Laporan Praktikum Sinar x _ Me and My Story

18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story

http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 1/18

21st February 2011

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan karunia-nya

saya dapat menyelesaikan laporan praktikum fisika modern dengan judul penyerapan sinar x. Laporan ini

merupakan hasil percobaan yang dilakukan oleh mahasiswa jurusan fisika.

Saya mengucapkan terimakasih kepada asisten praktikum fisika modern yang rela membimbing

selama praktikum berlangsung . Tidak lupa saya ucapkan terimakasih kepada Bapak Fauzi Bakri selaku

dosen mata kuliah praktikum fisika modern

Semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi kita semua

Jakarta. 11 Desember 2010

Aru Anggar S.

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR …………………………………………… 1

DAFTAR ISI …………………………………………… 2

BAB I. PENDAHULUAN …………………………………………… 3

A. Latar Belakang …………………………………………… 3

B. Tujuan Percobaan …………………………………………… 4

C. Identifikasi Masalah …………………………………………… 5

D. Pembatasan Masalah …………………………………………… 5

E. Perumusan Masalah …………………………………………… 5

F. Manfaat Hasil Penelitian …………………………………………… 6

BAB II. LANDASAN TEORI ………………………………… 7

BAB III. METODOLOGI EKSPERIMEN………………………… … 19

BAB IV. TABEL DATA DAN PENGOLAHAN ………………… 21

BAB V. ANALISIS DATA ………………………………………… 24

BAB VI. PENUTUP …………………………………………… 27

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………… 29

laporan praktikum sinar x

http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html

http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html



BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Percobaan yang dilakukan Lenard menghasilkan sinar katoda di dalam udara bebas dan hydrogen,

dari hasil tersebut Rontgen mengembangkan untuk penemuan sinar-X, pengamatan yang dilakukan pertama

kali oleh Rontgen mengenai sinar-X saat mengamati nyala hijau pada tabung Crookes di Laboratorium

Universitas Wurzburg, selanjutanya rontgen mencoba menutup tabung dengan kertas hitam agar tidak ada

cahaya yang dapat lewat. Namun , masih ada sesutau yang lewat, ia menyimpulkan bahwa peristiwa tersebut

merupakan sinar-sinar yang tidak tampak. Saat sumber listrik dinyalakan untuk penelitian sinar katoda,

didapatkan sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platinocyanida. Jika sumber listrik

dipadamkan, cahaya pendar menghilang. Cahaya yang berpendar itulah yang dinamakan sinar-X atau sinar

rontgen.

Nyala hijau yang terlihat pada tabung Crookes adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh

dinding kaca tabung ketika elektron menabrak dinding itu, akibat terjadinya pelucutan listrik melalui gas

masih tersisa di dalam tabung. Pada saat bersamaan elektron itu merangsang atom pada kaca untuk

mengeluarkan gelombang elektromagnetik yang sangat pendek yaitu ~1 dan kecepatan yang sangat tinggi.

Jadi sinar X dapat dihasilkan apabila elektron menumbuk atom dengan kecepatan tinggi.

Dari penemuannya Rontgen lebih memusatkan perhatinnya pada penyelidikan sinar X,Rontgen mendapatkan

bahwa jika bahan yang tidak tembus oleh cahaya, ditempatkan di antara tabung dan layar pendar maka

intensitas perpendaran layar itu berkurang tapi tidak hilang sama sekali. Kemudian Rontgen membuat

kesimpulan sifat-sifat dari sinar X yaitu :

1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda

2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengn kuadrat jarak

antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi meskipun dijauhkan sekitar 2 m,

cahaya masih terdeteksi

3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hamper seluruhnya terserap oleh timbale

setebal 1,5 mm

4. Pelat fotografi sensitive terhadap sinar-X

5. Lintasan sinar-X tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet, membuktikan sinar-X berbeda

dengan sinar katoda.

Sinar X merupakan radiasi pengion,artinya, sinar ini mengionisasi udara atau gas yang dilewatinya.

Detektor sinar X yang paling sederhana terdiri atas ruang ionisasi yang berisi suatu gas. Apabila atom-atom

gas ini terionisasi oleh sinar X yang menembus dinding ruang ionisasi ini, maka dua elektroda dalam ruang ini

akan mengumpulkan ion-ion tersebut dari dalam ruang. Perangkat ruang ionisasi dan elektrometer

dipergunakan untuk menentukan intensitas sinar X.Untuk menentukan panjang gelombang sinar X maka



dibahas difraksi sinar X oleh kisi suatu kristal.

Kristal dibentuk oleh ion-ion, atom-atom dan molekul-molekul yang kemudian tersusun menjadi

pola tiga dimensional yang teratur dan terulang. Jenis kristal mempunyai keteraturan dengan jangkauan yang

panjang dalam susunan partikel pembangunnya. Sedangkan amorf strukturnya memiliki keteraturan dengan

jangkauan yang pendek.

Salah satu cara yang digunakan untuk mengetahui keteraturan atom atau molekul adalah dengan

menggunakan difraksi sinar-x. Sinar-x merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang

yang pendek. Akibat adanya radiasi elektromagnet yang diarahkan pada kristal akan memberikan efek

interferensi. Interferensi pada kondisi tertentu yaitu jika arah bidang kristal terhadap berkas sinar-x (θ)

memenuhi persamaan Bargg, akan mengalami penguatan. Prinsip ini digunakan untuk mengetahui struktur

dari kristal

Ditemukannya sinar-X memberikan kemudahan untuk radiodiagnosa, sinar-X mampu membedakan

kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia.proses pembuatan gambar anatomi tubuh manusia

dengan sinar-X dilakukan pada permukaan film fotografi. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan

intesitas sinar-X yang mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X terhadap

tubuh manusia.daya serap tubuh manusia bergantung pada kandungan unsur yang ada di dalam organ.

Unsure Ca yang berada di dalam tubuh manusia adalah salah satu yang memiliki kemampuan menyerap

paling tinggi terhadap sinar-X. oleh karena itu hasil bayangan gambar sinar-X di permukaan film terhadap

tulang lebih jelas daripada hasil penyerapan sinar-X terhadap paru-paru atau jaringan lunak pada

umumnya.

B. Tujuan Percobaan

1. Menentukan karakteristik dari sinar x

2. Menentukan intesitas radiasi sinar x

3. Menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr

4. Menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr

5. Menentukan bentuk dari kristal KBr

6. Mengetahui fungsi dari difraksi sinar x

7. Menggunakan rumus Bragg dalam menentukan parameter kisi

C. Identifikasi Masalah

1. Bagaimanakah karakteristik sinar x ?

2. Bagaimana menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr ?

3. Bagaimana menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr ?

4. Bentuk apa yang dihasilkan dari kristal KBr?

5. Apakah fungsi dari difraksi sinar x ?

D. Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah yang dikaji pada laporan ini hanya menentukan parameter kisi, jarak antar atom dan

bentuk yang dihasilkan dari kristal KBr.

E. Perumusan Masalah

1. Bagaimana menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr ?

2. Bagaimana menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr ?



3. Bentuk apa yang dihasilkan dari kristal KBr ?

F. Manfaat Hasil Penelitian

Dapat memberi pengetahuan tentang bagaimana menentukan parameter kisi, jarak antar atom dan

bentuk yang dihasilkan dari kristal KBr.

BAB II

LANDASAN TEORI

Sinar-X adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sekitar 0.2 sampai 2.5 Å (

pannjang gelombang cahaya tampak adalah sekitar 6000 Å). Sinar ini dihasilkan dari penembakan logam

dengan elektron berenergi tinggi. Elektron itu mengalami perlambatan saat masuk ke dalam logam dan

menyebabkan elektron pada kulit atom logam tersebut terpental membentuk kekosongan. Elektron dengan

energy yang lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan memancarkan kelebihan energinya sebagai foton

sinar-X. Teori tentang difraksi sinar-X dikemukakan pertama kali oleh Von Laue dan dikembangkan lebih

lanjut oleh W. H. Bragg. Sifat-sifat sinar-X yang dihasilkan sangat tergantung dari tegangan dan arus dari

tabung, makin tinggi tegangannya makin besar daya tembus yang dihasilkan dari sinar-X yang dihasilkan.

Spectrum sinar-X yang dihasilkan mampu mempunyai intensitas, dimana spectra dengan intensitas melonjak

yang diberi tanda Ka dan Kb dinamakan radiasi monokromatik atau radiasi karakteristik. Sinar-X yang

dihasilkan dengan tegangan rendah biasanya tidak mempunya radiasi karakteristik dan disebut radiasi putih.

Jika suatu kristal terdiri dari atom-atom yang tersusun secara teratur dan periodik dalam ruang dan

jarak antar atom hampir sama dengan panjang gelombang sinar-X, maka kristal tersebut dapat berfungsi

sebagai kisi-kisi yang menghamburkan cahaya. Dengan konsep ini dan mengingat bahwa sinar-X mempunyai

panjangn gelombang yang mendekati jarak antar atom, maka difraksi dapat terjadi kalau kristal dikenai oleh

sinar-X. berkas sinar-X yang dihamburkan tersebut ada yang saling menghilangkan karena fasenya berbeda

dan ada juga yang saling menguatkan karena fasenya sama. Berkas sinar-X yang saling menguatkan inilah

yang disebut sebagai berkas difraksi.

Difraksi Sinar-X merupakan teknik yang digunakan dalam karakteristik material untuk mendapatkan

informasi tentang ukuran atom dari material kristal maupun nonkristal. Difraksi tergantung pada struktur



kristal dan panjang gelombangnya. Jika panjang gelombang jauh lebih besar dari pada ukuran atom atau

konstanta kisi kristal maka tidak akan terjadi peristiwa difraksi karena sinar akan dipantulkan sedangkan jika

panjang gelombangnya mendekati atau lebih kecil dari ukuran atom atau kristal maka akan terjadi peristiwa

difraksi. Ukuran atom dalam orde adalah angstrom (Å) maka supaya terjadi peristiwa difraksi maka panjang

gelombang dari sinar yang melalui kristal harus dalam orde angstrom (Å).Difraksi sinar-X terjadi pada

hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalamsebuah kisi periodik. Hamburan monokromatis sinar-X

dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X untuk

mempelajari kisi kristal adalah berdasar persamaan Bragg

nl = 2d sin q dimana n = 1,2,3… (1)

Dengan l adalah anjang gelombang sinar x yang digunakan

d adalah jarak antara dua bidang kisi

q adalah sudut antara sinar dating dengan bidang normal

n adalah bilanganbulat atau orde pembiasan

Ketika sinar X monokromatik datang pada permukaan kristal, sinar tersebut akan dipantulkan. Akan

tetapi pemantulan terjadi hanya ketika sudut datang mempunyai harga tertentu. Besarnya sudut datang

tersebut tergantung dari panjang gelombang dan konstanta kisi kristal. Sehingga peristiwa tersebut dapat

digunakan sebagi salah satu model untuk menjelaskan pemantulan dan interferensi. Model tersebut

ditunjukkan dalam gambar difraksi, ketika kristal digambarkan sebagai bidang parallel sesuai dengan bidang

orientasi atomnya . Sinar datang dipantulkan sebagian pada masing-masing bidangnya, dimana bidang

tersebut berfungsi seolah-olah sebagai cermin, dan pantulan sinar-sinar kemudian terkumpul pada

detector.Karena kumpulan pantulan sinar-sinar tersebut merupakan sinar-sinar yang koherendan ada selisih

lintasan dari masing-masing pantulan bidang kristal makan akan terjadi peristiwa interferensi ketika diterima

oleh detector.

Interferensi konstruktif terjadi jika selisih lintasan antara dua sinar berturutan merupakan kelipatan

dari panjang gelombangnya (λ). Berdasarkan gambar tersebut jarak selisih lintasan sinar pantul 1 dan 2

adalah

Gambar 1

Dengan d merupakan jarak antara 2 bidang pantul yang berdekatan dan θ sudut antara sinar dating dan

bidang pantul. Subtitusi persamaan 2.2 dalam persamaan 2.1 didapatkan



Sehingga interferensi konstruktif terjadi jika

Dengan n= 1,2,3,…. Berturut-turut menunjukkan orde pertama, ke dua, ke tiga dan seterusnya. Persamaan

(2.4) pada umumnya disebut sebagai hukum bragg untuk memepelajari struktur kristal

Jika panjang gelombang sinar x (λ) dapat ditentukan dari macam target tabung generator sinar-x dan θ

dapat diukur dari persobaan (sudut θ merupakan setengah sudut antara sinar dating dan sinar difraksi).

Menurut persamaan 2.4 peristiwa difraksi terjasi apabila λ>2d, sehingga untuk gelombang optic tidak dapat

digunakan.

Produksi dan absorpsi sinar-X

Pemanfaatan metode difraksi memegang peran yang sangat penting untuk analisis padatan kristalin.

Selain untuk meneliti ciri utama struktur, seperti parameter kisi dan tipe struktur, juga dimanfaatkan untuk

mengetahui rincian lain seperti susunan berbagai jenis atom dalam kristal, kehadiran cacat, orientasi, ukuran

subbutir dan butir dan kerapatan presipitat.

Sinar-X adalah suatu radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 nm yang lebih pendek

dibandingkan dengan gelombang cahaya 400-800 nm. Apabila logam ditembak dengan elektron cepat

dalam tabung vakum maka dihasilkan sinar-X. radiasi yang dipancarkan, seperti gambar berikut

Dapat dipisahkan menjadi dua komponen spektrum kontinu dengan rentang panjang gelombang yang lebar

dan spectrum garis superimpose sesuai karakteristik logam yang ditembak. Energy radiasi putih yaitu sebutan

untuk spectrum kontinu, meningkat dengan bertambahnya nomor atomic target sebanding dengan kuadrat

tegangan, sedangkan radiasi karakteristik hanya terjadi apabila tegangan kritis dilampaui. Radiasi

karakteristik terjadi apabila elektron yang terakselarasi mempunyai cukup energy untuk mengeluarkan satu

elektron dari dalam kulitnya (seperti level 1s). Level 1s yang kosong kemudian diisi oleh oleh elektron lain

yang berasal dari level energy yang lebih tinggi, dan sewaktu transisi terjadi emisi radiasi sinar-X. apabila

eektron berasal dari kulit berdekatan, radiasi emisi disebut radiasi ka karena kekosongan pada kulit k

pertama n = 1 diisi oleh elektron yang berasal dari kulit L kedua dan panjang gelombangnya dapat diketahui

dari persamaan

hυ = EL – EK

Akan tetapi, apabila kekosongan kulit K diisi elktron yang berasal dari kulit M maka terjadi emisi radiasi

Kb . Gambar diatas memperlihatkan bahwa sesungguhnya, eksitasi yang satu tidak dapat terjadi tanpa

eksitasi lainnya dan karakteristik radiasi K yang berasal dari target tembaga secara rinci terdiri dari double

Ka yang kuat dan garis Kb yang lebih lemah.

Ketika mengenai specimen, berkas sinar-X kehilangan intensitas sesuai persamaan

I = Io exp (-mx)

Dengan Io dan I masing-masing adalah nilai intensitas awal dan akhir, m adalah konstanta yang disebut

koefisien absorpsi linear yuang bergantung pada panjang gelombang sinar-X dan jenis material pengabsorbsi



dan x adalah tebal specimen. Persamaan absorbsi ini merupakan dasar dari radiografi, karena rongga retak

atau cacat sejenisnya mempunyai nilai -m yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan logam sempurna.

Cacat seperti ini dapat di deteksi karena terekamnya perbedaan intensitas pada film fotografi yang diletakkan

di belakang objek yang terkena radiasi sinar-X. Variasi koefesien absorpsi masssa yaitu koefisien absorpsi

linear dibagi kerapatan, m/r dengan panjang gelombang yang digunakan.

Difraksi sinar-X oleh kristal

Gejala interferensi dan difraksi merupakan hal umum di bidang cahaya. Percobaan fisika dasar

standar untuk menentukan jarak antar kisi, dilakukan dengan menggunakan sudut berkas difraksi dari cahaya

yang diketahui panjang gelombangnya. Persyaratan yang harus dipenuhi adalah

Kisi-kisi bersifat periodic

Panjang gelombang cahaya mempunyai orde yang sama dengan jarak kisi-kisi yang akan ditentukan.

Percobaan ini secara langsung dapat dikaitkan dengan penerapan sinar-X untuk menentukan jarak kisi

dan jarak antar atom kristal, karena keduanya berdimensi sekitar 0,1 – 0,4 nm. Pembahasan difraksi kristal

dengan difraksi kisi-kisi tiga dimensional cukup rumit, tetapi Bragg menyederhanakannya dengan

menunjukkan bahwa difraksi ekivalen dengan pemantulan simetris oleh berbagai bidang kristal. Gambar 1

memperlihatkan berkas sinar-X dengan panjang gelombang l yang jatuh dengan sudut q pada set bidang

kristal dengan jarak d.

Berkas yang dipantulkan dengan sudut q bersifat rill, apabila berkas dari bidang berikutnya saling

memperkuat. Agar dipenuhi, jarak tambahan yang harus ditempuh oleh berkas yang dipantulkan oleh tiap

bidang berikutnya harus sama dengan bilangan bulat dikalikan dengan panjang gelombang. Arah berkas yang

dipantulkan semata-mata ditentukan oleh geometri kisi yang bergantung paada orientasi dan jarak bidang

kristal. Apabila kristal memiliki simetri kubik dengan ukuran struktur sel a maka sudut difraksi berkas dari

bidang kristal (hkl) dapat dihitung dengan mudah dari hubungan jarak interplanar

Dimana N adalah bilangan refleksi atau bilangan garis

Sudut pantul bidang dalam kristal yang memantulkan berkas sinar-X dengan panjang gelombang l

dapat dihitung dengan memasukkan nilai d terkait dalam persamaan Bragg. Untuk memastikan hokum Bragg

terpenuhi dan dipantulkan dari berbagai bidang kristal dapat terjadi perlu ditetapkan rentang unutk nilai q

atau l. Beragamnya cara untuk melaksanakan standar difraksi sinar-X yaitu metode Laue dan metode

serbuk

Metode Laue

Pada metode Laue, kristal tunggal stasioner disinari berkas radiasi putih. Karena specimen

merupakan kristal runggal dengan posisi tetap dan agar semua bidang kristal memenuhi hokum Bragg maka

variable yang berubahdisini adalah panjang gelombang dari berkas yang memiliki rentang gelombang tertentu.

Jadi setiap bidang kristal bersesuaian dengan l tertentu yang berasal dari spectrum putih sehingga



menghasilkan refleksi Bragg. Radiasi berasal dari logam yang mempunyai nomor atomik tinggi (tungsten),

tetapi hamper semua bentuk radiasi putih dapat dipakai. Gambar dibawah baik fotografi transmisi atau

fotografi refleksi balik dapat diterapkan. Pada transmisi fotografi, pola titik yang diperoleh berbentuk ellips

atau hiperbola semua titik pada ellips atau hiperbola merupakan refleksi dari satu zona, sehingga pada pola

Laue daapt dijadikan simetri kristal

Masalah utama dalam metoda difraksi sinar X ini adalah bagaimana menghubungkan pola spot yang

diperoleh dengan posisi ion atau atom dalam unit sel. Memang dari jarak antar spot, kita dapat mengetahui

dimensi unit sel, tetapi letak atom atau ion dalan unit sel sangat sulit ditentukan . Salah satu cara untuk

mengatasi hal diatas adalah dengan jalan mula-mula kita menduga struktur molekul dan kemudian

memperkirakan difraksi sinar X yang mungkin diperoleh

Difraksi sinar X yang kita perkirakan kemudian kita bandingkan dengan hasil percobaan. Adanya

perbedaan antara pola difraksi hasil perkiraan dan hasil percobaan menunjukkan struktur molekul yang kita

perkirakan masih salah dengan membandingkan kedua pola difraksi, kita dapat membuat perbaikan-

perbaikan sehingga hasilnya diperoleh struktur molekul yang tepat, tetapi dalam beberapa kasus, misalnya

apabila jumlah atom dalam unit sel sangat banyak, metode diatas menjadi tidak parktis lagi. Dalam kasus

seperti ini biasanya posisi atom atau ion ditentukan berdasarkan intensitas relatif dari spot yang dihasilkan.

Metode Serbuk

Metode serbuk yang dikembangkan secara terpisah oleh Debye dan Scherrer, mungkin merupakan

teknik sinar-X yang paling bermanfaat. Pada metode ini digunakan radiasi monokromatik dan specimen

serbuk halus atau kawat polikristalin berbutir halus. Sudut q merupakan variable dan kumpulan kristal

dengan orientasi acak mengandung cukup banyak partikel dengan orientasi bidang sedemikian rupa sehingga

terjadi refleksi dan terbentuklah pola serbuk hasil superimpose pola kristal yang berputar.

Sudut antara berkas sinar-X langsung dan berkas refleksi adalah 2q, sehingga setiap set bidang

kristal menghasilkan kerucut berkas refleksi dengan setengah sudut 2q, dengan q adalah sudut Bragg untuk

set bidang refleksi yang menghasilkan kerucut. Jadi apabila film dipasang diseputar specimen seperti pada

gambar terbentuk kerucut terdifraksi berurutan terdiri dari berkas yang berasal dari ratusan butir. Kerucut

tersebut memotong film dan membentuk kurva konsentris di seputar lubang masuk dan keluar. Beberapa

contoh pola material bcc dan fcc, untuk berbagai tujuan tertentu,pola garis difraksi hasil metode serbuk harus

diukur dengan teliti tetapi dengan inspeksi saja dapat diperoleh informasi yang memadai.

Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel kristal, maka bidang



kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang sama dengan jarak antar kisi dalam

kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah

puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan

yang dihasilkannya. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki

orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi. Puncak-puncak yang didapatkan dari data pengukuran ini

kemudian dicocokkan dengan standar difraksi sinar-X untuk hampir semua jenis material. Standar ini disebut

JCPDS.

Ada dua faktor yang perlu di ingat

Sinar datang, bidang normal terhadap bidang difraksi dan berkas difraksi selalu sebidang

Sudut antara berkas sinar difraksi dan berkas sinar transmisi adalah 2q. Sudut 2q inilah yan diukur pada

percobaan difraksi, bukan q

Metode difraksi sinar X digunakan untuk mengetahui struktur dari lapisan tipis yang terbentuk.

Sampel diletakkan pada sampel holder difraktometer sinar X. Proses difraksi sinar X dimulai dengan

menyalakan difraktometer sehingga diperoleh hasil difraksi berupa difraktogram yang menyatakan hubungan

antara sudut difraksi 2θ dengan intensitas sinar X yang dipantulkan. Untuk difraktometer sinar X, sinar X

terpancar dari tabung sinar X. Sinar X didifraksikan dari sampel yang konvergen yang diterima slit dalam

posisi simetris dengan respon ke fokussinar X. Sinar X ini ditangkap oleh detektor sintilator dan diubah

menjadi sinyallistrik. Sinyal tersebut, setelah dieliminasi komponen noisenya, dihitung sebagaianalisa pulsa

tinggi. Teknik difraksi sinar x juga digunakan untuk menentukan ukuran kristal, regangan kisi, komposisi

kimia dan keadaan lain yang memiliki orde yang sama.

Skema Tabung Sinar X

Sinar X dihasilkan dari tumbukan antara elektron kecepatan tinggi dengan

logam target. Dari prinsip dasar ini, maka alat untuk menghasilkan sinar X harus

terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :

a. Sumber elektron (katoda)

b. Tegangan tinggi untuk mempercepat elektron

c. Logam target (anoda)

Ketiga komponen tersebut merupakan komponen utama suatu tabung sinar X. Skema tabung sinar X dapat

dilihat pada Gambar

KOMPONEN DALAM XRD

Komponen XRD ada 2 macam yaitu:

1. Slit dan film

2. Monokromator

Sinar-X dihasilkan di suatu tabung sinar katode dengan pemanasan kawat pijar untuk menghasilkan

elektron-elektron, kemudian electron-elektron tersebut dipercepat terhadap suatu target dengan memberikan

suatu voltase, dan menembak target dengan elektron. Ketika elektron-elektron mempunyai energi yang

cukup untuk mengeluarkan elektron-elektron dalam target, karakteristik spektrum sinar-X dihasilkan.



Spektrum ini terdiri atas beberapa komponen-komponen, yang paling umum adalah Kα dan Kβ. Ka berisi,

pada sebagian, dari Kα1 dan Kα2. Kα1 mempunyai panjang gelombang sedikit lebih pendek dan dua kali

lebih intensitas dari Kα2. Panjang gelombang yang spesifik merupakan karakteristik dari bahan target (Cu,

Fe, Mo, Cr). Disaring, oleh kertas perak atau kristal monochrometers, yang akan menghasilkan sinar-X

monokromatik yang diperlukan untuk difraksi. Tembaga adalah bahan sasaran yang paling umum untuk

diffraction kristal tunggal, dengan radiasi Cu Kα =1.54Å. Sinar-X ini bersifat collimated dan mengarahkan ke

sampel. Saat sampel dan detektor diputar, intensitas Sinar X pantul itu direkam. Ketika geometri dari

peristiwa sinar-X tersebut memenuhi persamaan Bragg, interferens konstruktif terjadi dan suatu puncak di

dalam intensitas terjadi. Detektor akan merekam dan memproses isyarat penyinaran ini dan mengkonversi

isyarat itu menjadi suatu arus yang akan dikeluarkan pada printer atau layar komputer.

PROSEDUR DIFRAKSI SINAR X

Percobaan dengan menggunakan difraksi sinar X kebanyakan terbatas pada zat padat saja. Hasil

yang paling baik akan diperoleh apabila digunakan satu kristal tunggal. Tetapi, percobaan difraksi sinar ini

dapat pula dilakukan dengan menggunakan padatan dalam bentuk serbuk yang sebenarnya terdiri dari

kristal- kristal yang sangat kecil. Atau dapat juga menggunakan padatan dalam bentuk kumparan yang biasa

digunakan untuk menentukan struktur molekul yang mempunyai ukuran yang sangat besar, seperti DNA,

protein, dan sebagainya.

Bahan yang berbentuk kristal

terdiri atas atom yang tersusun

secara periodik. Susunan periodik selanjutnya dikenal sebagai struktur kristal. Sistem kristal dikelompokkan

dalam 7 sistem (Krane, 1992). Sistem kristal tersebut adalah triklinik, monoclinik, ortorombik, tetragonal,

heksagonal, rombohendral dan kubik. Sistem kubik jarak antara atom penyusun dalam unit sel sama

panjangnya. Bentuk unit sel kristal kubus diperlihatkan pada gambar

(a) Unit sistem kubus a = b = c

(b) Unit sel lain lain yang sama dan berdekatan

Sistem Pola rasio (s)

Simple1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,

...

BCC 2, 4, 8, 11, 12, 16, ...

FCC 3, 4, 8, 11, 12, 16, ...

Intan 3, 8, 11, 16, ...

Ketika sinar X menumbuk kristal, sebenarnya elektron yang terdapat di sekeliling atom atau ionlah

yang menyebabkan terjadinya pemantulan. Makin banyak jumlah elektron yang terdapat disekeliling atom

pada suatu bidang, makin besar intensitas pemantuklan yang disebabkan oleh bidang tersebut dan akan

mengakibatkan makin jelasnya spot yang terekam dalam film. Dengan menggunakan metode sintesis fourier,



scan0006.jpg

kita dapat menghubungkan intensitas spot dengan kepekatan distribusi elektron dalam unit sel. Dengan

mengamati kepekatan dalam unit sel, kita dapat menduga letak atom dalam unit sel tersebut. Atom akan

terletak pada daerah-daerah yang mempunyai kepekatan distribusi elektron maksimum. Dengan

menggunakan metode difraksi sinar X, struktur molekul yang sangat kompleks dapat ditentukan. Misalnya

struktur DNA yang sangat kompleks dapat ditentukan dengan metode sinar X seperti yang telah dilakukan

oleh Crick, Wilkins dan Watson

BAB III

METODOLOGI EKSPERIMEN

A. Alat dan Bahan

1. Unit sinar x, dengan perekam keluaran

2. Tabung penghitung, tipe a

3. Penghitung Geiger-Muller

4. Perlengkapan penyerapan sinar x

5. Kabel penyaring 300 nm

B. Cara Kerja

1. Menghubungkan unit sinar X ke sumber tegangan

2. Mengatur tegangan sebesar 15 kv



2q intensitas 2q intensitas 2q intensitas 2q intensitas

0 4876 23 303 46 39 69 28

1 4151 24 416 47 54 70 40

2 3866 25 676 48 62 71 21

3 9999 26 389 49 58 72 20

4 602 27 482 50 68 73 29

5 336 28 739 51 118 74 29

6 222 29 286 52 67 75 19

7 67 30 67 53 74 76 26

8 46 31 64 54 103 77 48

3. Mengukur intensitas yang didapat dari hasil percobaan dimulai dari 0o sampai 90o

4. Cara menentukan intensitasnya adalah setiap perubahan sudut, penghitung intensitas harus direset terlebih

dahulu

4. Menentukan sudut-sudut yang mana saja yang mengalami kenaikan secara drastis

5. Sudut-sudut yang mengalami kenaikan secara drastis di ukur lagi intensitasnya dengan tegangan 20 kv dan

25 kv

C. Metode Penelitian

Metode yang digunakan adalah metode eksperimen. Metode eksperimen adalah metode yang

digunakan oleh penyelidik terhadap objeknya dengan cara melakukan eksperimen. Metode eksperimen

digunakan untuk menemukan kebenaran atas pendapat orang lain atau teori yang sudah terbukti sebelumnya.

Dalam praktikum ini praktikan mencari intensitas dari sinar x yang dengan sudut sebagai ketentuannya.

D. Tujuan Operasional Penelitian

1. Menentukan intesitas radiasi sinar x


3. Menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr


F. Tempat dan Waktu Penelitian

Hari/tanggal : Kamis, 11 November 2010

Waktu : 10.00 - selesai

Tempat : Laboratorium Fisika, FMIPA Universitas Negeri Jakarta

H. Teknik Analisa Data

perhitungan yang digunakan sinar x adalah rumus hukum Bragg yang akan menghasilkan nilai

parameter kisi dan jarak antar atom. Untuk kesalahan relatifnya digunakan metode sesatan, setelah itu

melukan analisis yang dibantu dari landasan teori serta hasil dari perhitungan. Kemudian membuat kesimpulan

dan analisis kesalahan

BAB IV

TABEL DATA DAN PENGOLAHAN

A. Tabel Data

Untuk V=15 kv

Untuk V = 20

kv

Untuk V= 25

kv



9 33 32 48 55 94 78 13

10 34 33 61 56 208 79 32

11 31 34 67 57 256 80 26

12 38 35 46 58 95 81 26

13 40 36 58 59 38 82 24

14 78 37 79 60 29 83 25

15 88 38 50 61 31 84 19

16 139 39 82 62 39 85 14

17 233 40 49 63 35 86 27

18 251 41 55 64 34 87 24

19 249 42 53 65 43 88 28

20 261 43 59 66 27 89 43

21 273 44 51 67 36 90 85

22 293 45 51 68 28

2q intensitas

25 2708

28 3029

51 548

57 1330

90 606

2q intensitas

25 1636

28 1784

51 307

57 803

90 308

B. Pengolahan

Data

1. Mencari nilai

aproximasi

dengan rumus

S aprox =

puncak 2q q Sin2q S aprox S (indeks miller)

1 25 12.5 0.04684 1 1

2 28 14 0.05852 1.249 1

3 51 25.5 0.18533 3.95 4

4 57 28.5 0.22768 4.86 5

5 90 45 0.5 10.67 11

2. Mencari nilai parameter kisi (a) dengan rumus

Dimana : a = nilai parameter kisi kristal (m)

l = panjang gelombang sinar-X CuKa (1.54 x 10-10 m)

h, k, l = indeks miller

untuk kesalahan relatif digunakan metode sesatan seperti



2q a (m) a2 (10-20 m)

25 3.55 x 10-10 12.6025

28 3.18 x 10-10 10.1124

51 3.57 x 10-10 12.7449

57 3.608 x 10-10 13.01766

90 3.611 x 10-10 13.03932

jumlah 17.519 x 10-10 61.516785

Rata-rata 3.5038 x 10-10

2q d hkl (10-10 m) d2hkl (10-20 m)

25 3.55 12.6025

28 3.18 10.1124

51 1.785 3.186225

57 1.613 2.601769

90 1.088 1.183744

jumlah 11.216 29.68664

Rata-rata 2.2432 5.937328

Ksr = Δa x 100 %

a rata-rata

= 0.07568 x 100%

3,5038

= 2,27 %

3. Mencari jarak antar atom dalam kristal

dengan rumus

Dimana : d = jarak antar bidang

a = parameter kisi

h,k,l = indeks miller

untuk kesalahan relatif digunakan metode sesatan seperti

Ksr = Δdhkl x 100 %

d rata-rata

=0.4757 x 100%

2.2432

=21.2%

BAB V

ANALISA DATA

Tujuan dari percobaan difraksi sinar x adalah


2. Menentukan jarak rata-rata antar atom yang berdekatan (dhkl) dari kristal KBr


Terjadinya difraksi tergantung pada struktur kristal dan panjang gelombangnya. Jika panjang

gelombang jauh lebih besar dari pada ukuran atom atau konstanta kisi kristal maka tidak akan terjadi

peristiwa difraksi karena sinar akan dipantulkan sedangkan jika panjang gelombangnya mendekati atau lebih

kecil dari ukuran atom atau kristal maka akan terjadi peristiwa difraksi.

Hal pertama yang dilakukan dari percobaan penyerapan sinar x adalah menentukan intensitas dimulai



dari sudut 0o sampai 90o dengan menggunakan tegangan 15 kv dan radiasi CuKa yang memiliki panjang

gelombang 1.54 Å, dimana panjang gelombang CuKa memiliki orde yang sama dengan jarak antar atom

sehingga dapat digunakan sebagai sumber difraksi kristal, setelah itu diperoleh sudut-sudut puncak dengan

intensitas yang mengalami kenaikan secara drastis. Pada percobaan pertama sudut-sudut puncak yang

diperoleh yaitu 25o, 28o, 51o, 57o, 90o.

Puncak-puncak tersebut dinamakan sinar-X karakteristik yang terbentuk melalui proses perpindahan

elektron atom dari energy yang lebih tinggi menuju energy yang lebih rendah. Sinar-X yang terbentuk melalui

proses ini memliki energy yang sama dengan selisih antara kedua tingkat energy elektron tersebut. Dari

kelima titik pucak, intensitas yang paling tinggi berada pada sudut 28o untuk 2q. Kenapa sudut yang dipakai

adalah 2q karena yang digunakan adalah sudut antara berkas sinar difraksi dan berkas sinar transmisi,

percobaan ini menggunakan hukum bragg dalam menentukan sudutnya.

Pada percobaan kedua sudut-sudut puncak yang diperoleh dihitung lagi intensitasnya dengan

tegangan 25 kv dan 20 kv.

2qintensitas

V = 15 kv V = 20 kv V = 25 kv

25 676 1636 2708

28 739 1784 3029

51 118 307 548

57 256 803 1330

90 85 308 606

Ternyata semakain bertambahnya tegangan, intensitas yang dihasilkan semakin besar. Hal ini

disebabkan elektron yang bertumbukkan yang sangat sering dengan target, meningkatkan intensita. Sifat-sifat

sinar-X yang dihasilkan sangat tergantung dari tegangan dan arus dari tabung, semakin tinggi tegangannya

makin besar daya tembus yang dihasilkan dari sinar-X dan spectrum sinar-X yang dihasilkan akan memiliki

intensitas. Sinar-X yang dihasilkan dengan tegangan rendah biasanya tidak mempunya intensitas hal ini biasa

disebut radiasi putih.

Dari data yang didapat yaitu 2q dan intensitas kita dapat mencari s aproximasi atau indeks

miller (s), parameter kisi dan jarak antar atom pada kristal KBr dengan menggunakan rumus

S aprox =

Dari pengolahan data perbandingan indeks miller (s) yang didapat adalah 1:1:4:5:11 berarti sistem

pola rasio dari KBr menurut hasil percobaan berbentuk simple kubik sama seperti teori karena kristal KBr

mirip dengan NaCl

Niai parameter kisi KBr menurut percobaan adalah 350 pm sedangkan menurut teori nilai parameter

kisi KBr adalah 329 pm



Percobaan Teori

350 pm 329 pm

Jarak rata-rata antar atom dalam kristal dari hasil percobaan adalah 2.2432 Å menurut literatur 3 Å.

Berdasarkan referensi dapat diketahui bahwa penyerapan sinar-X oleh suatu bahan tergantung pada 3 faktor

:

Panjang gelombang sinar

Jika kv rendah, maka akan dihasilkan panjang gelombang sinar-X yang semakin panjang dan sebaliknya jika

kv tinggi maka panjang gelombang sinar akan semakin pendek

Susuna objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X

Penyerapan sinar-X tergantung oleh suatu susunan objek yang dilaluinya, sedangkan susunan objek

tergantung pada nomor atom unsure, misalnya nomor atom aluminium lebih rendah dari tembaga. Ternyata

penyerapan sinar-X aluminium lebih rendah dari penyerapan sinar-X tembaga.

Ketebalan dan kerapatan objek, semakin tebal bahan yang digunakan maka semakin banyak pula

penyerapan sinar-X

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa hasil eksperimen kurang sesuai dengan teori yang ada. Adanya

perbedaan hasil praktikum dengan teori disebabkan oleh beberapa kesalahn saaat mengambil data, yaitu

Kurang cermat dalam mengaplikasikan alat

Kurang teliti dalam menentukan sudu

BAB VI

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Intensitas yang paling tinggi pada percobaan ada pada sudut 28o untuk 2q

2. Sudut-sudut puncak yang diperoleh pada percobaan yaitu 25o, 28o, 51o, 57o, 90o

3. Semakin besar tegangan yang digunakan maka intensitas yang dihasilkan juga semakin besar

4. Indeks miller yang didapat pada percobaan adalah 1:1:4:5:11

5. Nilai parameter kisi KBr pada percobaan adalah 350 pm sedangkan pada teori 329 pm

6. Jarak rata-rata antar atom dalam kristal pada percobaan adalah 2,2432 Å

7. Struktur KBr pada percobaan adalah simple cubic

8. cara untuk melaksanakan standar difraksi sinar-X yaitu metode Laue dan metode serbuk

9. Difraksi Sinar-X merupakan teknik yang digunakan dalam karakteristik material untuk mendapatkan

informasi tentang ukuran atom dari material kristal maupun nonkristal

10. penyerapan sinar-X oleh suatu bahan tergantung pada 3 faktor :

a. Panjang gelombang sinar

b. Susuna objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X

c. Ketebalan dan kerapatan objek

11. Semakin sering elektron menumbuk target, maka intensitas yang dihasilkan bertambah

B. Manfaat Sinar X



1. Untuk mengetahui instrument pesawat yang mengalami kerusakan

2. Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf

3. Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanser. Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi

4. Menyiasati rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan dandang tekanan tinggi

5. Memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah

6. Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu

bahan hablur

7. Di lapangan kapal terbang, sinar-X lembut digunakan untuk memeriksa barang-barang dan beg

penumpang

C. Saran

Sebelum melakukan praktikum, praktikan seharusnya membaca literatur untuk menambah

pengetahuan dan mempermudah dalam melakukan praktikum serta menganalisis data.

DAFTAR PUSTAKA

Akhadi,Muklis. TEKNOLOGI PEMBANGKIT SINAR-X :DARI TABUNG SINAR KATODA KE

SPRING-8 DAN APS. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi:BATAN

Akuan,Abrianto. ANALISIS KRISTAL DAN MINERAL DENGAN DIFRAKSI SINAR X. Teknik

Metalurgi : UNJANI

Beiser, A. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.

http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/manfaat-sinar-x [http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/manfaat-

sinar-x]

http://tk.uns.ac.id/file/Kuliah/Kimia%20Fisika/Tugas%20I/XRD%20V.pdf

[http://tk.uns.ac.id/file/Kuliah/Kimia%20Fisika/Tugas%20I/XRD%20V.pdf]

Krane, K. 1992. Fisika Modern . Jakarta : UI

Riyanto. 2007. ANALISIS STRUKTUR KRISTAL MENGGUNAKAN DIFRAKSI SINAR X. Purwokerto

: Universitas Jendral Sudirman

Smallman.R.E. 2000. Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga

Tim Eksperimen Fisika Modern. 2010. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S1. Jakarta :

http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/manfaat-sinar-x

http://tk.uns.ac.id/file/Kuliah/Kimia%20Fisika/Tugas%20I/XRD%20V.pdf



Laboratorium Fisika Modern FMIPA UNJ

Diposkan 21st February 2011 oleh song of life

Label: kuliah, tugas

Masukkan komentar Anda...

Beri komentar sebagai: Google Account

Publikasikan

Pratinjau

0 Tambahkan komentar

http://www.blogger.com/profile/15850863078555529330

http://linnastory.blogspot.com/search/label/kuliah

http://linnastory.blogspot.com/search/label/tugas

Laporan Praktikum Sinar x _ Me and My Story

Documents

Transcript of Laporan Praktikum Sinar x _ Me and My Story