Pros/ding Pertemulln IlmJllh limu Pengetllhuan dan Teknolog/ Bahan '99Serpong, 19 -20 Oklober 1999 ISSN 1411-2213

PEMANFAATAN NEUTRON UNTUK KARAKTERISASI BAHAN

Abamd IkramPuslitbang Iptek Bahan -BAT AN

KawasanPUSPIPTEK-Serpong, Tangerang 15314

ABSTRAK

PEMANFAATAN NEUTRON UNTUK KARAKTERISASI BAHAN. Tuntutan akan bahan dengan sifat tertentumemerlukan metode karakterisasi yang tepat sampai tingkat atomik. Perkembangan teknik hamburan neutron telah sampai padapemanfaatannya di berbagai bidang penelitian termasuk ilmu bahan. Keberadaan RSG GAS di Serpong bersama beberapa peralatanhamburan neutron telah mendukung kegiatan penelitian BAT AN di bidang ilmu bahan. Makalah ini mengantarkan penjelasan dari

peralatan tersebut terutama yang berkaitan dengan difraksi neutron daD hamburan neutron sudut kecil yang dapat menunjangkegiatan penelitian di bidang polimer.

ABSTRACT

UTILIZATION OF NEUTRONS IN MATERIALS CHARACTERIZATION. Demand for materials with various

"attitudes" needs more accurate characterization. The development of neutron scattering techniques has brought various advantagesin utilizing them in wide range of areas of scientific research including materials science. The availability ofMPR-30 in Serpongtogether with its neutron scattering facilities has supported various BAT AN research in the field of materials science. This paperexplained briefly about those facilities especially the ones related to neutron diffraction and small angle neutron scattering whichcan be used for research in polymer science.

Kalil kunc/ : Neutron, Hamburan neutron, Difraksi Neutron

PENDAHULUAN

IImu bahan mengalami pertumbuhan yang sangatpesat dalam 30 tahun terakhir. Hal ini disebabkan karenameningkatnya tuntutan daD kebutuhan akan bahandengan sifat daDkarakteristik tertentu yang tidak dimilikioleh bahan baku daD dasar yang ada. Tuntutan tersebuttidak dapat dipenuhi hanya dengan mensintesa daDmemproses bahan baku atau bahan sekunder yang adadengan metoda yang sederhana. Desakan agar bahanyang terbentuk hamslah ramah terhadap lingkunganjugasangat tinggi. Sementara itu keterbatasan dukungan alamdalam penyediaan bahan baku juga tidak dapat diabaikan.Oleh karenanya modiflkasi bahan menjadi salah satujalankeluar yang cukup menjanjikan dan ini memacu kegiatanpenelitian daD pengembangan dalam bidang ilmu ballaD.

Modifikasi untuk mendapatkan bahan dengansifat makro yang diinginkan tidak dapat dilepaskan daripengetahuan tentang sifat dan karakterisitik mikro bahkanatomik dari bahan tersebut. Dengan sendirinya selainpemodelan daD simulasi, berbagai metoda karakterisasibahan menjadi penting untuk diketahui agar tidak terjadipemborosan akibat usaha modifikasi yang tidak terarahdaD hanya CObB-cobB.Dalam makalah ini dipaparkanteknik hamburanneutron yang dapat menunjang sistemkarakterisasi ballaD daDketersediaannya di BATAN.

NEUTRON

KetikaneutronditemukanolehChadwick(Inggris)pada tahun 1932, penelitian dalam beberapa tahunberikutnya lebih diarahkan pada pemahaman terhadapneutron itu sendiri. Neutron yang merupakan partikelelementer memiliki muatan kurang dari 10-18e (muatanelektron) dengan massa sebesar 1,67 5x 10-27kg(-2000 kali massa elektron). Neutron yang berjari-jari1,5 fermi (10-15m) itu sangatlah kecil dibandingkandengan jari-jari awan elektron dari sebuah atom(-to-lOrn).

Tahun 1936, Mitchell daD Powers berhasilmengamati peristiwa difraksi neutron daDmeyakinkanbahwa neutron memiliki sifat gelombang sesuai denganprinsip de Broglie.Bam 12tahoo kemudian (1948) ShulldaDWollanberhasilmewujudkanteknik difraksineutronsetelahreaktornuklirmenjadikenyataan.Teknik difraksiini selanjutnya dikembangkan untuk penelitian strukturkristal sebagai komplemen dari teknik difraksi sinar-X.Neutron dalam moderator reaktor pada suhu kamar(neutron termal) memiliki spktrum energi mengikutidistribusi Maxwell. Intensitas maksimum dimiliki olehneutron dengan panjang gelombang 1,78angstrom yangtidak jauh berbeda dari panjang gelombang 'sinar-Xdengan sumberCu dari garis K-alfa(I,54 angstrom) [1].

Sejak dibangunnya reaktor nuklir pertama yang

Pemanfaatan Neutron untuk Karakterisasi Bahan (Abarrullkram)

merupakan somber neutron yang kuat, penggunaanteknik difraksi (dan juga hamburan) neutron untukstruktur kristal berkembang dengan pesatnya. Dalambeberapa dekade, teknik ini yang semula dikembangkandi bidang fisika, meluas ke berbagai bidang lain sepertikimia, biologi clanakhir-akhir ini juga di bidang ilmubahan clan metalurgi. Dengan teknik ini struktursuperkonduktor yang memiliki atom ringan (oksigen)berhasil ditentukan dengan lebih tepat, demikian puladengan struktur protein clanRNA.

Anggapanbahwa teknikhamburanneutronhanyacocok untuk penelitian dasar menjadi semakin pudarapalagi setelah penggunaannya dalam industri makinnyata clanmeluas. Seperti halnya mikroskopi elektron(SEM clanTEM), difraksi sinar-X, NMR, spektroskopiRamanclanInfra-merahyangsemula dikembangkanolehpara fisikawan di Universitas, lembaga Litbang clansekarang telah menjadi teknik standar dalam penelitianbahan, maka begitu pula teknik hamburan neutron sejaktahun 1980 telah matang untuk digunakan sebagai alatanalisisyang komplementerdengan teknik strandarnon-neutron.

s'

~.C.:::.,i~2~~IIJlo 'U 20H-t

r-Miol-......-.-.-

Gambar 1. Variasi amplitudo hamburan neutron dengannomor atom dibandingkan dengan sinar-X

Dalam beberapa hal penggunaan neutron untukpenelitianbahanseeingmemberikaninformasiyang tidakmungkin diperoleh dengan teknik lainnya. Hal inidisebabkankarena neutronmempunyai sifat-sifatkhususyang menguntungkan [2]. Beberapa dari sifat tersebutclankeuntungannya disajikan di bawah ini :

1. Bermuatan listrik netto nol sehingga neutron dapatmenembus jauh ke dalam bahan dengan sedikitsekali gangguan. Hal ini memberikan keuntungandalam penelitian bahan berbentuk bulk clanbesar.Selainitupercobaan in situdi dalamkriostat,tungku,medan magnet clan bejana tekanan tinggi dapatdilakukan,demikianpula"real-timeexperiment".

2. Dihamburkan oleh inti atom sehingga amplitudahamburannya tidak bergantung pada sudolhamburan tapi bervariasi dengan acak menurut inti(nomor atom) yang menghamburkannya (lihatgambar 1).Hal inisangatbergunadalampemanfaatanefek kontras, peka terhadap atom ringan clanatom

yang berdekatan dalam sistem periodik. Interaksineutron-inti ini juga peka terhadap substitusiisotopik sehingga dapat digunakan untukmemvariasi penampang hamburan clanmengidentifIkasi proses hamburan.

3. Neutrontermalmemilikipanjanggelombangberordeangstrom yang seukuran dengan jarak antar atomdalam bahan sehingga pemanfaatannya dalampenelitianbahanakanmemberikaninformasitentangstruktur atomik bahan tersebut.

4. Mempunyai spin 1/2 clan maIDen magnetik. Inisangat menguntungkan untuk menentukan strukturmagnetikdari sistem atom.

5. Neutron termalmemilikienergi sekitar70meV yangseukuran dengan perubahan energi neutron ketikaberinteraksi dengan eksitasi termal bahan. Denganhamburan in-elastik neutron dapat dilakukanpenelitian dinamika bahan. Selain itu, rendahnyaenergi neutron termal ini tidak akan merusak bahanyang diteliti.

Kelemahan dalam menerapkan teknik hamburanneutron ini terutama terletak pada rendahnya somberpenghasil neutron. Oleh karena itu untuk menerapkanteknikini diperlukansumberneutronyangkuat (misalnyareaktor dengan fluks neutron yang cukup tinggi) clantersedianyaperalatan berkas neutron dariberbagaijenis.Sumberneutronkuatyang ada saat inidapat dibagidalamsumber neutron pulsa clankontinu.

Somberneutronpulsa dapatberupareaktor nuklir(seperti di Rusia), LINAC (elektron) ataupun SpallationSources seperti yang ada di Los Alamos, Oxford clanlain-lain. Pada somber neutron pulsa yang terakhir ini,berkas neutron putih dihasilkan dari pecahnya inti beratsetelah ditumbuk oleh partikel elementer berkecepatantinggi. Berkas neutron putih yang singkat inidimanfaatkan secara maksimal dengan menggunakandetektor yang ditempatkan tetap pada suatu posisi sudolhamburan.

Somber neutron kontinu biasanya berupa sebuahreaktornuklir yang menghasilkan neutron dengan flukssebesar 1014n/cm2.dtk.Dalammemanfaatkanneutron ini,biasanya digunakan monokromator untuk memilihpanjang gelombangneutron clandetektor yang bergerakmenyapu suatu rentang sudol hamburan.

HAMBURAN NEUTRON DI PUSLIT-BANG IPTEKBAHAN

Pada umumnya teknik hamburan neutrondigunakan untuk penelitian struktur tingkat atom,termasuk struktur magnetik, ketidakteraturan (disorder)clan cacat bahan. Selain itu teknik ini juga digunakanuntuk penelitian dalam sistem molekul, gelas (termasukcairan),polimer,permukaanclanbiologi.

Sejak beroperasinya Reaktor Serba Guna GASiwabessy (RSG-GAS) di Serpong yang memproduksineutron termal terbukalah kesempatan untuk

23

Prosiding Pertemuan Ilm/ah limu Pengetahuan dan Teknologi Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

mengembangkan teknik hamburan neutron untukpenelitian ilmu bahan dan penggunaannya dalam industri.Reaktor jenis MTR ini menggunakan elemen bakar pelat

Ups-AI yang diperkaya dengan Um (::>20 %). Terasnyaterdiri dari 40 elemen bakar clan delapan batang kendali

yang menghasilkan fluks neutron di teras sebesar2.5 x 1014nlem2/detik, padadayamaksimum 30 MW. Adaenam tabling berkas yang dapat menyalurkan neutrondari teras reaktor, dua buah tangensial (S2clan S6) clanlainnya radial. Hanya empat dari6 tabung berkas tersebutyang digunakan untuk kegiatan hamburan neutron [3].

,,<duns RSO.(JAS

Gambar 1. Tata letak peralatan hamburan neutron

Gambar 2 memperlihatkan instalasiperalatan hamburanneutrondi dalambalaipereobaanreaktor(BPR)dartbalaipereobaan hamburan neutron (BPHN). Dua tablingpemandu neutron TPN-I clan TPN-2 dipasang pactalubang pereobaan Ss,menembus dinding reaktor clanmelalui terowongan sepanjang 35 m, masuk ke dalamBPHN. Tujuh maeam peralatan neutron, yakni tigadifraktometer berbagaijenis (DNI, DN2 clanDN3), tigamaeam spektrometer (SNI, SN2 clanSN3) clansebuahfasilitas radiografi neutron telah terpasang, sehinggamemperluas ruang Hogkup clan keanekaragamanpenelitian yailgdapat dilakukan. Tabel I. menyajikaniristalasiperalatan hamburan neutron clanlokasinya.

Tabel 1. Instalasi peralatan neutron daD lokasinya

Ruang lingkup penelitian ilmu bahan denganteknik hamburan neutron di Pusat Penelitian clanPengembangan Ilmu pengetahuan clanTeknologiBahanmeneakup : kristalografi clanstruktur magnetik, eksitasistruktur atomik, inhomogenitas dalam paduan logamseperti segregasi, agregasi clanpresipitasi serta molekul

makro seperti polimer. Selain itu, dikembangkan pulateknik uji tak merusak antara lain analisis tegangan sisa,tekstur dart eaeat bahan. Untuk itu dipilih peralatanhamburan neutron yang dapat mendeteksi eaeatlpartikeldari berbagaiukurandalam orde IA sampairom.Tabel2.menunjukkan beberapa teknik yang digunakan sesuaidengan ukuran eaeatlpartikel yang hendak diamati.

Tabel 1. Berbagai teknik hamburan neutron untukpengukuraneaeat bahan.

DIFRAKSI NEUTRON

Teknik difraksi neutron ini menggunakan prinsipBragg yang menghubungkan panjang gelombang,keteraturan dalam bahan clan sudut difraksinya.Penggunaan praktis prinsip ini antara lain untuk :1. Analisa struktur, misalnya menentukan fasa- rasa dalam

pactuM logam atau mineral. Juga dapat ditentukanrasa-rasa minoritas

2. Hamburan difus dapat digunakan goniometer Eulerdapat ditentukan kesempurnaan bahan kristal

3. Dengan menambah suatu goniometer Euler dapatditentukan tekstur bahlln

4; Dengan menambah perangkat khusus dapat diukurregangan dalam bahan sehingga dapat ditentukantegangan internal

HAMBURAN NEUTRON SUDUT KECIL

Teknik ini berguna untuk mendeteksi eaeatberukuran keeil yang tidak terdeteksi oleh mikroskopelektronclanberadadalamsuatubahanbulk yang diamati.Penggunaannya antara lain [4] :1. Menentukanukuran clandistribusipresipitat,molekul

makrosepertipolimer.2 Menentukan ukuran clan distribusi porositas dalam

barn bara, batuan yang mengandung minyak, semendl!.

3. Menentukan endapan clan agregat dalam paduanlogam, misalnnyapengelompokanCu daillmbaja dB.

Berikut ini disajikan penjelasan singkat tentangperalatan hamburan neutron yang acta di UPT-BalaiSpektrometri,P3IBBATAN, Serpong.

Tabung Pemandu Neutron (£PN)

Tabung PemanduNeutron (TPN) ini terbuat dari

."t

Tabung Perala tan LokasiBerkas

S2 FasHitas Radiografi Neutron RNI BPRS4 Spektrometer Neutron Tiga Sumbu (SN 1) BPRS5 Pada TPN-l :

Spektrometer Neutron Hamburan Sudut Keeil BPHN

(SN2)S5 Pada TPN-2 :

1. Difraktometer Neutron Empat LingkaranlDifraktometer Tekstur (DN2) BPR

2. Speklromeler Neutron Hamburan SudulKeeil Resolusi Tinggi (SN3) BPHN

3. Difraktometer Neutron Serbuk ResolusiTinggi (DN3) BPI-IN

S6 Difraklometer Neutron Untuk Tegangan Sisa(DN1-M) BPR

Teknik hamburan neutron Ukuraneacatlpartikel

t. Difraksi neutron I A2. Hamburan neutron sudut keeil lOA-IOOOOA3. Radiografi neutron 11m. mm

Pemanfaatan Neutron untuk Karakterisasi Bahan (Abarrullkram)

tabung gelas borkron, berpenampangdalam 33 X90 mmdengan lapisan NisBpada permukaan dalamnya. Gelasborkron dipilih karena mengandung banyak atom-atomboron penyerap neutron termal sehingga sekaligusberfungsi sebagai pelindung. Lapisan Np8 yangdigunakan dapat memantulkan neutron sehingga dapatmenyalurkan neutron ke tempat yang jauh darisumbemya tanpa mengalami penurunan fluks yangberarti. TPN yang dapat menyalurkanneutronke tempatjauh ini,selaindapat meningkatkanruangkerja di sekitarperalatan hamburan neutron juga mengurangi latarbelakang pada cacahan detektor.

Dari 4 tabung berkas yang disediakan untukkegiatan hamburan neutron, tabung berkas 85 memilikidiameter terbesar clan dapat dimanfaatkan bagipemasangan2buah TPN. TPN-I memilikipanjangtotal52,5m clansebagian(39 m) melengkungdenganjari-jarikelengkungan3926m clansisanyalurus.TPN-2memilikipanjang total 70 m clansebagian (37 m) melengkung kearab berlawanan dengan TPN-I dengan jari-jarikelengkungan 6979 m clan sisanya lurus. Panjanggelombang neutron karakteristik kedua tabung itumasing-masing 2 A clan 1,5 A. Tabung pengendali inihams selaludalamkeadaanhampaudara(10'2-10'3 torr).

Pemasangan 2 TPN ini telah memungkinkanpemasanganempatbuahspektrometerclandifraktometer,dab tiga diantaranya dapat ditempatkan di BPHN yangterletak -50 m di luardindingreaktor.

Difraktometer Neutron untuk Mengukur Tegangan8isa (DNI-M)

Pada awalnya DNI-M merupakan difraktometerstandar jenis dUB gumbo yang kegunaan utamanyauntuk menentukan struktur kristal dengan cuplikanberupa serbuk.KeistimewaanDN1adalahdigunakannyamonokromator lengkung terdiri dari lima kristal tunggalgrafit pirolitik (PG) yang dapat memfokuskan berkasneutron pada posisi cuplikan sehingga diperolehintensitas neutron yang lebih tinggi. Dengan bantuan

25

20

0 Puntak bcb.. stress. Puncak dcnsan stress

230.27

~ 15.t;j!::<1)

.5 10

5

0150 200 250 300

Kanal Detektor

350

Gamba, 3. Pergeseran sebuah puncak difraksi akibatadanya tegangan sisa

JABRI, Jepang, difraktometer ini telah dikembangkanuntuk mengukur tegangan sisa dengan menukardetektomya. Gambar 3 menunjukkan pergeseran puncakdifraksi dari baja sebelum clan setelah dikenaitegangan [5].

Difraktometer Neutron Empat LingkaranlDifraktometer Tekstur (DN2)

DN2digunakanuntukmenentukanstrukturkristaltunggal dengan teliti. Alat ini juga dapat menentukantekstur bahan. Analisa tekstur dengan neutronmemberikan informasi rata-rata bulk lebih lengkap daripada menggunakan sinar-x karena daya ternbus neutronsangat tinggi. Untuk itu DN2 dilengkapi dengangoniometer empat lingkaran clanperangkat lunak yangsangat rnemudahkan penentuan clanpenemuan puncak-puncakdiftaksiyangdiperlukanbaik untukkristaltunggalmaupun tekstur bahan. Gambar 4 menampilkan puncak

35003000

a ~500~ ~OOO0

8 15001000

500

5000

4000a~ 3000gU ~OOO

1000

034

1500

a~ 1000gU

500

. F'WHM=035

. X=37,2

. +=46,2

. 29= 17.s

1916 17 182 Theta

(a)

. F'WHM=O2A

. X=37,2

. += 46,2

. 29=35,7

56 5753 54 552 Theta

(c)

Gamba, 4. Puncak difraksi kristal tunggal NaCl,(a) bidang(J II), (b) bidang(222), (c) bidang (333).

25

35 36 37 38

2 Theta

(b)

{\I I. F'WHM=0,18. X=37,2. += 46,2. 29=54,8

Pros;d;ng Pertemuan limiah Ilmu Pengetahuan dan.Teknolog; Bahan '99Serpong, 19 -20 Oktober 1999 ISSN 1411-2213

difraksi kristal tunggal NaCl sementara gambar 5menyajikan pola tekstur AlMg [6].

2

AC

AL

Gambar 5. Tekstur AlM~ menggunakan FCDrrD

Difraktometer Neutron SerbukResolusi Tinggi (DN3)

DN3 ini merupakan diftaktometer standar duasumbu dengan resolusi tinggi. Resolusi ini dieapaidengan pemilihan kolimator ketiga dengandevergensi 10' daD sudut "take-off' monokromator29M= 90°,Detektorutamanya berupa multieounteryangterdiri dari 32 peneaeah He3berjarak 5 ° daDmasing-masing dilengkapi kolimator di depannya. Pola diftaksidapat diperoleh dengan eepat karena dilakukan seearasimultan oleh 32 peneaeah. Analisis data dilakukandengan program Rietveld.

DN2 dipasang pada TPN-2, menggunakanmonokromatorPG(O02)atauGe(311).Mejaeuplikandandetektor yang sangat berat itu dapat digerakkan denganmudah dengan bantuan bantalan udara (air cushion)yang bergerak di atas lantai dansa (dance floor) yangsangat licin. Pada umumnya kegunaan alat ini untukmeneliti struktur kristal dari euplikan serbuk denganrentang temperatur 10 - 1000 K. Dari jenis-jenisdiftaktometer yang ada, diftaktometer neutron serbukresolusi tinggi inilah yang paling banyak digunakan.Gambar 6 menunjukkan pola diftaksi dari TiO yangdigunakan untukmengkalibrasidiftaktometer ini.2

800 -

500

400 ,

]300200 .

180

tOO

0 .0 120 14.10 80 10 100

21"',20

Gambar 6. Pola difraksi euplikan standart TiOz

Spektrometer Neutron Tiga Sumbu (SNl)

Spektrometer ini disebut demikian karenamempunyai tiga sumbu, dua sumbu dipakai sebagaidiftaktometer daD sumbu ketiga untuk menganalisisenergi neutron terhambur. SNI berfungsi sebagai :1. Spektrometer hamburan neutron inelastik dengan

neutron tak terpolarisasi (fonon) atau terpolarisasi(magnon).

2 Diftaktometer elastik untuk bahan non magnetik danspektrometer neutron terpolarisasi untuk bahanmagnetik.

3. Dengan penambahan beberapa komponen dapatdigunakan untuk spektrometer analisis polarisasineutron

SNI ditempatkanpada ujung tabung berkas S4 didalam BPR. Spektrometer ini dapat digerakkan denganmudah dengan bantuan bantalan udara yang bergerakdi atas lantai dansa. Untuk mendapatkan neutronterpolarisasiSNI dilengkapidenganpolarlsator~MnAl(III), kolimator magnet dan pembalik spin tipe Mezei.Tersediapula medanelektromagnet,kriostat dan tungku.

Spektrometri Neutron Hamburan Sudut Keeil (SN2)

SN2 adalah spektrometer yang mengamatifenomena hamburan neutron elastik pada rentangperpindahan momentum q: lo-sA< q <0.1 kl denganq = (41t sin (q>/2»/'A.,di mana q>dan 'A.masing-masingadalah sudut hamburandan panjang gelombangneutron.Agar diperoleh q keeil, maka q>harus keeil atau 'A.besar.Untukmendapatkanq>kecilmakadiperlukanspektrometeryang panjang untuk mengakomodasi jarak detektor-euplikan yang panjang. Pada SN2 jarak cuplikan kedetektormaksimum18m.Barga q juga dapatdibuatkecildengan menggunakan 'A.besar yang dapat diperoleh darineutron dingin.Karena SN2tidak menggunakanneutrondinginmakapanjanggelombangefektifnyaantara2 Adan4A.

OO!~

~ 80'of .

~ 60;-i-< 40'

20;

°10 40 6020 80 100 120

Arab Horizontal

Gambar 7. Data hamburan sudut keeil dua dimensidari euplikan porasil

Pemanfaatan Neutron untuk Karakterisasi Bahan (Abarrullkram)

Alat inidipasangdiujungTPNl, terdiridaritabungkolimator yang berisi tabung pemandu neutronsepanjang 18m dan tabung detektor yang panjangnyajuga 18mdi dalam mana detektor dapat bergerak seearakontinu. Detektor tersebut adalah detektor dua dimensi(64 x 64) berisi gas 3He. Alat ini serbaguna, dapatdigunakan dalam penelitian bidang fisika logam,metalurgi, pengetahuan bahan dan biologi, khususnyapenentuanukuran dan distribusieaeat, partikelendapan,porositas, polimer daD sebagainya. Gambar 7menunjukkan data mentah yang didapat daTieuplikanporasil.

Spektrometer Neutron Hamburan Sudut KeeilResolusi Tinggi (SN-3)

Spektrometer ini, sebagaimana SN2 digunakanuntukmengamatifenomenahamburansudutkeeildenganresolusi tinggi, sehingga dapat mendeteksiinhomogenitas (eaeat, endapan, rongga dll) berukuranantara 1000 A-I 0000 A.Berbeda dengan SN2 yangmengukur hamburan sudut keeil seeara langsung, SN3menggunakan dua kristal tunggal silikon. Karena ituspektrometerinibiasadisebutdi&aktometerkristalganda.

SN3 dipasangpada TPN2 dengan monokromatorPG(004). Dua kristal tunggal silikon Si(311)dipasangdiatasmeja optik, sedangkan cuplikan diletakkandi antarakedua kristal tersebut. Tiga buah detektor He3masing-masing untuk monitor, berkas langsung dan berkasterhamburdapat bergerakdengan mudahdi atasbantaianudara dan lantai dansa.

Hamburan sudut kedl diamati dengan mengukurkurva ayunan (rocking-curve) tanpa daD denganeuplikan. Gambar 8 memperlilhatkan sebuah kurvaayunan. Hamburan sudut kedl dari euplikanmenyebabkan kurva ini melebar. Karena kurva ini pekaterhadap perubahan soou, maka seluruh peralatan iniberada dalam ruang termostatik.

~~::'"

je.s

30,10' ~ ,. ""'lum"""*' (29.91:18702) ;

.FWlIM. O.S152

\2Sf- Luos' 10"9 ,

.:::: (29.89,27270)fFWHM. 0.521'

zof- Luos . 13m .1. .~...

tr\II \\/1 \\!/ \

.;'J

IS

10

29,0 29.S 30.S30.0

Sudut (denjot)

Gambar 8. Kurva ayunan pada monokromator HRSAN

Fasilitas Radiografi Neutron

RNI adalah satu-satunya peralatan neutron yangbekeIja berdasarkan atenuasi neutron, bukan hamburan.

Radiografi neutron dapat memberikan informasi yangtidak mungkin diperoleh dengan radiografi sinar-X atausinargamma.Halini disebabkankarenasifat-sUatneutronyang unik antara lain :1. Teratenuasi oleh bahan-bahan ringan seperti air,

hidrokarbon, boron2 Menembus bahan-bahan beret seperti baja, timbal3. Peka terhadap substitusi isotop

RNI juga mampu memberi bayangan dinamik.Dengan metoda dinamik ini "real-time imaging" dapatdilakukan misalnya untuk mengamati aliran dua rasadalampipa logam. Hal ini dilakukan dengan mengamatieahaya yang dipancarkan oleh layar sintilator dengansistemTV.

Saat ini telah pula dilakukan pengembanganComputed Tomography (CT), untuk melengkapi RNI.Dengan teknik ini dapat divisualisasi penampang suatuobyek dengan merekonstruksi gambar-gambar obyektersebutyangdiputar.Gambar9 memperlihatkandiagramskematik sistemtomografi neutron yang ada di BPR.

M;....

.;~'"--_<rol

Gambar 9. Diagram skematik fasilitas tomografi neutron

KESIMPULAN

Teknik hamburan neutron telah menunjukkanperanannya dalampenelitian di berbagai bidang. Teknikini memberikan banyak arti terutama dalam penelitianbahan yang banyak mengandung unsur atom ringansepertidaIammaterialbiologi(protein,RNA dll),polimerdan sebagainya. Untuk dapat menerapkan teknik inidiperlukan somber neutron yang kuat dan peralatanhamburan neutron yang sesuai.

BATANdengan RSG-GAS nya telah memilikiberbagai peralatan hamburan neutron yang denganteknik ditraksi, hamburan sudut keeil dan radiografineutron mampumengamati fenomenadalam bahanpadarentang 10-10m (angstrom) sampai 1()"6m (mikron).Berbagaiteknikkarakterisasiini telahdimanfaatkanuntukpenelitian bahan. Saat ini HRPD merupakan peralatanhamburan neutron yang paling handal sehinggapemanfaatannya dalam penentuan struktur kristal dapatdiandalkan. Sementara itu spektrometer SANS telahdipersiapkan untuk dapat menunjang penelitian bahantermasukpenelitian di bidang polimer.

Prosiding Pertemuan IlmJah lImu Pengetahuan dan Teknologi Bahan '99Serpong, 19-200ktober 1999 ISSN 1411-2213

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruhstaf daD teknisi UPT-Balai Spektrometri BA TAN yangtelah membantu dalam penyiapan makalah ini terutamakepada AD Puspitasari daD Yatno yang telah membantupengetikannya. Penulis juga menyampaikanpenghargaan kepada Prof. Marsongkohadi yang telahbanyakmembimbing selama ini. Ucapan terimakasihjugapenulis sampaikan kepada Panitia Pertemuan IImiah IImuPengetahuan Bahan yang telah memberikan kesempatanuntuk menyampaikan makalah ini.

DAFT AR PUST AKA

[1]. M. SHIBA YAMA, Neutron Scattering, MIT,AcademicPress, 1992.

[2]. C.J. HOWARD and S.l KENNEDY, MaterialsForum, 18, 1994.

[3]. MARSONGKOHADI, Neutron Beam Research atMSRC,1993.

[4]. J.S. HIGGINS and H.C. BENOIT, Polymers andNeutron Scattering, Oxford Science Publications,1994.

[5]. PRASUAD dkk, Progress Report HamburanNeutron, 1,1996,5.

[6]. PARIKINdkk,ProgressReportHamburanNeutron,1,1996,7.