Antena Mikrostrip 2,4 Ghz Untuk Komunikasi Aironet Komputer, ProgramPascasarjana Fisika, FMIPA-InstitutTeknologi Sepuluh Nopember, Surabaya,2009

[17] Balemurli. 2010. Perancangan Antena Mikrostrip Patch Sirkular Untuk AplikasiWlan Menggunakan Simulator Ansoft Hfss

V10, Medan: Fakultas Teknik, UniversitasSumatera Utara.

[18] Fadlillah, U. 2004.Simulasi Pola Radiasi Antena Dipole Tunggal . Surakarta: TeknikElektro, Universitas MuhammadiyahSurakarta.


7/200


PEMROGRAMAN PARALEL MENGGUNAKAN OPENMP DANPENERAPANNYA PADA MASALAH N-BENDA

N.A. Pramono 1), F. Yusiyanti 1) , M.F.Rosyid. 2) 1Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang

Jl. Gombong No 1 Malang Jawa Timur Indonesia2Jurusan Fisika Universitas Gadjah Mada

Telp : 085655558827E-mail :[email protected])

Abstract

Masalah N-Benda telah dikaji secara luas di bidang Astrofisika, Fisika Plasma dan Ekonofisika. Perangkat lunak untuk mendapatkan jawaban secara numerik telah dibuat dan dijalankan baik dikomputer tunggal maupun cluster. Saat ini telah banyak arsitektur komputer multi-processor dan ataumulti-core namun kode perangkat lunak kebanyakan berjalan secara serial sehingga tidak

memanfaatkan sumber daya yang ada.

Dalam penelitian ini dikaji pemrograman paralel menggunakan OpenMP. Akan dicari kemungkinan paralelisasi pada masalah n-benda. Akan ditunjukkan kode program hasil paralelisasi memiliki waktueksekusi lebih cepat daripada kode serial.

Keywords: pemrograman parallel, OpenMP, masalah n-benda

1. PENDAHULUANOpenMP adalah sebuah shared-

memory application programming interface (API) yang berdasarkan pada usaha awaluntuk memfasilitasi pemrograman paralelyang berbagi memori. Alih-alih disahkansebagai standart, OpenMP merupakansebuah persetujuan yang diraih antaraanggota ARB yang berbagi ketertarikandalam pendekatan yang portabel, user-friendly dan efisien terhadap pemrograman

paralel yang berbagi memori. OpenMPdimaksudkan agar sesuai untukimplementasi dalam ragam arsitektur-arsitektur SMP yang sangat luas (Chapman

dkk., 2008).OpenMP bukan bahasa pemrogramanyang baru melainkan notasi yang dapatditambahkan ke sebuah sekuens program diFortran, C, atau C++ untuk menjelaskan cara

pekerjaan dibagi di antara threads yang akanmengeksekusinya pada prosesor yang

berbeda atau core. Penyisipan yang tepatfitur OpenMP ke dalam baris program akanmemungkinkan sebuah aplikasimendapatkan keuntungan dari arsitektur

paralel yang berbagi memorikadang-

kadang dengan modifikasi minimal padakode. Pada prakteknya, banyak aplikasi-

aplikasi yang memiliki potensi paralel yangdapat dieksploitasi (Chapman dkk., 2008).

OpenMP memungkinkan pembuatan program parallel yang berbagi memori

(Hermanns, 2008). OpenMP relatif mudahdigunakan karena rincian program paraleldiserahkan kepada compiler. Hal inimerupakan keuntungan utama sehinggaOpen- MP diadopsi secara luas dan dapatdijalankan di banyak platform berbeda(Chapman dkk., 2008).

Menurut Landman (2007), kelebihanOpenMP adalah bahwa OpenMP merupakansistem yang sangat mudah digunakan dansecara luas tersedia dalam berbagai compiler

untuk kebayakan platform besar. Padasistem multi-core, sebuah alamat bersamaadalah basis untuk model pemrogramanyang berbagi memori. OpenMP membuat

pekerjaan programmer menjadi mudahdalam lingkungan seperti ini.

1.1 Masalah N-BendaMenurut Aarseth (2008), masalah n-

benda adalah masalah memprediksi geraksekelompok benda langit yang berinteraksisatu dengan yang lain melalui interaksi

gravitasi. Penyelesaian masalah ini didorongoleh tuntutan untuk mengerti gerak ma-


8/200


tahari, planet dan bintang yang terlihat.Rumus matematika lengkap pertama munculdi Principia-nya Isaac Newton. Karenagravitasi bertanggung jawab atas gerak

planet dan bintang, Newton harusmenyatakan interaksi gravitasi dalam bentukPersamaan Diferrensial. Sebuah kenyataan

penting yang dibuktikan Newton di Principiaadalah bahwa benda-benda angkasa dapatdimodelkan sebagai titik-titik massa.

Masalah fisisnya secara informaldapat dinyatakan sebagai berikut: Diberikan

posisi dan kecepatan awal sebuah kelompok benda langit, ramalkan gerak mereka untuk

waktu yang akan datang dan disimpulkan pergerakannya di waktu lampau.

Lebih tepatnya, ditinjau n buah titik

massa m1, , mn di ruang tiga dimensi.Anggap bahwa gaya tarik yang dialami antar pasangan adalah Newtonan. Lalu, jika posisi

awal di ruang dan kecepatan di tentukan saatt0, tentukan posisi tiap partikel di masadepan (atau lampau).

Dalam kerangka matematika, hal ini berarti mencari jawaban umum dari ma-

salah nilai awal untuk persamaan diferensialyang memerikan masalah n-benda.Persamaan gerak benda ke-i untuk sistemdengan n partikel berbentuk

(1)

Untuk mudahnya, digunakan suatu sistemsatuan dengan G = 1 dan ruas kanan dari (1)didefinisikan sebagai gaya persatuan massa,Fi. Diberikan syarat awal ri, vi untuk posisidan kecepatan masing-masing partikel disebarang t0, perangkat persamaan diferensialorde dua (1) memberikan jawaban r i(t) pada

interval ( , ). Alternatif lain, jawabanlengkap juga diberikan oleh 6N buah persamaan diferensial orde satu yang

diselesaikan secara simultan dan prosedurini, pada kenyataannya, biasanya dipilih didalam praktek (Aarseth, 2003).

Telah diketahui sejak era Newton bahwa masalah n-benda yang didefinisikan

oleh (1) hanya memiliki jawaban eksakuntuk kasus interaksi dua benda (Aarseth,2003). Untuk lebih lengkapnya,diperkenalkan hubungan mendasar yang

biasanya digunakan untuk pemeriksa

keakuratan. Tenaga total dan momentumsudut (E dan J) sistem diberikan oleh

(2)

(3)

Dua suku pada (2) mewakili tenagakinetik dan potensial total. Denganmengalikan (1) dengan mi dan melakukan

penjumlahan, berdasarkan sifat simetri akandidapatkan

(4)

Dengan mengintegralkan (4) akandidapatkan enam besaran yang lestari.Selanjutnya didefinisikan T , U , W berturut-turut sebagai energi kinetik, potensial daneksternal total, dengan U < 0. Hubunganenergi akan mengambil bentukE=T+U+W

Dari persamaan-persamaan di atas,adalah sebuah keharusan untuk sebuahskema numerik bagi sistem yang lestariuntuk menjaga nilai-nilai sepuluh buahkonstanta gerak saat penghitungan(Rathinavelu, 2008). Karena tenaga totaladalah selisih antara dua bilangan besar, Tdan |U |, pengalaman menunjukkan bahwaini adalah kuantitas paling sensitif terkaitkeakuratan penghitungan (Aarseth, 2003).

Dalam prakteknya , persamaan (1)kurang layak untuk diterapkan langsung kedalam algoritma. Hal ini disebabkan karenaada kemungkinan penyebut bernilai nol ataumendekati nol sehingga terjadi galat

pembagian dengan bilangan kecil. Untuk itu perlu ditambahkan sebuah suku pada penyebut sehingga persamaan (1) menjadi

(5)


9/200


dengan adalah suku pelunakan. Denganadanya , penyebut tidak mungkin bernilainol. Nilai harus dipilih sedemikiansehingga pada |ri rj| besar nilai dapatdiabaikan.

2 METODE PENELITIAN2.1 Membuat Program dengan OpenMP

Directive OpenMP mengijinkan pengguna untuk mengatakan pada compiler

dengan perintah yang dieksekusi secara paralel dan cara mendistribusikannya pada

thread-thread yang akan menjalankan kode.Sebuah directive OpenMP adalah

perintah dalam format khusus yang hanyadimengerti oleh compiler OpenMP.Directives tersebut terlihat seperti komentar

bagi compiler fortran biasa sehingga program akan berjalan separti biasa jikacompiler tidak mendukung OpenMP.

Salah satu tujuan dari standardOpenMP adalah menawarkan kemungkinan

baris-baris kode sumber yang sama agardapat digunakan oleh compiler normal dancompiler yang mendukung OpenMP. Inihanya dapat dicapai dengan caramenyembunyikan directives dan perintahOpenMP sedemikian sehingga compilernormal tidak dapat melihat mereka. Untuktujuan itu diperkenalkan sentinel:!$OMP!$

Karena karakter pertama adalah tandaseru !, compiler normal akan mengartikan

baris sebagai komentar danmengabaikannya, tetapi compiler yangmendukung OpenMP akanmengidentifikasinya dan memproses sebagai

berikut: !$OMP :compiler yang mendukung

OpenMP tahu bahwa informasi di baris ini adalah sebuah OpenMPdirective

!$ :baris ini terpengaruh olehconditional compilation. Ini berarti

bahwa baris ini hanya terbaca olehcompiler yang mendukung OpenMP

Kedua sentinel dapat muncul disebarang kolom sepanjang merekadipisahkan hanya oleh spasi; jika sebaliknya,mereka diartikan sebagai komentar normal.

2.2 Pemrograman Paralel pada MasalahN-Benda Menggunakan OpenMP

Program simulasi n-benda terdiri dari bagian: pemberian nilai awal, penghitungan

percepatan, penghitungan kecepatan dan posisi serta penghitungan energi.Bagian pemberian nilai awal, berupa

penentuan jumlah benda yang terlibat dalamsimulasi (n) dan pemberian posisi dankecepatan awal masing-masing benda.Proses untuk sebuah benda tidak terkaitdengan benda yang lain sehingga bagian inidapat diproses secara paralel.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Berikut adalah hasil program masalahn-benda. Jumlah iterasi pada semua program berikut adalah 100 iterasi. Arsitektur yang

digunakan adalah komputer SMP dengansistem operasi Mac OS X 10.6.4 (64 bit).

Gambar 1 menunjukkan galat tenagatotal terhadap waktu pada n=1000. Gambar2 menunjukkan perbandingan antara

program serial dan paralel menggunakanOpenMP. Paralelisasi pada OpenMPmencakup pemberian nilai awal,

penghitungan percepatan dan penghitungan

posisi dan kecepatan menggunakan Runge-Kutta. Pada nilai n kecil, tidak terlihatadanya keuntungan paralelisasi program,namun pada nilai n besar, terlihat perbedaandurasi yang signifikan.

Gambar 1. Galat tenaga total terhadapwaktu


10/200


Gambar 2. Perbandingan antara programserial dan parallel.

4 KESIMPULANOpenMP dapat digunakan untuk

mempercepat sebuah program dengan

memanfaatkan semua core pada sebuahcomputer. Signifikansi durasi program paralel terhadap program serialnya

tergantung pada berapa banyak bagian program yang dapat diparalelkan.

5 DAFTAR PUSTAKAAarseth, S.J., 2003, Gravitational N -BodySimulations, Cambridge University Press

Aarseth, S.J., 2008, Lecture Notes in Physics:Direct N-Body Codes, Springer-Verlag Berlin,Heidelberg

Chapman, B., Jost, G., van der Pass, R., 2008,Using OpenMP, MIT Press, England

Hermanns, M., 2002, Parallel Programming inFortran 95 using OpenMP, UniversidadPolitecnica de Madrid Spain

Landman, J., 2007, OpenMP in 30 Minutes,Linux Magazine, http://www.linux-mag.com/id/4609


11/200


FABRIKASI DAN KARAKTERISASIANTENA PANEL 4 MICROSTRIP PATCH HORN

UNTUK KOMUNIKASI WI-FI PADA FREKUENSI 2,4 GHZ

Putu Artawan 1,2) dan Yono Hadi Pramono 1)

1) Jurusan Fisika FMIPA ITS SurabayaKampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111 Telp : +6231-5947188 Fax : +6231-5923626

2) Jurusan Pendidikan Fisika FMIPA UNDIKSHAKampus FMIPA Jalan Udayana Singaraja Bali 81117 Telp : +62362-25072

E-mail : [email protected](1,2), [email protected](1)

ABSTRAK

Antena adalah komponen penting dalam proses transfer komunikasi sehingga menjadi satukesatuan teknologi yang terintegrasi dengan baik. Syarat spesifikasi Antena yang baik adalah dengankapasitas, frekuensi kerja dan VSWR yang kompatibel serta return loss yang kecil. Telah dilakukan

fabrikasi dan karakterisasi antena microstrip patch horn dengan bahan FR4 untuk komunikasi Wi-fi pada frekuensi 2,4 GHz. Fabrikasi dilakukan dengan metoda UV photoresist laminate. Struktur Antena terdiridari 4 array microstrip patch. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa antena ini dapat diaplikasikanuntuk komunikasi Wi-fi dengan nilai VSWR 1,222 dengan return loss -20,01 dB. Pola radiasinya radialbaik secara vertikal maupun horisontal, dengan penguatan 19 dB.

Kata kunci : Antena Horn, VSWR, return loss, penguatan.

1. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi dalam bidang komunikasi begitu pesatnya dengan

terciptanya komunikasi jaringan.Perkembangan tersebut tidak terlepasdengan peran salah satu perangkat yangmenentukan performansi jaringan yaituantena. Sebagai bagian utama dari prosestransmisi, Antena yang dirancang haruslahmemenuhi spesifikasi yang dibutuhkanseperti frekuensi kerja, koofesien refleksidan VSWR yang kompatibel serta returnloss yang sangat kecil. Desain antena Hornyang sederhana dengan menggunakan bahanFiber dengan prosesetching menggunakan

larutan FeCl3 (Ferric Chloride) sudah pernah difabrikasi dan dianalisa dengan penguatan ... dB. [1,2]. Pada penelitian ini

diupayakan difabrikasi Antena microstrip patch horn dalam bentuk antena panel,dengan menggunakan bahan FR4 denganmetoda UV photoresist laminate yang hasilanalisa datanya diharapkan mencapai hasilyang lebih optimal. Diharapkan hasilnya

bisa mendapatkan penguatan yang lebihtinggi dengan VSWR yang lebih rendahserta return loss yang sekecil mungkin. Hasil

dari fabrikasi ini nantinya diharapkan bisamenjangkau jarak yang lebih jauh dengan

menghasilkan kualitas penerimaan yang bagus yang akan diterapkan pada sistem

komunikasi Wi-fi.

2. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Rangkaian Microstrip

Keunggulan jenis antena Mikrostripterutama terletak pada rancangan antenanyayang tipis, kecil, ringan dan dapat diterapkanke dalam Microwave Integrated Circuit(MICs) [3]. Pada prinsipnya antenamikrostrip memiliki karakteristik denganfrekuensi kerja (bandwidth) yang sempit.Salah satu teknik untuk memperlebar

bandwidth yaitu dengan menggunakan

teknik panel array. Dengan teknik ini selaindapat memperlebar frekuensi kerja(bandwidth) juga dapat meningkatkan

penguatan (gain) antena.

2.2 Antena Horn

Antena horn secara umum dipakaisebagai elemen aktif dalam antena parabola.Horn tersebut mengarah pada pusat reflektor

parabola. Penggunaan horn daripada antenadipole atau antena manapun, di fokus

parabola meminimalisir kehilangan energi disekitar pinggiran reflektor parabola. Padafrekuensi 2,4GHz antena horn sederhana


12/200


yang terbuat dari kaleng mempunyai gainsebesar 10-15dBi [4]. Antena jenis antenakawat dimensi fisiknya disesuaikan dengan

panjang gelombang dimana sistem bekerja.Semakin tinggi frekuensi kerja, makasemakin pendek panjang gelombangnya,sehingga semakin pendek panjang fisiksuatu antena. Untuk antena gelombangmikro, menggunakan antena luasan(aperture antena ) karena mempunyai sifat

pengarahan yang baik untuk memancarkangelombang elektromagnetik. Karakter yang

penting dari suatu antena adalah seberapa besar antena mampu mengkonsentrasikan

energi pada suatu arah yang diinginkan,dibandingkan dengan radiasi pada arah yanglain [4]. Untuk memaksimumkan

perpindahan daya dari antena ke penerima,maka impedansi antena haruslahconjugatematch (besarnya resistansi dan reaktansisama tetapi berlawanan tanda).

2.3. Karakteristik Dan Parameter Antena

1. Impedansi Antena

Impedansi input akan dipengaruhioleh antena-antena lain atau obyek-obyekyang dekat dengannya. Impedansi antenaterdiri dari bagain riil dan imajiner, yang

dapat dinyatakan dengan : Z in = R in + j X in (1) Resistansi input ( Rin) menyatakan tahanandisipasi. Daya dapat terdisipasi melalui duacara, yaitu karena panas pada struktur antenayang berkaitan dengan perangkat keras dandaya yang meninggalkan antena dan tidakkembali (teradiasi). Reaktansi input ( X in)menyatakan daya yang tersimpan padamedan dekat dari antena. Disipasi daya rata-rata pada antena dapat dinyatakan sebagai

berikut : P in = R | I in | 2 (2) Dimana : I in = arus pada terminal input

Faktor muncul karena arus didefinisikansebagai harga puncak. Daya disipasi dapatdiuraikan menjadi daya rugiohmic dan dayarugi radiasi, yang dapat ditulis dengan :

P in = P ohmic + P r (3) Dimana : P r = R in | I in | 2

P ohmic = R ohmic | I in | 2 [5]Sehingga definisi resistansi radiasi danresistansi ohmic suatu antena pada terminalinput adalah :

2Pr 2

Pin Rin (4)

2Pr)(2

Pin

Pin Rohmic

(5)

Resistansi radiasi adalah relatifterhadap arus pada setiap titik antena.Biasanya digunakan arus maksimum. Untukmemaksimumkan perpindahan daya dariantena ke penerima, maka impedansi antenaharuslah conjugate match (besarnyaresistansi dan reaktansi sama tetapi

berlawanan tanda). Jika hal ini tidakterpenuhi maka akan terjadi pemantulanenergi yang dipancarkan atau diterima,sesuai dengan persamaan sebagai berikut :

in L

in L

L

L L Z Z

Z Z ee

G (6)

Dengan : e- L = tegangan pantul Z L = impedansi bebane+ L = tegangan datang

Z in = impedansi input [6]

2. VSWR

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) dapat terjadi jika terdapat dua

gelombang yang merambat pada arah berlawanan dalam media yang sama.Standing wave dapat terjadi hanya jikafrekuensi gelombang datang dan pantulsama, yang dipresentasikan dalam besaranVSWR. Rentang nilai VSWR yang diterimaadalah 1 s/d ~ [7], nilai VSWR yangmendekati 1 mengindikasikan bahwa kinerjaantena semakin baik.Secara matematis dapat dinyatakan dengan :

1

1VSWR (7) [7]

3. Frekuensi Kerja

Daerah frekuensi kerja dimana antenadapat bekerja dengan baik dinamakanbandwidth antenna. Bandwidth pada sistemantena umumnya didefinisikan sebagai jarakantara frekuensi rendah (f1) dan frekuensitinggi (f2) yang diformulasikan sebagai BW= f2f1.

Bandwidth yang dinyatakan dalam prosendigunakan untuk menyatakan bandwidth

antena denganband sempit (narrow band ).Persamaannya adalah :


13/200


%10012 x fc

f f BW

(8)

Untuk band yang lebar (broad band )digunakan definisi rasio antara batasfrekuensi atas dengan frekuensi bawah.Persamaannya adalah :

12

f f

BW (9)

Bandwidth antena dipengaruhi oleh luas penampang konduktor dan bentuk

geometrinya [7]. Misalnya pada antenadipole akan mempunyai bandwidth yangsemakin lebar apabila penampang konduktoryang digunakannya semakin besar.Demikian pula pada antena yang

mempunyai susunan fisik yang berubahsecara smoth akan menghasilkan pola radiasidan impedansi input yang berubah secara

smoth terhadap perubahan frekuensi. Pada jenis antena gelombang berjalan (tavelling

wave ) ternyata ditemukan lebih lebar rangefrekuensi kerjanya daripada antena resonan.

4. Koofesien Refleksi

Koefesien refleksi mengindikasikanseberapa besar daya pantul yang dimiliki

oleh sebuah antena. Semakin besar nilaikoofesien refleksinya maka semakin besardaya pantul dari antena tersebut, begitusebaliknya.

Koofesien refleksi ditentukan dengan persamaan berikut :

= VSWR 1 / VSWR + (10)

Atau :

= 10(-RL/20)

(11) [7]5. Return Loss

Nilai Return Loss yang semakin kecil,mengindikasikan sinyal yang direfleksikansemakin kecil sehingga sinyal yangditeruskan semakin besar. Secara sederhanadapat disimpulkan dengan nilai return lossyang semakin kecil kinerja antena semakin

bagus. Nilai return loss yang dapat diterimadilapangan adalah < -15 dB [7], sehingga

pada penelitian ini diharapkan memiliki nilaireturn loss yang sekecil mungkin atau palingtidak < -15 dB.

6. Direktivitas dan Gain

Karakteristik terpenting dalammerancang suatu antena adalah direktivitas(directivity) dan power gain . Direktivitas

yang dimaksud adalah seberapa besar antenamampu mengkonsentrasikan energi padasuatu arah yang diinginkan, dibandingkandengan radiasi pada arah yang lain.Sedangkan power gain dinyatakan relatifterhadap suatu referensi tertentu, sepertisumber isotropis atau dipole .

6.a Direktivitas Antena Directive gain adalah perbandingan

intensitas radiasi pada suatu arah denganintensitas radiasi rata-rata, yang dinyatakansebagai berikut :

ave I I

f q D),(),( (12)

Dimana : I(q,f) = intensitas radiasi I ave = intensitas radiasi rata-rata

[7]Sedangkan direktivitas merupakan hargamaksimum dari directive gain , yang dapatdinyatakan dengan :

4ave I in I

D (13)

6.b. Gain AntenaPenggunaan antena biasanya lebih

memperhatikan efisiensi dalammemindahkan daya yang terdapat padaterminal input menjadi daya radiasi. Untukmenyatakan ini, power gain didefinisikansebagai 4p kali rasio dari intensitas padasuatu arah dengan daya yang diterimaantena, dinyatakan dengan :

Pin

I

p f qG

),(4),(

(14) Definisi ini tidak termasuk losses yangdisebabkan oleh ketidaksesuaian impedansi(impedance missmatch ) atau polarisasi.Harga maksimum dari gain adalah hargamaksimum dari intensitas radiasi yang dapatdinyatakan dengan :

in P in I

pG 4 (15)

Perbedaan gain maksimum dengandirektivitas hanya terletak pada jumlah dayayang digunakan [8].


14/200


Direktivitas dapat menyatakan gain suatu antena jika seluruh daya input menjadidaya radiasi. Dan hal ini tidak mungkinterjadi karena adanyalosses pada daya input.Bagian daya input (Pin) yang tidak munculsebagai daya radiasi diserap oleh antena danstruktur yang dekat dengannya. Hal tersebutmenimbulkan efisiensi radiasi, yang dapatdinyatakan dalam persamaan sebagai

berikut:

in P r P

e (16)

dengan harga e diantara nol dan satu ( 0


15/200


Adapun langkah-langkah dalam proses desain dan fabrikasinya sebagai berikut :

1. Membuat desain antena dengan analisaukuran yang tepat (data perhitungan).

2. Fabrikasi sesuai desain antena yangdirancang dengan UV Photoresistlaminate.

3. Pemasangan konektor dan reflektor.

3.2.2 Pengukuran dan Analisa.

Antena yang sudah difabrikasiselanjutnya diukur dan dianalisa denganmenggunakan Network Analyzer.Pengukuran dilakukan di LaboratoriumOptik Fisika MIPA ITS dan di LaboratoriumElektronika ITS dengan menggunakan alat

Network Analyzer tipe 8714C. Data hasil pengukuran yang diperoleh meliputi nilai

frekuensi dan SWRSelanjutnya dilakukan pengukuran polaradiasi di tempat yang lapang.

Antena yang telah difabrikasi dandiukur dengan network analyzer, datanyadianalisa untuk mendapatkan nilai VSWR,return loss dan koofesien refleksi dengan

persamaan berikut:RL = -20 log10 () = 10-RL/20 VSWR = 1 + II / 1 - II SWR = 20 log10 VSWR [11]Kemudian untuk data pola radiasi dianalisadengan menggunakan program MicrosoftExcel atau Matlab. Yang selanjutnya dicari

penguatannya (Gain ).

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Desain fabrikasi antena yang dibuatadalah sebagai berikut :

Gambar 1 : Desain Antena

Gambar 2 : Foto Hasil Fabrikasi

Hal yang perlu diperhatikan dari penelitian ini adalah optimalisasi dari hasil

fabrikasi sebelumnya. Tujuannya untukmemberikan batasan geometri kepada para

perancang antena horn untuk mendapatkanfaktor refleksi dan gain yang optimal,sehingga jarak yang lebih jauh bisa

didapatkan.Selanjutnya fabrikasi dikembangkandengan jumlah array mikrostrip yang

bervariasi dan juga variasi dari lebar patchline nya.

Pelebaranbandwidth diperoleh seiringdengan bertambahnya jumlah array mikrostrip [12]. Artinya bahwa pelebaranbandwidth antena mikrostrip slot dapatdilakukan dengan menambah jumlah slotdan sekaligus dapat memperkecil ukuranantena. Dengan penggunaan slot yang

semakin kecil akan menggeser frekuensioperasi ke yang lebih tinggi.Parameter-parameter yang terukur meliputi,frekuensi dan SWR.

Gambar 3 : Set Up Pengukuran

Data yang diperoleh dari hasil pengukuranadalah sebagai berikut:

9 cm

8,6 cm

3cm 1mm

3 cm3cm 2mm


16/200


Gambar 4 : Grafik SWR dan Frekuensi

Selanjutnya dari hasil pengukuran yangdiperoleh, data dianalisa dengan persamaan-

persamaan yang relefan untuk menemukan

karakteristik yang lain. Hasilnya diperolehsesuai dengan tabel berikut :

Tabel 1. Data dan Analisa HasilPengukuran

Keterangan : = koofesien refleksi

Gambar 5 : Grafik VSWR dan Frekuensi

Gambar 6 : Grafik S 11 () dan Frekuensi

Pengukuran Pola Radiasi dilakukan denganset up sebagai berikut :

antena pancar antena microstrip

laptop laptop

Gambar 7 : Set Up Pengukuran PolaRadiasi

Hasilnya diperoleh :

Gambar 8a : Foto Pengukuran PolaRadiasi

(8.b) (8.c)Gambar 8b : Pengukuran Secara VertikalGambar 8c : Pengukuran Secara

Horisontal

Pola radiasinya berupa Radial baik secaravertikal maupun horisontal. Hasil analisadatanya menunjukkan bahwa Antena yangdifabrikasi mempunyai penguatan sebesar19 dB.

5. KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil dan analisa data yangdiperoleh dapat disimpulkan bahwa:1. Fabrikasi dan karakterisasi Antena panel

4 Microstrip Patch Horn untukkomunikasi Wi-Fi pada frekuensi 2,4Ghz sudah dilakukan.

2. Dari fabrikasi tersebut diperoleh nilaiVSWR 1,222 dengan penguatan 19 dB.

Bw (GHz) SWR VSWR R L(dB)

2,23 2,41 1,743 1,222 -20,010,0

9

l


17/200


5.2 Saran

1. Diharapkan kepada peneliti selanjutnyauntuk mencoba memfabrikasi denganarray microstrip yang lebih banyakdengan ukuran yang lebih kecil, sehingga

diharapkan dapat diperoleh hasil yanglebih optimal.

2. Saat pengukuran pola radiasi diupayakandilakukan pada kondisi yang lebih ideal,ditempat yang jauh dari faktor-faktoryang menyebabkan noise sehinggadidapatkan hasil yang lebih optimal.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Aswoyo, Budi, 2000. PerancanganOptimasi dan Implementasi Antena HornSektoral Bidang E pada Frekuensi Band X ,Surabaya: Politeknik Elektronika NegeriSurabaya, ITS.

[2] Ohri, V, Amin, O, Gebremariam, H Dubois,B, 2003. Microwave Horn Antena Designand Test System . San Jose State University.

[3] Shafai, 2001. Microstrip Antena Design Handbook. Canada: Profesor University OfManitoba, Winnipeg.

[4] Balanis, C.A. 1997. Antena Theory Analysis

and Design , Second Edition. New York:John Wiley and Sons.

[5] Kraus, John, D., 1984. Electromagnetics ,Third Edition. New York: McGraw-Hill.

[6] Suherman, Nanang, 2008. Analisis dan Fabrikasi Antena Mikrostrip Horndilengkapi Reflektor Parabola dengan

Metode FDTD . Surabaya: Jurusan FisikaFakultas Matematika dan Ilmu PengetahuanAlam, ITS.

[7] Terry Edward, Knaresborough England,1991. Foundation For Microstrip Circuit

Design. [8] Hund, E., 1989. Microwave

Communications, Component and Circuit . New York: McGraw Hill.

[9] Pramono, Yono Hadi dkk. 2009. Prototipe Antenna Bi-Horn Dengan Dua Arah Pola Radiasi Dan Satu Feeding Monopole Beroperasi Pada Freq.2,4 Ghz. ProsidingT.Informatika, UPN. Yogyakarta

[10] Pramono, Yono Hadi dkk. 2005. Karakterisasi Antena Mikrostip Patch 3 Ghz

Secara Simulasi FDTD (Finite DifferenceTime Domain) Dan Eksperimen. Jurnal

Fisika FLUX. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

[11] Pramono, Yono Hadi dkk, 2002. Analisa Respon Frekuensi Antena Mikrostrip.Prosiding Seminar Nasional Fisika danAplikasinya. ITS, Surabaya

[12] Pramono, Yono Hadi dkk, 2002. Analisa Karakteristik Antena CPW Slot dan Patchdengan FDTD. Prosiding Seminar NasionalFisika dan Aplikasinya. ITS, Surabaya.

Putu Artawan , menyelesaikan S1 pendidikan Fisika FMIPA di STKIP N

Singaraja Bali tahun 2002. Kemudian tahun2006 diterima sebagai PNS Dosen diUniversitas Pendidikan Ganesha SingarajaBali. Tahun 2009 sampai saat ini sedangmenempuh pendidikan Magister (S2) diJurusan Fisika MIPA, ITS Surabaya bidangFisika OptoElektronika.


18/200


ANTENA MIKROSTRIP 5 LARIK SIMETRI DOUBLE DIPOLE UNTUK OMNI DIRECTIONAL

DENGAN FREKUENSI KERJA 2,4 GHZ

Qomaruddin 1) , Yulia Dyah R 2), Yono Hadi P 3)

Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamInstitut Teknologi Sepuluh NopemberKampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

Telp: (031)-5943351, Fax: (031)-594331E-mail:[email protected]), [email protected]), [email protected])

Abstract

Telah dilakukan fabrikasi dan karakterisasi antena microstrip omnidirectional berstruktur arraydouble dipole dengan substrat fiber untuk komunikasi WiFi 2,4 GHz. Fabrikasi dilakukan dengan metodeetching dengan larutan feritklorit (FeClO 3 ), struktur antenna terdiri dari lima larik double dipole yang

simetri dengan pola pertama menggunakan strip feed line polos dan yang kedua dengan strip feed linetangga. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa antenna ini dapat diaplikasikan sebagai omnidirectionaldengan nilai VSWR 1,4 dan pola radiasinya adalah radial untuk vertikal maupun horizontal dengan gain24 dB.

Kata kunci : mikrostrip, omnidirectional, double dipole, substrat fiber.

1. PENDAHULAN

Komunikasi sudah merupakankebutuhan primer bagi masyarakat

perkotaan terutama bagi mereka yangmempunyai mobilitas tinggi. Sudah menjadi

hal yang lumrah bagi mereka menggunakankomunikasi secara nirkabel (wireless ), halini terbukti dengan memanfaatkan fasilitasyang disediakan para provider kartu

berlangganan prabayar GSM. Akan tetapiuntuk komunikasi pada jaringan WiFi dibutuhkan beberapa komponen. Antenaadalah alat yang dapat mengakomodasikebutuhan jaringan WiFi pada frekuensi2,42,5 GHz[10]. Oleh karena itu riset inimembuat Antena Mikrostrip untukomnidirectional yang mempunyai polaradiasi menglingkar, sehingga diharapkansinyal yang dipancarkan oleh antenatransmiter lebih kuat dan jangkauannya lebihluas. Riset ini menunjukkan bahwa antenamikrostrip dipole ganda untukomnidirectional yang bekerja pada frekuensi2,4 GHz sudah memenuhi kebutuhantersebut[10]-[13].

2. LANDASAN TEORI

Antena menurut Websters

directionary adalah suatu alat untukmeradiasikan atau menerima gelombang

radio. Sedangkan berdasarkan IEEE standaret definition of term for antennas ,antena di definisikan sebagai suatu alatuntuk meradiasikan atau menerimagelombang radio. Dengan kata lain antennaadalah suatu bentuk peralihan antara ruang

bebas dan insrtumen pemandu. Selainsebagai alat untuk mengirim atau menerimaenergi radiasi gelombang elektromagnetik,antenna juga digunakan untukmengoptimalkan energi radiasi pada arahtertentu dan menekannya kearah yang lain[8]. Hal ini kemudian menyebabkan antennamemiliki berbagai bentuk dan desain untukmemenuhi kebutuhan khusus. System yangmemanfaatkan gelombang elektromagnetik(microwave) adalah kominikasi nirkabel(wireless) , dengan propagasi gelombangradio sebagai media transmisinya.Bertambahnya popularitas system nirkabel,

pengembangan antenna untuk system inimenjadi lebih penting. Antenna dapatdiangap sebagai tulang punggung systemnirkabel[10]-[13].

2.1. VSWR

Voltage Standing wave ratio merupakan ukuran ketidakcocokan antaraimpedansi beban antena dan impedansi pada

saluran transmisi. Standing wave dapatterjadi jika ada dua gelombang yang erlawan


19/200


menjalar pada medium yang sama. Hal inidirepresentasikan dangan besaran VSWRantara 1 sampai tak berhingga.

min

max

min

max

I I

V V

SWR (1)

Hubungan VSWR dengan koefisien pantul( ), dapat dinyatakan sebagai berikut:

1 1

VSWR (2)

Dengan : koefisien refleksi [7].

2.2. Pola Radiasi

Pola radiasi adalah plot tiga dimensidisrtibusi sinyal yang dipancarkan olehsebuah antena, atau plot tiga dimensi tingkat

penerimaan sinyal yang diterima olehsebuah antena. Pola radiasi antena dibentukoleh dua buah radiasi berdasar bidang irisan,yaitu pola radiasi pada bidang irisan arahelevasi (pola elevasi) dan pola radiasi pada

bidang irisan arah azimuth (pola azimuth)[8]. Pola radiasi juga dapat didefinisikansebagai representasi grafik dari radiasi suatuantena sebagai fungsi dari arah. Jika radiasidi ungkapkan sebagai kuat medan E , polaradiasinya adalah pola kuat medan. Jikaradiasi dinyatakan dalam daya per satuansudut , pola radiasinya adalah pola daya.

Pada umumnya pola radiasi menggunakankuat medan gelombang, bidang seragammembawa energi elektromagnetik, rapatenergy di dapat dari vektor pointing[10]-[13]. Untuk gelombang bidang seragamdalam ruang hampa dengan medanelektromagnetik dinyatakan :

jkz oe E x E

(3)

jkz o e E

y H

(4)

Gambar 1. Pola radiasi antena dipole

Untuk menggambarkan pola radiasiini terlebih dahulu harus ditemukan

potensial vektor A pada medan jauh. Padamedan jauh vektor dari sumber dan vektordari titik asal seola-olah sejajar ataumendekati parallel [8]. Sehingga padakondisi medan jauh R = (R R)

''4

'4

'

dvr r

Jedv

Re J

Av

r r J R j

(5)

(persamaan potensial vektor pada titik p dengan jarak R dari sumber) menjadi:

dve J r

e A r r j

r j'.

4

(6)

Untuk sumber garis pada sumbu z

''4

cos' dz ee J r

e z A z j

r j

(7)

Setelah pernyataan distribusi arus darisumber telah diketahui akan diperoleh hargamedan magnet H dan harga medan magnet

H tersebut dimasukkan pada persamaan

J H j E

1 (8)

(medan listrik E untuk daerah di dalamkonduktor sumber), Maka diperoleh medanlistrik E . dalam koordinat bola, medan listrik

E dan medan magnet H diperoleh dalam

komponen vektor dan . Sedangkan poynting vektornya hanya mempunyai

komponen radial saja. Besarnya komponenradial dari poynting vektor dapat dinyatakansebagai berikut :

2

21 E

P r (9)

Dengan:22 E E E (10)

magnitude resultan medan listrik E o = komponen medan listrik

E = komponen medan listrik = Impendansi intrinsik ruang bebas

Khusus untuk sumber yang arusnya hanya berada di sumbu- z saja diperoleh persamaan

medan jauh : z A j E sin (11)

dz e z J r

e j E

z jr j

cos''

4sin (12)

Sedangkan komponen radial dari poyntingvektor adalah :


20/200


21/200


antara daya masukan terhadap dayaterpantulkan

r

ireturn P

P log 10 P (18)

Dengan:

P return = Power Return Loss (dB) P i = daya masukan P r = daya terpantul

Karena RV

P 2

dengan R = Z 0 = impedansi

intrinsik, maka,

2r

2i

return V

V log10P (19)

Dimanar

i

V

V sehingga

1

log 20 P return (20)

Dengan : koefisien refleksi [7]

2.4. Gain

Ketika sebuah antena digunakandalam sebuah sistem, efisiensi antenadigunakan untuk memindahkan daya yangterdapat pada terminal input menjadi dayaradiasi [7]. Untuk menyatakan ini power

gain (Gain) didefinisikan sebagai 4 kalihasil bagi antara intensitas radiasi pada suatuarah dengan daya yang diterima oleh antena

penerima dengan pemancar, yangdinyatakan :

in P

U G

,4, (21)

Dengan ,G adalah gain, dan ,U adalah intensitas radiasi antena berturut-turut dalam arah lintang() dan bujur termasuk efek dari kerugian antena dan dayainput yang diterima antena. Definisi ini tidaktermasuk kerugian yang disebabkan oleh

ketidaksesuaian impendansi atau polarisasi. Nilai maksimum power gain adalah :

in

m

P U

G 4 (22)

Power gain dapat dinyatakan sebagaifungsi dari dan , dan dapat jugadinyatakan sebagai suatu harga pada suatuarah tertentu. Jika tidak ada arah yangditentukan dan harga power gain tidakdinyatakan sebagai suatu fungsi dari dan

, diasumsikan sebagai power gain.Direktivitas dapat ditulis sebagai [7] :

r

m

P U

D 4 (23)

Perbedaan maksimum power gaindengan direktivitas hanya terletak pada

jumlah daya yang digunakan. Direktivitasdapat dikatakan sebagai power gain suatuantena jika seluruh daya input menjadi dayaradiasi sehingga P in=P r . Power gainmenunujukkan bahwa antena nyata tidakmemenuhi pernyataan diatas karena terdapatkerugian pada daya input. Bagian daya inputyang tidak muncul sebagai daya radiasidiserap oleh antena dan struktur yang dekatdengannya. Hal diatas menimbulkan definisi

baru yang disebut dengan efisiensi radiasi,yaitu

1dengan, e P P e

i

r (24)

Sehingga power gain dapat dinyatakandengan eDG [7]. Gain juga dapatdidefinisikan sebagai kemampuan antenamemfokuskan gelombang EM untukdipancarkan atau diterima pada semua arahatau arah tertentu saja. Pengukuran gain

berdasarkan atas data yang diperoleh dari pengukuran pola radiasi antena, nilai yang

terbaca pada saat pengukuran di kurangidengan nilai antena pemancar [4].

3. METODOLOGI

3.1. Desain

Pada penelitian ini hal pertama yangdilakukan adalah mendesain antena omnidirectional dengan pengukuran yang telahdilakukan.

Bentuk geomerti dari antena omnidirectional tampak seperti Gambar 4 dengandimensi l 1: 8,6 mm , l 2: 19,4 mm , l 3: 8,8 mm ,l 4: 5,7 mm , w1: 3,5 mm , w2: 0,5 mm , w3: 1,5mm, w4: 2 mm , w5: 1 mm , J 1: 8,5 mm , J 2:8,5 mm , J 3: 26,5 mm , f u : 2,3 mm , f g : 1,5 mm ,

f w: 0,87 mm , t: 0,5 mm , d: 24,1 mm , w g : 5mm, (WxL) : 15 x 70 mm 2 [9] .


22/200


Gambar 4. Desain antennaOmnidirectional [9]

Gambar 5. Desain untuk 5 larik doublelayer, dimensi (W x L=217,5 x70 mm 2)

3.2. Fabrikasi antena

Langkah selanjutnya setelah pembuatan desain antenna adalah

memfabrikasi antenna. Alat dan bahan yangdigunakan pada fabrikasi antenna ini adalahPCB jenis Fiber dengan nilair sebesar 4.2[2], feriklorit (FeClO 3) [7], N-connector

female , dan kabel RG8. Dengan desainantena yang telah dibuat maka proses

fabrikasinya yaitu dengan membuat 5 (lima )larik.

Gambar 6. Hasil fabrikasi 5 larik. (atas)tampak depan, (bawah)tampak belakang

3.3. Pengukuran VSWR

Pengukuran antenna yang telah difabrikasi dilalakukan dengan menggunakan spectro analyzer di laboratorium jurusanelektro ITS.

3.4. Pengukuran Pola Radiasi

Langkah selanjutnya adalah pengikuran pola radiasi dari antenna omni

directional ini dengan memutar antennasebesar 360o dengan melakukan variasisudut 5o, antenna di putar dengan arahhorizontal dan vertikal agar di dapatkan polaradiasi yang sesuai untuk mendapatkansinyal terkuat.


Fabrikasi dan pengukuran yang telahdilakukan memberikan hasil bahwa untukantena mikrostrip dipol ganda untukomnidirectional yang bekerja pada frekuensi2.4 GHz mempunyai pola radiasi sebagai

berikut:

(a) (b) Gambar 7. Pola radiasi untuk kedua

antenna, (a) untuk antennastrip feed line bertingkat (b)untuk antena strip feed line polos

. .

W

L


23/200


Kedua antena memiliki VSWR yang kuranglebih sama yaitu 1,4

Gambar 8. Hasil pengukuran VSWRantena5 array bertingkat

Gambar 9. Hasil pengukuran VSWRantena 5 array polos

5. KESIMPULAN

Dari data yang diperoleh tampak bahwa untuk antena mikrostrip pada strip feed line bertingkat dipol ganda 5 larikdengan VSWR 1,4 dapat meradiasikan dayamaksimum 55 dB sehingga antena tersebut

bekerja pada gain 32 dB, pola radiasinyaadalah radial untuk vertikal maupunhorizontal dengan gain 24 dB. Hal ini layakuntuk digunakan untuk aplikasi yang lebihnyata.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Hund, Edgar. 1989. MicrowaveComunications: Componenet and Circuit .International Edition.

[2] Edwards, Terry. 1992. Foundations for Microstrip Circuit Design , second Edition.John Wiley & Sons Ltd.

[3] Program Teknisi Jardiknas, Antena dan Propagasi Gelombang Radio , praktikumJaringan Nirkabel.

[4] Diktat Mata Kuliah, Dasar Teknik Antena

[5] Kraus, John Daniel. 1988. Anntenas ,McGraw Hill.

[6] Balanis. 1997. Antenna Theory and Design .Wiley.

[7] Susiloningsih, Esti, Yono Hadi P. 2009. Pembuatan dan Karakterisasi antena Microstrip dengan struktur satu feed linedipole CPW dan dua patch untuk Repeaterdua arah . Jurnal Fisika dan aplikasinya:Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[8] Mimin, Fatiatur R, Yono Hadi P., 2005. Karakterisasi Filter Microstrip Low Passdengan Metode FDTD dan Eksperimen .seminar nasional pasca sarjana V:InstitutTeknologi Sepuluh Nopember .

[9] Y.-J.Wu, B.-H.Sun, J.-F.Li, and Q.-Z Liu,

2007. Progres In Elecrtomagnetic Research. Triple Band Omni-Directional Antenna for WLAN Application , PIER76,477-488.

[10] Pramono, Yono Hadi dkk. 2009. Prototipe Antenna Bi-Horn Dengan Dua Arah Pola Radiasi Dan Satu Feeding Monopole Beroperasi Pada Freq.2,4 Ghz. ProsidingT. Informatika, UPN. Yogyakarta.

[11] Pramono, Yono Hadi dkk. 2005. Karakterisasi Antena Mikrostip Patch 3

Ghz Secara Simulasi FDTD (Finite Difference Time Domain) Dan Eksperimen. Jurnal Fisika FLUX. Institut TeknologiSepuluh Nopember. Surabaya.

[12] Pramono, Yono Hadi dkk. 2002. Analisa Respon Frekuensi Antena Mikrostrip.Prosiding Seminar Nasional Fisika danAplikasinya. ITS, Surabaya.

[13] Pramono, Yono Hadi dkk. 2002. Analisa Karakteristik Antena CPW Slot dan Patchdengan FDTD. Prosiding Seminar NasionalFisika dan Aplikasinya. ITS, Surabaya.


24/200


PENGARUH VARIASI FILLER Fe 3O 4 DALAM KOMPOSITFEROGEL BERBASIS PASIR BESI KEDIRI TERHADAP

MAGNETO-ELASTISITASNYA

Bayu Sasono Agung Nugroho dan Sunaryono.Jurusan Fisika FMIPA UM, Jl. Surabaya 6 Malang 65145 Tlp. (0341) 552125

E-mail : [email protected]

Abstrak

Fabrikasi Ferogel didapatkan dari komposit hidrogel (campuran polivinil alkohol dan air) dengan filler partikel magnetit Fe 3O4 dalam ukuran mikro dan nano. Filler partikel magnetit Fe 3O4 dalam ukuranmikro dan nano difabrikasi dari pasir besi alam dari sungai Brantas Kediri. Bahan dasar yangdigunakan dalam fabrikasi partikel nano Fe 3O4 adalah pasir besi, HCl (PA 99.9%), dan NH 4OH (PA99.9%). Setelah partikel Fe 3O4 dalam ukuran mikro dan nano selesai difabrikasi, dilakukan karakterisasimenggunakan alat XRD, SEM, dan VSM, masing-masing dilakukan untuk mengetahui fasa-fasa partikel,ukuran partikel dan sifat kemagnetannya. Hasil penelitian menghasilkan partikel mikro Fe 3O4 denganukuran 0,5 5,0 m, sedangkan partikel nano Fe 3O4 dari karakterisasi XRD dan dihitung dengan

persamaan Scherrer didapatkan ukuran partikel 9,8 nm, sedangkan dari hasil SEM didapatkan ukuran partikel nano Fe 3O4 127,3 nm, perbedaan ukuran partikel nano hasil XRD dan SEM dimungkinkankarena adanya aglomerasi partikel nano Fe 3O4 sehingga sulit difoto menggunakan SEM. Hasil VSMmenunjukkan bahwa partikel mikro Fe 3O4 memiliki nilai magnetisasi remanen (M r ) lebih besardibandingkan partikel nano Fe 3O4 begitu juga untuk medan koersivitas (H c ) pada partikel mikro memilikinilai yang lebih besar dibandingkan partikel nano. Karakterisai magneto-elastisitas ferogel menunjukkanbahwa batas ambang medan magnet mengalami penurunan seiring bertambahnya konsentrasi Fe 3O4terhadap simpangan dan pemuluran ferogel, dan ferogel dengan filler partikel mikro Fe 3O4 lebih sensitifterhadap pengaruh perubahan medan magnet dibandingkan filler partikel nano Fe 3O4.

Kata kunci: pasir besi , partikel nano Fe 3O4 , kopresipitasi, ferogel, magneto-elastisitas.

1. PENDAHULUAN

Dewasa ini penelitian sains dan teknologi berbasis kemagnetan mengalami perkembangan yang cukup pesat, salah

satunya adalah kajian tentang partikelmagnetik. Partikel magnetik merupakan

bahan dasar fabrikasi hidrogel magnetik(ferogel) dan fluida magnetik (ferofluida).Kajian sains (ilmiah) dan kemungkinan

pemanfaatan dari partikel magnetiksangatlah diharapkan dalam dunia industrimaupun penelitian. Dari partikel magnetikini dapat dimanfaatkan sebagai otot buatan(artificial muscles ), magnetic fluid/hydrogelhyperthermia, separasi immunomagneticdari sel, penentuan dan pelacakan campuran(compound ) aktif secara biologis, dan agenkontras untuk investigasi MRI [9].

Penelitian yang telah dilakukan olehLi dkk [6] telah membuat gel dengan bahandasar polimer yaitu poly n-isopropylacrylamide (PNIPA) dan polyacrylamide .Zrinyi dan Szabo [15] mengembangkan gelyang sensitif terhadap medan magnet, dalam

gel tersebut terdapat partikel magnet berbentuk koloid yang terdispersi di

dalamnya. Kemudian Ramanujan R.V. danL.L.Lao telah membuat komposit dengan

bahan polivinil alkohol ( polyvinylalcohol/ PVA) dan Fe3O4 (ferit), merekamemadukan sifat elastik dari PVA gel dansifat magnetik dari partikel Fe3O4 berukuranmikrometer [11].

Partikel oksida besi (Fe3O4) dalam

ukuran nano dapat dihasilkan dengan caramencampurkan larutan garam besi II (FeCl2)dan garam besi III (FeCl3) ke dalam larutanamonium hidroksida sehingga dihasilkanreaksi pengendapan. Banyak kajian

penelitian yang telah berhasil mensintesisoksida besi dalam ukuran nano dari bahandasar pasir besi. Bahan dasar pasir besiapabila dilarutkan ke dalam asam kloridaakan mendapatkan larutan garam besi II (FeCl2) dan garam besi III (FeCl3) [13].Untuk memperoleh partikel nano Fe3O4 digunakan beberapa metode, metode-metodeyang digunakan selama ini adalah metode


25/200


sol gel, hidrolisis terkontrol, dankopresipitasi dalam air. Dari ketiga metodesintesis tersebut, metode kopresipitasi yang

paling sederhana untuk dilakukan. Hal inidikarenakan prosedur kerjanya lebih mudahdilakukan dan memerlukan suhu reaksi yangcukup rendah (< 1000C).

Polivinil alkohol pertama kaliditemukan oleh Hermann dan Haehnel padatahun 1924 dengan cara hidrolisis polivinilasetat dalam etanol dengan potassiumhidroksida. Polivinil alkohol merupakan

polimer yang berwarna putih dan berbentukgranula, dapat larut dalam air panas, dantidak dapat larut dalam air dingin. Dalam

banyak aplikasi biasanya polivinil alkoholdilarutkan dalam air [12]. Polivinil alkohol

merupakan polimer yang telah dipelajarisecara intensif, karena banyaknyakarakteristik yang menarik daripadanya,khususnya dalam kemampuan membentuk

film dan gel, serta sifat fisisnya yaituhighhidrophilicity , processability ,biocompatibility dan resistan kimia yang

baik [4].Ferogel merupakan penemuan

terbaru yang sangat penting dari bidangfisika berbasis partikel magnetik. Suatu gelmerupakan hasil ikat silang (cross-linked )

polimer yang disebarkan pada suatu fluida.Jika gel ini diberi filler ferofluida atau partikel magnetik, maka gel akan sensitif

terhadap medan magnet luar dan ini disebutsebagai ferogel. Dalam ferogel, partikelmagnetik terdistribusi secara merata didalam cairan yang dapat mengembang danmenempel dalam rantai-rantai jaringan yangfleksibel oleh pengaruh gaya adhesi. Darikondisi ini bahan-bahan penyusun ferogelyaitu filler oksida besi yang bersifatmagnetik, dan PVA yang bersifat elastikakan membawa sifat asalnya masing-masing. Sehingga dari kombinasi ini, jikaferogel didekatkan pada medan magnet akantertarik dan bersifat elastik [11]. aplikasiyang sudah dikembangkan dari ferogelsekarang ini. Dalam bidang biosains dan

bioteknologi, ferogel digunakan untuk penentuan dan pelacakan campuran

(compound ) aktif secara biologis, imobilisasidan modifikasi campuran aktif secara

biologi, dan sebagai agen kontras untukinvestigasi MRI. Dalam bidang kesehatanferogel telah dimanfaatkan untuk terapikanker (hyperthermia ) [10]. Sementara

aplikasi yang lain adalah untuk pembuatanotot tiruan (artificial muscles ) dan aktuator[9].

2. METODE PENELITIAN

Sintesis Fe3O4 dalam ukuran mikrodiperoleh dengan mengekstrak pasir besi menggunakan magnet permanen. Pasir besihasil ekstrakan digerus denganmenggunakan mortal hingga terbentuk

partikel berukuran mikro dan sintesis Fe3O4 dalam ukuran nano dilakukan dengan caramengekstrak pasir besi menggunakanmagnet permanen. Pasir besi hasil ekstrakandilarutkan dalam HCl dan diendapkan didalam larutan NH4OH dengan metodekopresipitasi. Partikel hasil penggerusan dan

pengendapan dikarakterisasi XRD, SEM,dan VSM untuk mengetahui berapa jumlahfasa, ukuran partikel dan sifatkemagnetannya.

Ferogel disintesis denganmencampur PVA dan aquades dengan

perbandingan massa 23:100. Campurankemudian diaduk dan dipanaskan dalammagnetic stirrer pada suhu antara 70-90 Cuntuk meningkatkan kelarutan PVA dalamaquades. Setelah PVA benar-benar larut

dalam aquades, kemudian Fe3O4 dimasukkan dalam larutan dengankonsentrasi Fe3O4 5%; 10%; 15%; 20%;25% dari massa hidrogel (PVA + aquades)selanjutnya diaduk hingga merata, danlarutan didinginkan dan dipanaskan secara

berulang-ulang hingga terbentuk gel yangdiinginkan. Ferogel yang telah terbentukkemudian dibuat silinder dengan panjang 10cm dan diameter 6 mm untuk karakterisasimagneto-elastisitas.

Karakterisasi magneto-elastisitas

ferogel dapat diketahui dari proses penyimpangan dan pemuluran ferogelsetelah mendapat pengaruh medan magnetluar. Karakterisasi simpangan ferogel didalam pengaruh kekuatan medan magnet, setalat eksperimennya ditunjukkan olehGambar 1, Gambar 1(a) menunjukkanferogel dalam kondisi awal sebelum di berimedan magnet dan Gambar 1(b)menunjukkan adanya penyimpangan ferogelkarena adanya medan magnet. Bagian atasferogel dibuat tetap sedangkan ferogel

bagian bawah bebas menyimpang sesuai


26/200


dengan kekuatan medan magnet yangdigunakan.

Gambar 1. Set Alat EksperimenKarakterisasi SimpanganFerogel: (a) Tanpa MedanMagnet; (b) dengan MedanMagnet

Sedangkan karakterisasi pemuluranferogel, ditunjukkan oleh set alat ekperimenGambar 2. Gambar 2(a) menunjukkanferogel dalam kondisi sebelum di berimedan magnet dan Gambar 2(b)menunjukkan adanya pemuluran ferogelkarena kekuatan medan magnet. Dari set alateksperimen ini kebergantungan pemuluranterhadap konsentrasi Fe3O4 di dalam

pengaruh kekuatan medan magnet dapatdiamati.

Gambar 2. Set alat EksperimenKarakterisasi PemuluranFerogel: (a) Tanpa Medan

Magnet; (b) dengan MedanMagnet

3. HASIL PENELITIAN DANPEMBAHASAN

Analisis Data Partikel Magnetit (Fe 3O 4)Karakterisai XRD

Hasil search-match menunjukkan bahwa partikel ukuran mikro hasil difraksi

sinar-X memiliki pola difraksi yang samadengan pola difraksi Fe3O4 yang memiliki

no PDF 11-0614 seperti ditunjukkan padagambar 3.

Gambar 3. Pola Difraksi Sinar-X PartikelMikro Fe 3O 4

Hasil karakterisasi partikel mikro Fe3O4 setelah dianalisis dengan program Rietica didapatkan fasa-fasa partikel mikroFe3O4 hasil XRD sesuai dengan model

dan hasil analisis fasanya sepertiditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Pola Difraksi Sinar-X PartikelMikro Fe 3O 4 dengan ProgramRietica

Sedangkan pada partikel nano Fe3O4 dengan pengujian difraksi sinar-X hasilnyamenunjukkan bahwa puncak yang terdeteksi

pada pola difraksi didominasi fasa Fe3O4.Analisis search match untuk sampel nanoFe3O4 menghasilkan pola difraksi yang samadengan pola difraksi Fe3O4 yang memiliki

no PDF 03-0863 seperti ditunjukkan padagambar 5.Hasil karakterisasi partikel nano

Fe3O4 setelah dianalisis dengan programRietica didapatkan fasa-fasa partikel nanoFe3O4 hasil XRD sesuai dengan model danhasil analisisnya seperti ditunjukkan padaGambar 6. Melalui persamaan Scherrerukuran kristal partikel nano adalah 9,8 nm

Pemuluran

Fero el

(a) (b) magnet

magnetFerogel

simpangan

(b)(a)


27/200


Gambar 5. Pola Difraksi Sinar-X PartikelNano Fe 3O 4

Gambar 6. Pola Difraksi Sinar-X PartikelNano Fe 3O 4 dengan ProgramRietica

Karakterisasi SEM

Hasil pengujian SEM dimaksudkanuntuk mendapatkan data yang lebih akuratsebagai data pendukung untuk akurasiukuran kristal yang diperoleh dari hasildifraksi sinar-X. Hasil pengujian SEMdengan perbesaran 10.000 kali menunjukkan

bahwa ukuran Fe3O4 untuk partikel mikrosekitar 0,5 - 5,0 m, seperti ditunjukkan

pada Gambar 7.

Gambar 7. Foto Pengujian SEM PartikelMikro Fe 3O 4

Pengukuran partikel nano Fe3O4 dilakukan pengujian SEM dengan

perbesaran 50.000 kali, hasilnyamenunjukkan bahwa ukuran partikel sekitar127,3 nm. Hasil pengujian ini berbedadengan ukuran kristal hasil difraksi sinar-Xyaitu sekitar 9,8 nm. Karakterisasi ukuran

partikel menggunakan SEM didapatkan data partikel yang tidak dalam orde nano, hal ini

dimungkinkan karena adanya aglomerasiantara partikel nano Fe3O4 sehingga sulituntuk difoto dengan SEM. Aglomerasiantara partikel bisa disebabkan oleh

preparasi sampel yang kurang sempurna atau penggerusan sampel setelah di oven tidak

merata. Hasil foto SEM partikel nano Fe3O4 ditunjukkan oleh Gambar 8.

Gambar 8. Foto Pengujian SEM Partikel

Nano Fe 3O 4

Karakterisasi VSM

Data keluaran hasil pengujian VSMdari partikel Fe3O4 berupa kurva histerisismagnetisasi (M) dengan medan magnet (T),seperti ditunjukkan pada Gambar 9. Kurvahisterisis hasil pengujian menentukan nilaimagnetisasi saturasi (Ms), magnetisasiremanen (Mr ), dan medan koersivitas (Hc)dari partikel mikro dan nano, seperti yangditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Besaran-Besaran Magnetisasidan Medan Magnet PartikelFe 3O 4

UkuranPartikel

Mr(emu/gram)

Ms(emu/gram)

Hc(Tesla)

0,5 5,0 m 10,27 54,48 0,019

9,8 nm 4,05 17,74 0,017

Pada Tabel 1. dapat dilihat nilai magnetisasiremanen (Mr ) partikel mikro Fe3O4 10,27

emu/gram lebih besar dibandingkan partikelnano Fe3O4 4,05 emu/gram, begitu juga


28/200


untuk medan koersivitas (Hc) pada partikelmikro Fe3O4 memiliki nilai yang lebih besaryaitu 0,019 T dibandingkan dengan partikelnano Fe3O4 yang besarnya 0,017 T. Makadapat disimpulkan bahwa partikel mikroFe3O4 memiliki sifat kemagnetan yang lebih

besar dibandingkan dengan partikel nanoFe3O4.

Gambar 9. Kurva Histerisis PartikelFe 3O 4

Hasil pengujian VSM menunjukkan bahwa partikel mikro mempunyai nilai

magnetisasi dan medan magnet yang lebihtinggi dari pada partikel nano. Hal inidisebabkan karena adanya perbedaan ukurandiameter partikel. Ukuran diameter partikelterkait dengan domain yang dimiliki olehkedua sampel yaitu berupa domain tunggalatau domain jamak. Partikel nano termasukdalam domain tunggal, hal ini dapatdibuktikan dengan ukuran kristal hasil XRDsekitar 9,8 nm, dengan demikian partikelnano Fe3O4 hasil sintesis memiliki nilaimagnetisasi dan medan koersivitas lebihrendah daripada partikel mikro Fe3O4 yangtermasuk daerah domain jamak.

Analisis Data Magneto-Elastisitas

Karakterisasi Simpangan Ferogel dalamPengaruh Medan Magnet

Analisis magneto-elastisitas pada penelitian ini menggunakan magnet permanen dengan kekuatan medan magnet

sebesar 300 mT. Data hasil pengamatansimpangan ferogel dalam pengaruh medanmagnet dapat ditunjukkan pada Gambar 10.dan foto simpangan ferogel ditunjukkan olehGambar 11.

Gambar 10. Grafik Simpangan Ferogeldan Konsentrasi Filler Fe 3O 4 Partikel Mikro dan PartikelNano

(a) (b)Gambar 11. Foto Simpangan Ferogel

dengan Filler Partikel MikroFe 3O 4; (a) Sebelum ada MedanMagnet, (b) Setelah ada MedanMagnet

Dari Gambar 10. terlihat bahwa dengan bertambahnya konsentrasi filler Fe3O4,

simpangan ferogel semakin meningkat pula, baik pada partikel mikro maupun nano

Fe3O4 dan setelah pengaruh medan magnetdihilangkan ferogel kembali ke posisisemula secara tiba-tiba. Simpangan yangteramati dalam eksperimen ini adalahsimpangan maksimum yang dimiliki oleh

masing-masing ferogel dengan konsentrasiFe3O4 yang berbeda-beda Nilai ambang yang tercatat pada

kedua partikel seperti terlihat pada Gambar12, merupakan kekuatan medan magnetikminimum yang diperlukan untukmenggerakkan simpangan pada posisimaksimum dan setelah posisi ini terlampauisimpangan naik secara tiba-tiba. Semakin

besar konsentrasi Fe3O4 maka nilai ambangmedan magnetnya semakin menurun.Dengan demikian semakin besar konsentrasi

Fe3O4 maka perilaku ferogel semakinsensitif terhadap perubahan medan magnet


29/200


Gambar 12. Grafik Batas AmbangMedan Magnet danKonsentrasi Filler Fe 3O 4 Partikel Mikro dan PartikelNano untuk KarakterisasiSimpangan Ferogel

Karakterisasi Pemuluran Ferogel dalam

Pengaruh Medan MagnetSeperti pada karakterisasi

penyimpangan ferogel, medan magnet permanen yang digunakan dalam

eksperimen sebesar 300 mT. Pengamatandilakukan dengan posisi vertikal dan datadiambil ketika ferogel dalam keadaansetimbang. Pada saat pengambilan data tidakada perubahan pemuluran ferogel sebagaiakibat adanya gaya grafitasi. Hasil

pengamatan pemuluran ferogel dalam

pengaruh medan magnet ditunjukkan padaGambar 13, dan foto simpangan maksimumferogel ditunjukkan oleh Gambar 14.

Gambar 13. menunjukkan bahwasemakin besar konsentrasi filler Fe3O4 baikdalam ukuran mikro maupun nano maka

pemuluran ferogel semakin meningkat pula.Pemuluran yang teramati dalam eksperimenini adalah pemuluran maksimum yangdimiliki oleh kedua jenis ferogel dengankonsentrasi Fe3O4 yang berbeda-beda. Batasambang medan magnet ferogel untuk

pemuluran ditunjukkan oleh Gambar 15.

Gambar 13. Grafik Pemuluran Ferogel

dan Konsentrasi Filler Fe 3O 4 Partikel Mikro dan PartikelNano

(a) (b)Gambar 14. Foto Pemuluran Ferogel

dengan Filler Partikel MikroFe 3O 4; (a) Sebelum ada MedanMagnet, (b) Setelah ada MedanMagnet

Gambar 15. Grafik Batas Ambang MedanMagnet dan Konsentrasi FillerFe 3O 4 Partikel Mikro dan PartikelNano untuk KarakterisasiPemuluran Ferogel

Dari keseluruhan pengamatan, secaraumum dapat disimpulkan bahwa partikelmikro Fe3O4 lebih efektif untukmenghasilkan penyimpangan dan pemulurandi dalam pengaruh medan magnet permanen.Partikel mikro Fe3O4 lebih sensitif dibandingdengan partikel nano Fe3O4, hal ini terlihat

dari batas ambang medan magnet untuk partikel mikro Fe3O4 lebih rendah dari pada partikel nano Fe3O4. Hal ini tentunya tidak

terlepas dari pengaruh besarnya kandunganmagnetisasi partikel mikro Fe3O4 dibandingkan dengan partikel nano Fe3O4 seperti pada data hasil VSM.

KESIMPULAN1. Partikel mikro dan nano Fe3O4 telah

berhasil difabrikasi dengan ukuran partikel mikro 0,5 5,0 m, sedangkan

ukuran partikel nano dengan metodekopresipitasi dari karakterisasi XRD


30/200


didapatkan ukuran partikel 9,8 nm. HasilVSM menunjukkan bahwa partikel mikromemiliki nilai magnetisasi remanen (Mr )lebih besar dibandingkan partikel nano,

begitu juga untuk medan koersivitas (Hc) pada partikel mikro memiliki nilai yang

lebih besar dibandingkan partikel nano, maka dapat disimpulkan bahwa partikelmikro Fe3O4 memiliki sifat kemagnetanyang lebih besar dibandingkan dengan

partikel nano Fe3O4.2. Batas ambang medan magnet

menunjukkan penurunan dengan bertambahnya konsentrasi Fe3O4 terhadap

simpangan dan pemuluran ferogel danferogel dengan filler partikel mikro Fe3O4lebih sensitif terhadap pengaruh

perubahan medan magnet dibandingkanfiller partikel nano Fe3O4.

PUSTAKA[1.] A. H. Pudjaatmaka. 1989. Analisis Kimia

Kuantitatif . Erlangga. Jakarta.

[2.] Cullity B.D. 1972. Introduction to Magnetic Material. USA. AddisonWesley.

[3.] E. Goiti, M.M. Salinas, G. Arias, D.Puglia, J.M. Kenny, C. Mijangos. 2007.

Effect of Magnetic NanoParticles on theThermal Properties of Some Hydrogels .Polymers Degradation and Stability 92(2007) 2198-2205.

[4.] Hernandez, Rebeca dkk. 2004.Viscoelastic Properties of Polyvinylalcohol Hydrogels and FerrogelsObtained through Freezing-ThawingCycles . Polymer 46 sciencedirect.

[5.] L.L. Lao dan Ramanujan, R.V. 2004.Magnetik and hydrogel compositematerials for hyperthermia applications.

Journal of materials science: Materials inmedicine 15 (2004) 1061-1064.

[6.] Li Y, Hu Z and Chen Y. 1997.Shapememorygels made by the modulated geltechnology . J.Appl. Polym.Sci. 63 1173-8.

[7.] Liong, Sylvia. 2005. A Multifunctional Approach to Development, Fabrication,and Characterization of Fe 3O4 Composites . Disertasi, Georgia Institut ofTechnology.

[8.] Pratapa. S. 2004. Analisis Rietveld .Jurusan Fisika ITS. Surabaya.

[9.] Ramanujan, R.V. 2004. Clinicalapplication of magnetic nanomaterials .

Proceeding First InternationalBioengineering Conference, Singapore.

[10.] Ramanujan, R.V dan L.L. Lao (2004). Magnetic Particles for HyperthermiaTreatment of Cancer . Proceeding FirstInternational Bioengineering Conference,Singapore.

[11.] Ramanujan, R.V dan L.L. Lao. 2006.Themechanical behaviour of smart magnet-hydrogel composites . Institute of PhysicsPublishing : Smart Materials andStructures 15.

[12.] S.K. Saxena. 2004. Polivinil alkohol(PVA) . Chemicial and TechnicalAssessment (CTA).

[13.] Sunaryono. 2008. Fabrikasi dan Karakterisasi Magneto-elastisitas

Hidrogel Magnetik berbasis Partikel Nano Fe 3O4. Tesis. Institut TeknologiSepuluh Nopember.

[14.] Wilfried and H. Nowak. 1998. Magnetism in Medicine . Wiley.

[15.] Zrinyi M and Szabo D. 2000. Muscularcontraction mimicked by magnetic gels

Proc. 7 th Int. Conf. on Elektro- Rheological Fluids and Magneto- Rheological Suspensions. (Honolulu, July1999) ed R Tao (Singapore: WorldScientific) pp 11-7.


31/200


FABRIKASI DAN KARAKTERISASI PROTOTIPESENSOR GAS NO2 BERBASIS LAPISAN TIPIS COPPER

PHTHALOCYANINE SEBAGAI SENSOR GAS YANG DAPATBEKERJA PADA SUHU RUANG

Fabrication and Characterisation of prototipe NO2 gas sensor based Copper Phthalocyanine Thin Film as gas sensor

which operating in room temperature

Nasikhudin 1), Kuwat Triyana 2)

1) Universitas Negeri Malang , Jl. Semarang 5, Malang2) Universitas Gadjah Mada , Jl. Sekip Utara Yogyakarta

ABSTRAK

Telah dilakukan fabrikasi lapisan tipis Copper Phthalocyanine (CuPc) dengan menggunakanelektroda emas (Au) yang dideposisikan di atas substrat kaca. Deposisi lapisan tipis CuPc dan elektrodaemas dilakukan dengan teknik lithography dengan metode vakum evaporasi pada tekanan vakum(~6 x 10 -4 Pa). Karakterisasi lapisan tipis CuPc dilakukan pada suhu kamar. Dari hasil karakterisasilapisan tipis CuPc merespon adanya gas uji yang ditunjukkan dengan peningkatan konduktivitasnya.

Lapisan tipis CuPc juga merespon variasi konsentrasi gas yang diberikan. Waktu respon dan waktu pe-mulihan lapisan tipis CuPc masing-masing sebeasr 55 detik dan 60 detik dan untuk konsentrasi yanglebih tinggi diperlukan waktu yang lebih lama. Variasi ketebalan mempengaruhi respon sensor, lapisan

yang lebih tebal akan mempunyai sensitivitas yang lebih besar tetapi waktu respon dan pemulihannnyaakan lebih lama. Fungsi transfer dari respon CuPc terhadap perubahan konsentrasi gas uji berbentuk

fungsi polynomial, sehingga sensitivitas CuPc tidak konstan tetapi tergantung pada inputnya. Lapisantipis CuPc memiliki stabilitas yang rendah dalam merespon gas uji, oleh karena itu perlu optimasi untukmeningkatkan stabilitas lapisan tipis CuPc agar dapat dimanfaatkan sebagai sensor gas yang memadai.

Kata kunci : Lapisan tipis CuPc, Sensor gas, lithography, vakum evaporasi, koduktivitas, waktu respon,waktu pemulihan, sensitivitas, stabilitas

1. PENDAHULUAN

Selama ini teknologi lapisan tipis sebagai elemen dasar sensor gas mengarah

kepada bentuk Metal Oxide Semiconductor (MOS). Penelitian tentang sifat MOS seba-gai sensor gas, yaitu menggunakan lapisan

tipis dari bahan-bahan anorganik sepertiZnO, CeO, SnO, maupun TeO2. Temperaturdimana sensor MOS dapat bekerja secaraefisien tergantung pada atmosfer gas dansifat bahan, dalam kasus ini suhunya sekitar2000C8000C (Peter, 2004), karena jauh darisuhu kamar maka harus ditambahkan sistem

pemanas pada pemakaian sensor ini. Selainitu, sensor gas dengan bahan anorganik jugamembutuhkan biaya fabrikasi yang relatifmahal.

Selain menggunakan bahan anorga-

nik, sensor gas dapat dibuat dengan meman-faatkan bahan organik. Salah satunya bahan

organik yang dapat dimanfaatkan sebagaisensor gas yaitu Metal Phthalocyanine (MPc). Satu hal yang istimewa dari sensorgas MPc dibandingkan dengan Inorganic

Metal Oxide , yaitu dapat dioperasikan padatemperatur yang jauh lebih rendah. Untukinorganic metal oxide sensing gas hanya

bisa dilakukan pada suhu tinggi (diatas3000C), sedangkan sensor gas MPc selaludapat dioperasikan pada suhu operasi di

bawah 2000C, bahkan pada suhu kamar (Leedkk, 2004).

Salah satu MPc yang menunjukkanrespon terhadap gas khususnya gas NO2 yaitu Copper Phthalocyanine (CuPc), se-hingga mempunyai prospek sebagai sensorgas NO2. CuPc dapat dibuat dalam bentuklapisan tipis dengan kemurnian yang tinggidan konduktivitas lapisan tipis CuPc dipe-ngaruhi oleh gas yang berada di sekitarnya,karena terjadi adsorbsi molekul-molekul gas


32/200


pada permukaan lapisan tipis CuPc. CuPcdapat digunakan sebagai sensor gas dalam

bentuk lapisan tipis semikonduktif untukmendeteksi NO2 dan Cl2 (Guilaud dkk,1998).

CuPc merupakan semikonduktororganik tipe-p yang menunjukkan sensitivi-tas yang sangat tinggi untuk mendeteksi gasseperti NO2 dan Cl2. Sensitivitas yang tinggitersebut diakibatkan adanya interaksi gasdengan lapisan tipis CuPc dengan jumlah

pembawa muatan yang besar dalam konduk-tivitas lapisan tersebut.

Sensor gas berbahan MPc dapat di- produksi dengan desain dan optimasi lapisan

tipis dengan sensitivitas, selektivitas danstabilitas (sss) dengan tingkat yang berbeda.

Interaksi antara lapisan phtalocyanine dangas mungkin diklasifikasikan dalam beberapa bagian, diantaranya irreversible chemical

affinity, reversible chenical reaction or bulk sorption . Interaksi ini menghasilkan peru-

bahan deteksi dalam sifat fisis lapisan ter-masuk konduktivitas, massa, dan sifat-sifatoptik lainnya.

Dalam penelitian ini, akan dibuat lapisan tipis CuPc dalam bentuk thin film

untuk diteliti karakteristik responnya terha-dap gas uji. Penelitian ini meliputi pembuat-

an lapisan tipis CuPc dengan menggunakanvacuum evaporator dan karakterisasi lapisantipis CuPc sebagai sensor gas.

2. METODE EKSPERIMENPenumbuhan lapisan tipis dilakukan

dengan teknik evaporasi menggunakanvacuum evaporator system seri JEE 4 xEM300023 144 RA. Mula-mula substratkaca dibersihkan dengan acetone, detergen,acetone dan alcohol 96% secara berturut-turut masing-masing selama 1 jam meng-gunakan ultrasonic cleaner. Setelah itu sub-strat kaca dikeringkan dan selanjutnya di-lakukan pendeposisian bahan menggunakanvacuum evaporator pada tekanan 6 10-4 Pa.Deposisi elektroda emas (60 mg) dilakukandengan teknik lithografi dengan arus 40 Aselama 15 menit. Sedangkan deposisiCuPc (140 mg) dilakukan dengan arus 30 Aselama 30 menit. Susunan piranti hasildeposisi seperti yang ditunjukkan padaGambar 1.

(a)

S D

l eba r 75 m

(b)Gambar 1. (a). Susunan piranti lapisan

tipis CuPc, (b) Pola interdigital(panjang dan lebar kanalmasing-masing 75 m dan5mm).

Karakterisasi piranti dilakukan di da-lam tabung karakterisasi yang di dalamnyadiletakkan sensor gas dan tabung dilengkapidengan kran sebagai tempat pemberian gasdan pengeluarannya. Pengukuran dilakukan

pada suhu kamar dengan menggunakan alatukur UNI-T UT50A untuk pengukuran arus-tegangan dan Escort EDM508 untuk peng-ukuran resistansi. Pengukuran yang dilaku-kan terdiri dari pengukuran arus-tegangan,

pengukuran resistansi terhadap waktu, dan pengukuran resistansi terhadap konsentrasi

gas.


Respon sensor terhadap perbedaankonsentrasi gas uji

Pada gambar 4 dapat diamati bahwa pada pemberian gas uji dengan konsentrasi

yang berbeda yaitu C1, C2, dan C3 memberikan perubahan nilai resistansi yang berbeda. Semakin besar konsentrasi gas uji

yang diberikan semakin besar perubahannilai resistansi dari CuPc. Hal ini karena se-makin besar konsentrasi gas yang diberikan,maka semakin banyak molekul gas yangdiadsorpsi sehingga transver pembawamuatan yang terjadi juga semakin banyakdan pembawa muatanhole juga akan se-makin banyak.

CuPc Au

Substrat Kaca

Au


33/200


20

25

30

35

40

45

0 20 40 60 80 100 120

C1

C2

C3

Waktu (detik) Gambar 4. Grafik Pengaruh konsentrasi

pada respon CuPc

Semakin besar konsentrasi gas uji

yang diberikan semakin besar kenaikan kon-duktivitasnya. Hal ini berarti dengan adanyagas uji yang diberikan, konduktivitas darilapisan tipis CuPc semakin meningkat. Per-samaan reaksi yang diberikan oleh Zhivkovdkk (2004) sehubungan dengan interaksiantara molekul gas dan molekul materialadalah sebagai berikut:

Setelah adanya absorpsi gas, makaelektron dialirkan dari rantai CuPc terhadapakseptor molekul gas ( A2) dan lubang yang

berada pada lapisan dalam keadaan tidak ter-lokalisasi (bergerak bebas). j adalah jumlahdari akseptor molekul gas yang berada di se-keliling rantai Pc,m adalah jumlah molekulgas yang diadsorpsi oleh molekul Pc , dan h+ adalah lubang yang bebas, sehingga semakin

banyak lubang yang bebas maka arus yangmengalir akan semakin tinggi karena kon-duktivitasnya bertambah.

Pada kasus adsorpsi molekul NO2 pada permukaan CuPc, molekul gas NO2

menggantikan tempat adsorpsi molekul O2 pada permukaan CuPc, dan ini akan mem- butuhkan waktu respon yang lama. Peng-

gantian molekul O2 oleh NO2 tetap akanmeningkatkan konduktivitas CuPc, karenaO2 meningkatkan konduktivitas yang lebihkecil daripada NO2, sehingga NO2 dapat

dideteksi dalam kehadiran O2 (Dogo dkk,1992).

Dari ketiga grafik tersebut dapat di-amati bahwa piranti menunjukan wakturespon yang berbeda untuk konsentrasi gasyang berbeda. Pada konsentrasi C1 wakturesponnya sekitar 55 detik, untuk C2 wakturesponnya sekitar 60 detik, dan untukkonsentrasi C3 waktu responnya sekitar 65detik. Hal ini sesuai dengan yang dikemuka-kan oleh Zhou dkk (1996) yang mengatakan

bahwa waktu respon juga tergantung padakonsentrasi NO2 yang diujikan dan jugatemperaturnya.

Dari ketiga konsentrasi gas yang di-ujikan, menunjukkan bahwa semakin besarkonsentrasi gas uji yang diberikan waktu

respon dari lapisan tipis CuPc semakin lama.Hal ini disebabkan karena lapisan tipis CuPcmembutuhkan waktu tertentu untuk meng-adsorpsi molekul gas yang berada di sekitar-nya, sehingga semakin besar konsentrasi gasuji (semakin banyak jumlah molekul gas),waktu yang diperlukan untuk mengadsorpsigas tersebut juga semakin lama. Dalamkasus molekul NO2 yang mengganti molekulO2 pada permukaan CuPc akan membutuh-kan waktu respon tertentu (Dogo dkk,1992).

Pengaruh ketebalan lapisan terhadaprespon CuPc.

Untuk mengetahui pengaruh ketebal-an lapisan terhadap respon CuPc, dibuat dualapisan tipis CuPc dengan ketebalan yang

berbeda. Kedua Lapisan CuPc dideposisikan pada tekanan yang sama (6x10-4 torr) dengan

arus yang sama (35A), tapi lapisan pertamadideposisikan selama 60 menit, sedanglapisan kedua dideposisikan selama 30menit. Pada kedua lapisan tersebutdilakukan pengukuran resistansi terhadapwaktu, sehingga diperoleh hasil seperti padaGambar 5.

15

20

25

30

35

40

45

0 40 80 120 160 200 240

60 menit30 menit

Waktu (detik)

CuPc + jA adsoption CuPc + (m)A(ads)

+ (j-m)A CuPc + + A - +(m-1)A(ads)Chargetransver

+ (j-m)Adelocalization

(2)CuPc + h ++ A - +(m-1)A(ads) + (j-m)A


34/200


Gambar 5. Grafik respon CuPc denganwaktu deposisi yang berbeda

Pada gambar 5 dapat dilihat bahwa lapisan yang lebih tipis (waktu deposisi 30

menit) menunjukkan waktu respon danwaktu pemulihan yang lebih cepat terhadapgas uji dibandingkan lapisan yang lebihtebal (waktu deposisi 60 menit). Hal inimungkin disebabkan karena pada lapisanyang lebih tebal adsorpsi molekul gas dapatmasuk lebih dalam sampai pada bulk kristal,sehingga proses desorpsi juga menjadi lebihsulit, oleh karena itu diperlukan waktu yanglebih lama.

Pada suhu kamar proses pemulihanakan lebih cepat pada ketebalan lapisan yangkecil, semakin tebal lapisan maka proses

pemulihan semakin lama. Peningkatan ketebalan menyebabkan proses pemulihan menjadi lebih lambat karena adanya penetrasi

molekul NO2 ke dalam bulk kristal (Lee dkk,2004). Dengan penetrasi molekul NO2 kedalam bulk kristal, maka proses desorpsiakan menjadi lebih sulit, karena molekul

NO 2 terperangkap di dalam lapisan tersebut.Pada penelitian ini lapisan CuPc yang lebihtebal tidak dapat merespon gas dengan baik

pada pengukuran berikutnya, hal ini mung-

kin disebabkan karena adanya molekul NO2yang terperangkap dalam lapisan tersebut.Pada gambar 5 juga dapat dilihat bah-

wa dengan pemberian konsentrasi gas ujiyang sama (C1), lapisan yang lebih tebalmengalami perubahan resistansi yang lebih

besar. Hal ini menunjukkan bahwa lapisanyang lebih tebal mempunyai sensitivitasyang lebih besar. Dengan meningkatnya ke-tebalan, ukuran butir kristal juga meningkat,sehingga jarak antar butir semakin longgar(Lee dkk, 2004). Dengan longgarnya jarakantar butir kristal ini memungkinkanadsorpsi molekul NO2 akan lebih banyak ka-rena ada sebagian molekul NO2 yang masuksampai ke dalam bulk

4. Makalah Fisika.pdf

Documents

Transcript of 4. Makalah Fisika.pdf