Prosiding Pcrtcmuan Ilmiah Sains Matcri 1996

PENGARUH KELENGKUNGAN LEMPENGAN KRISTAL TUNGGAL,.\ ,;cc

SILIKO~ (311) TERHADAP REGANGAN INTERNAL DANINTENSITAS BERKAS NEUTRON TERDIFRAKSP

Andil<a Faja.-2, Guna,,-an2, Prasuad2, B.Sugen~, Sutiarso2, Edi S2., M.R. Muslih2

ABSTRAKPENGARUII KELENGKUNGAN LEMPENGAN KRISTAL TUNGGAL SILIKON (311) TERIIADAP

RE~ANGAN INTERNAL DAN INTENSIT AS BERKAS NEUTRON TERDIFRAKSI. Telah dilakukan pengamatanpenglinih kelengkungan lemp~ngan kristal tunggal silikon (311) terhadap regangan internal dan intensitas berkas neutron yangdidifraksikan kristal menggunakan peralatan Difraktometer Neutron Untuk Pengukuran Tegangan Sisa (DNI-M) .Dari hasilalignment dan kalibrasi untuk mempelajari karakteristik peralatan DNI-M diperoleh hasil-hasil sebagai berikut Hubungan antaranomor kana! detektor dcngan sudut difraksi dinyatakan dengan y = 73,753 x + 231,78 sebagai persamaan kurva kalibrasi detektor,dan lluktuasi intensitas pencacahan sepanjang detektor adalah sekitar 2,9% yang menunjukkan bahwa dctektor masih baik. Panjanggelombang yang dihasi!kan monokromator PO (004) adalah 1,908 A. Hasil pengukuran pada lempengan kristal tunggal silikon(311) lengkung menggunakan peralatan DNI-M mcmperlihatkan bahwa semakin bes:lr kelengkungan cuplikan, puncak difraksiberpindah ke nomor kanal yang lebih kccil, menunjukkan bahwa terjadi regangan internal yang scmakin besar di dalam kristal. Hasilini didukung pula dengan pengtlkuran regangan pada pcmlukaan dalam cuplikan menggunakan strain gages, dimana semakin besar

kelengkungannya terjadi regangan kompresi yang makin bcsar. Intensitas gross berkas neutron yang dihamburkan cuplikan silikon(311) semakin bcsar seiring dcngan membcsarnya jarak pelcngkungan, sesuai dcngan prinsip monokromator kristal ICllgkung. Dandiketahui dari pengamatan mcnggunakan DN I-M, break point dari krista! yang diukur adalah pada jarak pclengkungan sckitar0,95 rom.

ABSTRACfBENDING EFFECf IN SILICON (311) SIN(;I~I~ CRYSTAL PLATE TO INTERNAL STRAIN AND

DIFFRACfED NEUTI~ON BEAM INTENSITY. The bending effect of silicon (311) crystal plate to internal strain and diffractedneutron beam intCilsity had been observed by Neutron Diffractometer for Residual Stress Measurements (DNI-M). The alignmentand calibration had been done to study the charact.:ristics ofDNI-M and the results gived below. 111e equation of detector calibrationwas y = 73.753 x + 231.78 indicating the relation between cllalm.:lnumber and diffraction angle, and the fluctuation of neutron beam

intensity along the detector was about 2.9% indicating the d.:t.:ctor was !.1ill working well. 11le wavelength from tile PG(004)monochromator was measur.:d 1.908 A. From tile m.:asur.:m.:nt ofSi(31 I) single crystal sampl.: by means ofDNI-M equipment, astile b.:nding magnitude was bigger tile diffraction p.:ak position moved to smaller chann.:lnumb.:r indicating the internal strain withintile sample became bigger. The Ineasur.:ment ofiml.:r surface of sample by means of strain gages also gived tile same results as above,as tile bending magllitude was bigger tile compressive strain occured ill the inner surface became bigg.:r. Atld the neutron beam grossintensity diffra..'\ed from tile sample became high.:r as tile belldillg was biggc-r, it was suitable witll tile principle of bendingmonochromator crystal. From tile measurement using DN I-M equipment, it was found tllat tile break point for this sample was about0,95 nml.

PENDAHULUAN

Pcralatan DiCraktomctcr NcutronScrbuk (DNI) mcrupakan diCraktomctcrstandar tipc dua sumbu yang kcgunaanutamanya untuk analisis struktur krista! bahandcngan cuplikan bcrupa scrbuk. Pcralatanhibah daTi Japan International CooperationAgency (JICA) pada tahun 1987 ini dipasangpada ujung bcrkas ncutron tangcnsial 56 diBalai Pcrcobaan Reaktor Riset Serba GunaG.A. Siwabcssy di Kawasan Puspiptck

Serpong.

pcralatan ini tclah mcnggantikan fungsi DNIsccara mcnycluruh, sehingga muIai tahun1994 tcIah dilakukan modifikasi terhadapDNI menjadi Difraktometcr Neutron UntukPcngtlkuran Tcgangan Sisa (DNI-M)bckcrjasama dcngan para pakar daTiDcpartcmcn Fisika Japan Atomic EnergyRe.\'earch Institute (JAERI), Kegiatanmodi/ikasi ini tcIah dilaporkan sccara Icngkappada makaIah scbcIumnya [2],

Pengukuran tcgangan sisa menggunakanteknik difraksi neutron mcrupakan suatumetode aItcrnatif barn yang kompIementerterhadap cara konvensionaI Iainnya sepertidifraksi sinar-X, .\"train gages daD tcknikuItrasonik, KcIcbihan teknik difraksi neutrondibandingkan dcngan teknik Iainnya tcrIctakpada sifat neutron yang unik, yakni memiIikidaya tembus yang bcsar (1-4 cm) hampir padascmua bahan kccuali pada unsur-unsur ringan[3], schingga dapat mclakukan anaIisis

Pada tahun 1992 telah selesaidilakukan pemasangan pcralatanDifraktomcter Ncutron Scrbuk RcsolusiTinggi (ON3) di Balai Pcrcobaan HamburanNcutron, dan tclah dioptimalkanpcnggunaannya untuk pcnclitian strukturbahan baik di dalam ncgcri maupun pcnclitianbcrsama dengan luar ncgcri [I]. Kcbcradaan

1 Diprescntasikan pacta Pcrlcmuan 11miah Sains Matcri '962 Pusat Pcnclitian Sains Matcri-BA TAN, Ka\vasan PUSPIPTEK Scrpong, Tangcrang 15314

547

yang dihamburkan oleh moriokromatormenuju cuplikan. Makalah ini akanmempelajari sistem kristal lengkung padamonokromator. Di sini akan dijelaskandeskripsi lengkap peralatan DNI-M dandiamati pengaruh kelengkungan pada kristalsilikon (311) tcrhadap regangan internal danintcnsitas bcrkas neutron yang dihamburkankristal.

PERALATAN DIFRAKTOMETERNEUTRON UNTUK PENGUKURANTEGANGAN SISA (DNI-M)

Posisi pcralatan DN 1 di antarafasilitas hambllran nclItron yang dimiliki olchPusat Penclitian Sains Materi -BATAN,dapat dilihat pada gambar 1. Dan skemapcralatan DNI dipcrlihatkan pada gambar 2.Secara garis bcsar, komponcn utama peralatanini tcrdiri dari dctcktor proporsional sensitifposisi satu dimensi, tabling lintasan berkas,goniomclcr cuplikan, movable slit,monokromator dan sistem pcngonlrol, yangmasing-masing akan dijelaskan bcrikut ini.

tcgangan sisa dalam bahan yang tcbal tanpamerusak. Sedangkan kedua tcknik, difraksisinar-X daD strain gages, hanya sensitifterhadap tegangan sisa di daerah permukaan,sedangkan teknik ultrasonik basilpengukurannya banyak dipcngaruhi olehtekstur yang dalam praktck sukar dihindarkan[4J. Tetapi tcknik neutron ini mcmilikikekurangan yakni intcflsitas difraksi neutronlemah, sehingga wilayah radiasi hanya dapatdiperkecil hingga diameter 1 mm. Pactadifraksi sinar-X diameter bcrkas dapatdiperkecil sampai 0,1 mm. Biasanya pcralatandifraksi neutron adalah bcsar, daD opcrasinyamemerlukan reaktor nuklir scbagai sumberneutron, sehingga mctode neutron tidak cocokuntuk pengukuran in-situ, bcrbcda denganmctode difraksi sinar-X yang dapat dijadikanportable daD telah mapan penggunaannya di

lapangan.Untuk mcngoptimalkan pcmanfaatan

peralatan DNI-M, telah direncanakan akandilakukan pcnggantian monokromator PG(004) dcngan sistcm monokromator lcngkungsilikon (311). Dcngan menggunakan sistcmmonokromator lengkung ini diharapkan akandapat meningkatkan intcnsitas bcrkas neutron

DN1-M

DN2ISN : Divisi Spektrometri NeutronRSG-GAS : Reaktor Serba Guna -G.A. SiwabessyBPR : Balai Percobaan ReaktorBPHN : Balai Percobaan Hamburan NeutronTR : Teras ReaktorTTPN : Terowongan Tabung Pemandu NeutronTPN1 : Tabung Pemandu Neutron 1TPN2 Tabung Pemandu Neutron 2

DN3RN1SN1SN2

Difraktometer Neutron untukpengukuran tegangan sisaDifraktometer Neutron Empat Lingkaran/Difraktometer TeksturDifraktometer Neutron Serbuk Resolusi TinggiFasilitas Radiografi NeutronSpektrometer Neutron Tiga SumbuSpektrometer Neutron HamburanSudut KecilSpektrometer Neutron Hamburan SudutKecil Resolusi Tinggi

SN3

G~'mbar 1. Tata lctak pcralatan hamburan neutron Pusat Pcnclitian Sains Matcri -

BAT AN di Ka\\'asan Puspiptck Scrpong

548

G~.mbar 2. Skcma difraktomctcr neutron untuk pCnh'llkuran tcgangan sisa (DNI-M)yang dipasang pada ujung bcrkas tangcnsial S6 di Balai Pcrcobaan Reaktor Risct SerbaGuna G.A.Siwabcssy Serpong

aluminium yang dilapisi oleh bahan penyerapneutron boron karbida (B4C) pacta lapisandalam, dan dari lcmpcngan kadmium.Pcngaturan tabling ini dilakllkan denganmcnggunakan pcralatan optik theodolite yang

bcrdaya pisah tinggi.

1. Detcktor ScnsitifPosisi (DSP)Scbagai alat dctcksi bcrkas ncutron pacta

DNI-M digtmakan dctcktor proporsionalscnsitif posisi satu dimcnsi Modcl 1250N danbcrgabung dcngan Modcl AIM-206 )'angmerupakan satu kcsatuan ampliFicr danmckanismc pcngolahan posisi. Kcduanyaadalah buatan pcrusahaan Ordcla. Volumcefcktif dctcktor adalah panjang 25 cm, Icbar 2cm, dan tebal 1,2 cm yang diisi dcngan gas3He-CF 4 bcrtekanan 400 kPa. Dctcktor inidilctakkan pacta jarak 2 mctcr dari posisicuplikan. Dengan menggtmakan DSP ini, dapatdipcrolch difraktogram difraksi tanpa harusmclakukan pcncacahan 0s-20s. Pcncacahandilakukan dcngan mcnggcrakkan dctcktor kcindcks difraksi yang diinginkan. Sctclahparamctcr pcngukuran dimasukkan, danpcngukuran dimulai, sinyal DSP masuk kcpcralatan proscs dctcktor posisi TDC (TillIe toDigital Converter) AIM-206, lalu diinpulkanke kartu pcnganalisa puncak difraksi saluranganda (multy channel analyzcr, MCA) Labodalam PC9821 NEC scbagai sinyal posisiMCA.

3. Goniometer CuplikanGoniometer cuplikan yang digtmakan untuk

pcngukuran tegangan sisa dapat digcrakkanpacta tiga arab sumbu utama X, Y dan Zdengan arab positif dan negatif. Gerakangoniometer cuplikan dapat dioperasikan olehkomputcr dengan kctclitian langkah 0,01 ~m.Dacrah gcrakan sumbu X, Y dan Z masing-masing adalah:t 70mm, :t,0 n)m dan +50mm.

Untllk pcngukuran regangan internal,goniometer 1iga sumbu yang ditempatkan diatas mcja cuplikan disambungkan ke unitdriver yang dikontrol mclalui pengontrol drh'erDN-2000 buatan Labo. Perintah dan

penggcrakan goniometer scpcrti pcmilihansumbu, arab, dan posisi tujuan sumbudimasukkan menggtmakan pcrangkat lunakbuatan Labo pada komputcr PC 9821 NEC, clanmclalui GPIB dikirimkan kc pcngontrol driver.

2. Tabung Lintasan BcrkasTabung lintasan bcrkas (/light luhe) ctibllal

pacta jalan lc\vat bcrkas nculron scbagaikolimator kctiga. Kcgunaannya adalah untllkmcngarahkan bcrkas ncutron yangdihamburkan cuplikan kc arah dctcktor, danjuga bcrfungsi untuk mcngurangi cacah3n 13tar.Tabung ini bcrbcntuk tcrompct pcrscgi dcnganpanjang 1990 mm, dibuat daTi matcrial

4. Movahle .SOlitPcnampang lintang bcrkas datang neutron

pacta pcngukuran di[raktomctcr neutron scrbukbiasanya dipilih antara 4-10 cm2, tapi untuk

pcngukuran distribusi rcgangan-tcganganinternal pacta posisi scmbarang di dalam bahan,diameter bcrkas pcrlu discmpitkan di antara 1-

5 rom. walaupun hal tcrscbut mcnycbabkan

549

intensitasnya bcrkurang scbanding dcngan luasbidang. Pcmilihan ukuran bcrkas ini dilakukandengan memasang slit kadmium scbclum dansesudah cuplikan. Kcmudian untukmcnghindari divcrgcnsi bcrkas yangmcnyebabkan volume pcngukuran rncnjadilcbih bcsar, maka pcrlu slit bcrada pada posisiyang dckat dcngan cuplikan. Karcna alasaninilah pcrlu dibuat slit yang dapat dirniUu-mundurkan baik untuk bcrkas datang rnaupullbcrkas yang diharnburkan.

BAHAN DAN TATA KERJA

5. Monokromator dan KolimatorKcluarnya bcrkas neutron dari rcaktor

dikontrol dcngan scbuah pcnutup bcrkas yangdipasang pacta bagian ujung luar tablIng 56.Bcrkas polikromatis yang datang dari rcaktortcrscbut dimonokromatisasi dan dipilih panjanggclombangnya olch lima buah kristal tunggalPhyrolitic Graphitc (PG 004) dcngan mosaikkristal 0,60 yang dipasangkan pacta pcmrokus

monokromatorlcngkung.Untuk mcnscjajarkan d,)n mcmbatasi

divergcnsi bcrkas neutron yang datang darireaktor ke monokromator dan yangdihamburkan monokromator kc cuplikandipasang kolimator 5011cr-l «XI) dan kolimator5011er-2 «X2) dengan sudut divcrgensi masing-masing 20 mcnit. Karcna luas pcnampanglintang bcrkas datang pacta cuplikan biasanyabcrdiamctcr 1-5 mm, schingga untukmcndapatkan bcrkas scdcmikian ad,llah cukupdengan mcmbuat bcrkas yang masuk padakristal monokromator bcrukuran 20:'\20 mm.Hal ini dilakukan dcngan mcmasang absorberB4C berlubang pacta bagian dcpan dan bclakangkolimator-l. Bcgitu pula pacta bagian dcpandan bclakang dari kolimator-2 ditcmpclkanjuga absorber scrnpa. Dcngan gcomctri bcrkassepcrti ini kcbocoran bcrkas neutron d:lri sumurmonokromator mcnurnn draSlis danbackground cacahan juga turnn. Pada tabunglintasan sctclah cuplikan, kolimator tidakdipasang. Kolimasi bcrkas yang dihamburkanditcntukan mclalui kolimasi bcrkas }iangdatang

pacta cuplikan.

6. Sistcrn Pcngontrol

Kornputcr yang dipcrgtl\1akan pactapcralatan DNI-M adalah PC 9821 NEC dcnganCPU 80-186. Sistcrn pcrangkat lunak dan kcrasuntuk pcngontrolan pcnggcrakanrnonokrornator, goniomctcr, Icngan dctcktor,pcrintah pcnghubung. pcrolchan datadipusatkan pacta komputcr ini. Pcrangkat lun:lkuntuk pcngontrolan pcncacahan dibuatkan olch

pcrusahaan Labo.

Scbclum pcngukuran cuplikan kristalsilikon, dilakukan alignl/lent dan kalibrasiuntuk mcmpclajari karakteristik pcralatanDNI-M, karcna pcngukuran rcganganmenggunakan tcknik difraksi ncutron selainmcmcrlukan pcralatan dcngan resolusi tinggiyallg dapat mcmbcdakall pcrgcscrall pullcakpola dirraksi yallg sangat kccil, juga harusdilakukan align/llent pcralatan dall cuplikansccara ccrmat [5].

Pcrtama dilakukall kalibrasi sudut noldctcktor. Posisi sudut nollcngan dctcktor dapatbcrubah sctclah pcralatan digunakan untukbcbcrapa kali pcllgukuran. Olch karena itu,korcksi sudut pcrlu dilakukan dengall caramcngtlkur posisi bcrkas ncutroll langsung darimonokromator. Pcngukuran dilakukanmcllggunakall slit yallg kccil bcrdiamctcr I mmpada kcdua ujung kolimator sebclum danscsudah posisi cuplikall, kemudianmcllggcrakkan dctcktor stcp pcr stcp dari -1 °

sampai dcngan 0,4° dcngan stcp 0,2°. Posisinol ditcntukall dari posisi puncak basilpcllcocokan (fitting) data intcnsitas

pcngukuran.Sctclah itu dilakukan kalibrasi nomor

kanal. Data dirraksi neutron yang dihamburkanolch cuplikan dicacah olch dctcktor dan posisihamburanllya ditunjukkall dalam nomor kaJlaIdctcklor. Ullluk mcllgctahui hubungall antaraIlomor kanal dcllg,ln sudut difraksinya,dilakukan kalibrasi nomor kanal. Pcllgukurandilakukan dcngan mengtlkur nomor kanal daripuncak hamburan langsung untuk bcbcrapaharga sudut lellgan dctcktor, dari -3° sampaidcngall +3° dengan step 0,25°. Hubunganantara nomor kaJlaI dcngall sudut difraksidillyatakan dcllgall pcrsamaan garis lurus y =

ax + b dengall y adalah nomor kallal, x sudut

dirraksi 2-thcta. scdangkall a dall b adalahkonstallta.

Kalibrasi palljallg gelombang neutrondilakukall ulltuk mcndapatkan harga palljanggclombang neutron monokromatis darimonokromator. Panjang gclombang ditcntukandcngan mcngukur pola difraksi cuplikanstandar nikel yang tclah dikctahui jarak antarbidang-bidang kristalnya. Dari data jarak antarbidang dan sudut difraksi puncak-puncak yallgdihasilkan dari cuplikan standar, panjallggclomballg ncutroll dapat ditcntukan.

Scbagai cuplikan uji diguJlakanlcmpcllgan kristal tullggal silikon (311).Cuplikall ditcrima dari JAERI Jcpang. Bcsaran

pclcllgkullgall dillyatakall dcngan pcrgescrallj,lrum dial gml,,!;e yang dipasallg pada

550

pcrmukaan cuplikan. Pcrtama dicari posisisudut bidang kristal (311) dcngan mclakukanscan 8s-28s pada dacrah sckitar sudut rcflcksibidang (311). Sctclah dipcrolch sudut dcnganintcnsitas pcncacahan maksimal, pada suduttersebut dilakukan pengukuran dcnganmcngubah kclcngkungan cuplikan. Pcncacahandilakukan pada cuplikan untuk mclihatpergeseran puncak difraksi (rcgangan), laludilihat pula pcngaruhnya tcrhadap intcnsitasgross yang dihamburkan olch cuplikan. Untukpcngukuran rcgangan dilakukan pula dcnganmcnggunakan strain gages scbagaipembanding terl.ladap hasil yang dipcrolchdcngan menggunakan tcknik dirraksi neutron.

dclcktor jangan digcrakkan-gerakkan dahulu.Dan pcrlunya dilakukan kalibrasi sudut noldclcklor sccara bcrkala apabila terjadipcrubahan sudut hamburan, untuk mcmpcrkecilkesalahan hasil pcncacahan.

Kemudian untuk melihat bcrapa besarsudut hamburan efcktif yang dapat didctcksiolch dctcktor scrta memeriksa iluktuasicacahan pada bcrbagai posisi dclcktor makadilakukan pcncacahan mulai dari sudut -3°sampai sudut 4°. Dari data intensitas gross dansudut lcngan dctcklor, scpcrti dalam gambar 5,dapat dikctahui bahwa pada jangkauan sudutantara -2,75° sampai dengan 3,5° iluktuasicacahan adalah sckilar 2,9%, dan pada posisi3,75° ilukluasinya sckitar 10%. Tctapiscmuanya masih bcrada di bawah batasiluktuasi yang diizinkan yakni sebcsar 15%.Hasil ini mcnunjukkan bahwa dctektor masihbckerja dcngan baik, serta dctcktor denganpanjang aktif 256 mm dan jumlah kanal 512dapat mcndclcksi hamburan neutron sccaracfcktif dcngan lcbar sudut sckitar 6,5°.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pacta gambar 3 dipcrlihatkan hasilkalibrasi sudut nol dclcktor. Dari pcncocokanmcnggunakan fungsi Gauss tcrhadap distribusidata intcnsitas gross dari masing-masing poladifraksi pcncacahan, dipcrolch bah\va intcnsitastcrbcsar tcrletak pacta sudut 20s = 0,307°.Hasil ini menunjukkan tclah tcrjadi pcrgcscranIctak posisi sudut nol dctcktor dari kalibrasiscbclumnya. Sctclah dipcrolch nilai tcrscbut,lcngan dctcktor digcrakkan kc sudut tcrscbut,lalu offset cncodcr diubah schingga sudut 20sini mcnjadi sudut nol dctcktor untuk

pcngukuran bcrikutnya.

5000

'iii' 4500c::J~ 4000

~ 35000

~ 3000~

,17; 2500c:Q)

.~ 2000

1500

~'m~k'i~um ;x --0.307Y .4068.5 :.

Gamba.. .a:. Pcmcriksaan dctcktoral ignmentOderaj-atpreset time 90 detikslitldan2:1mmdaya !eaktor 17 MW

iifiii,fi;;tiir..il"-1.0 -0.5 0.0 0.5

2-theta-s (derajat)

Gambar 3. Hasil kalibrasi sudut 1101 dctcktor

Pcrgcscran sudut nol dctcklor ini tcrulam,)

tcrjadi bila pcngukuran dilakukan pad,)

bcrbagai sudut difraksi 20s dcngan

mcnggcrakkan Icngan dclcktor schingga kctika

kembali pada posisi scmula tidak tcpat bcrada

pada posisi awalnya. Dari hasil ini disarankan

bahwa sctelah pcnctapan sudutlcngan dctcktor.

unluk satu sct pcngukuran scbaiknya Icngan

Dari data hasil pcngtlkuran di atas,kcmudian ditcntukan posisi puncak masing-masing pola diCraksi dcngan pcndckatan fungsiGauss, lalu dibuat kurva nomor kanal posisipuncak tcrhadap sudut 2-thcta, Scpcrti terlihatpacta gambar 5, hasilnya mcmbcrikanhubungan linicr yang dapat didckati pcrsamaangaris y = 73,753 x + 231,78 dcngan kocfisicn

rcgrcsi 0,9987, .v adalah nomor kanal dctcktordan x adalah sudut diCraksi 2-thcla, Pcrsamaanini yang digunakan untuk mcngkon,'crsi nomorkanal kc dalam sudut,

Kalibrasi panjang gclombangdilakukan mcnggunakan cuplikan scrbuksulndar nikcl, Karcna kctcrbatasan gcrakanlcngan dctcktor ($90°) maka pcngukuranhanya dapat dilakukan pada bidang rcOcksi

551

(III), (200) dan (311). Panjang gclombangyang dipcroleh dari masing-masing bidangadalah 1,914 A, 1,905 A, dan 1,905 A. Daristatistik ini maka ditentukan rata-rata panjanggclombangnya adalah 1,908 A.

,}

400>-

~ 300~~

200

mclakukan pcngukuran. Dcngan scmakinkccilnya intcnsitas neutron ini, dipcrlukanwaktu pcncacahan yang lebih lama. Dalampcncacahan bidang (110) cuplikan b,ua tahankarat SS-304 dengan jumlah counting yangsarna 5000 counts, lama waktu pcncacahandalam kondisi daya rcaktor 25 MW, untukpcngukuran mcnggunakan slit bcrdiamcter 5mm diperlukan waktu 2 jam 25 menit,scdangkan dengan slit 3 mm waktu pcncacahanmcnjadi 3 jam 25 menit.

Setelah alignment clan kalibrasi iniisclcsai, maka dilakukan pengujian cuplikansilikon (311). Pada gambar 7 ditul1jukkan basilpcngukuran pcrgcscran puncak pola difraksipada kristal yang ditimbulkan karcna prosespclcngkungan. Dari gambar dapat diamatibah\\'a scmakin lcngkung cuplikan posisipuncak bcrpindah ke nomor kanal yang Icbihkccil, mcmpcrlihatkan bahwa kristal silikonmcngalami rcgangan internal yang semakinbcsar scbanding dcngan bcsarnya gaya yangbckcrja untuk mclcngkungkan kristal kristal.Dan pada jarak pclengkungan 0,95 mm kristaltunggal silikon patah pada kedua sisinya. Posisiini mcrupakan break point dari kristal silikonyang diukur. Data ini dipcrlukan untukmcngctahui bcrapa pelcngkungan maksimumyang dapat dibcrikan pada kristal silikonschingga kctika mclcllgkungkan kristal untuksistcm monokromator lcngkung tidak mele\,'atibatas break point ini.

100

0

Gamb:lr 5. KUTVcl kalibrasi nomor kanal

Dalam mclakukan pcngukuran rcgangan padaposisi scmbarang d:llam bahan, makapcnampang lintang bcrkas datang neutronhams diperscmpit, hal ini bcrpcngaruhtcrhadap intensitas neutron yang dap:ltdidctcksi dctcktor. Pada hasil pcngllkuranbcrkas langsung pada bcrbagai lcbar slit scpcrtitcrlihat pada gambar 6, dapat diamati bah\\'ascmakin kccil lcbar slit maka intcnsit,lsneutron yang datang pada dctcktor mcnurunsccara cksponcnsial tcrhadap luas slit.Pcn~~ura'jll "m~h'gguilakan' -slit bc'rdiamctcrkccil ini dipcrlukan pada saat mclakukanpcngukuran distribusi tcgangan sisa misalnyapada arah kedalaman atau bcrbagai posisidalam bahan.

2~4

292..J«~~Ct:0~0z

290

288

286

Gambar 7. Pcngukuran break point daricuplikan kristal tunggal silikon

Pacta pcngukuran rncnggunakan ."train

,l;'a,l,'e tcrlladap pcnnukaan scbclah dalarn

cuplikan rncrnpcrlillatkanjuga hasil yang sarna.

Scmakin bcsar kclcngkungannya sernakin bcsar

rcgangan kornprcsi yang tcrjadi. Hasil

pcngukuran dapat dilihat pada garnbar 8.

Gambar 6. lntcnsitas nclItron pad"bcrbagai lcbar slit

Rcndahnya inlcnsilas nculron inimcrupakan salah salu kcndala pada saal

552

Qac:!UC)c:!UC)Q)~

1. Sudut nol dctcktor tclah bcrgcscr scdikitdari posisi kalibrasi scbclumnya. DiperolchpCr&1maan kurva kalibrasi dctcktor y =

73,753 x + 231,78, daD fluktuasi berkasspanjang dctcktor sekitar 2,9% pertandabahwa detC!l:tDr bc!'cr!1'1 d~I'l;a:l b,tit:.

2. Panjang gclomballg yang dlnasilkanPG(OO4) adalah sekitar 1,908 A.

3. Scmakin kecil Icbar slit yang digunakanakan scmakin rcndah intensitas bcrkasneutron mcmbutuhkan waktu yang lcbihlama untuk mclakukan ckspcrimcn.

4. Pcngukuran pada permukaan dalamlcmpngan kristal tunggal silikon (311)mempcrlihatkan bahwa scmakin besarkelengkungannya puncak difraksibcrpindah pada nomor kanal yang Icbihkccil yang mcnunjukkan terjadinyarcgangan yang makin besar, bcrsamaandcngan itu intcnsitas grossnya scmakinbcsar. Sistcm kristal lcngkung ini

diharapkan dapat mcnggantikan fungsiPG(OO4) scbagai monokromator danmcningkatkan intensitas neutron yangdihamburkan dari monokromator.

DAFTARPUSTAKA

1

Kemudian dari data intcnsitas gro.\,sdari masing-masing puncak difraksi yangdipcrolch dikctahui bahwa dcngan pcrlakuanpclcngkungan ini intcnsitasnya scmakin bcsarsciring dcngan scmakin bcsarnya pcrgcscranposisi puncak difraksi. Hasil pcngamatan dapatdilihat pacta gambar 9. Hal ini dapat dimcngcrtibahwa dcngan pcrlakuan pclcngkungan inibcrkas neutron mcnjadi Icbih tcrfokus

dibandingkan tanpa dilcngkungkan schinggadipcrolch intcnsitas yang Icbih tinggi.Pengukuran ini mcrupakan pcnclitian awal daripcmanfaatan monokromator lcngkung silikon

(311), yang nantinya diharapkan mcnggantikanfungsi monokromator PG(OO~) yangdipcrgunakan sclama ini, untuk Japatmenaikkan intensitas bcrkas.

-:;: 35x103.~

~ 300

~ 25'"!II~ 20~0

~ 15II)

< 10

5

0

2.

3

0 20 40 60 80 100DIAL GAGE (x 0.01 mm)

Gamhar 9. Hubungan bcsarnya kclcngkungandan inlcnsilas bcrkas

4.

KESIMPULAN5

PRASUAD, EPUNG, S.B., GUNAWAN,RIDW AN, MARSONGKOHADI,"Optimasi Difraktomctcr Neutron SerbllkResolusi Tinggi," dis,uikan padaPcrtcmuan dan Presentasi IlmiahPenelitian Dasar IImu Pengctahuan danTeknologiNuklir, Yogyakarta, .1995PRASUAD, GUNA WAN, ED! S.,

M.R.MUSLIH, "PengembanganDifraktomcter Neutron Serbuk UntukPcngukuran Tcgangan Sisa Pada LogamBaja," Laporan Intcm PPSM-BA TAN,1995W.B. YELON, A.D.KRA WITZ, "NcutronDiffraction," American Socicty for MetalsHandbook Material Charactcrization, v.l0,ASM Intcrnational (1.992) 420A.J.ALLEN, M.T.HUTCHINGS,C.G. WINSDOR dan C.ANDREANI,"Ncutron Diffraction Methods for theStudy of Rcsidual Strcss Fields," Advancesin Physics, 34 (1985) 445P.C.BRAND dan H.J.PRASK, "NewMcthods for the Alignment ofInstrumcntation for Residual-StrcssMcasuremcnts by means of NelltronDilTraclion." J. Appl.. Cryst., 27 (1994) 164

Dari basil alig/1/1/ent, kalibrasi danpcngamatan pada cuplikan kristal lcngkungsilikon (311) dipcrolch basil-basil scbagaibcrikut :

553

DISKUSI

1. TANYA:Apakah aplikasi pcnclitian ini tcrhadappengukuran tcgangan sisa ?

JAWAB:Pcngamatan yang dilakukan ini mcrupakanstudi awal tcrhadap sistcm monokromatorlengkung. Apabila sistcm focu.\'sing bentmonochromator ini bcrhasil dilakukan danditerapkan scbagai pcngganti monokromatorPG(OO4) yang dipasang sclama ini,diharapkan intcnsitas bcrkas neutron yangdihamburkan monokromator mcnuju cuplikanakan lcbih besar. Schingga hasil pcngukurantcgangan sisanya akan Icbih baik daridaripada scbclumnya, dan \vaktu pcngukuranakan lcbih ccpat.

JAWAB :a. Yang dimaksud pcmbanding disini adalahbahwa pada lcmpcngan kristal silikon tcrjadiregangan akibat proses pclcngkungan, dannilai rcgangannya scmakin bcsar sciringdcngan scmakin bcsarnya kelcngkunganlcmpengan. Pcrbandingannya dapat dilihatpada gambar 7 dan 8. Lalu mengcnaipcrbandingan nilai regangan padakclcngkungan yang sarna tidak dapatdilakukan karcna kondisi pcngukuranbcrbcda. Strain gage hanya mcngukurrcgangan pada permukaan sebelah dalambcnda uji, sedangkan berkas neutron jatuhnyadi dalam lcmpcngan kristal mendekatipernlukaan scbclah luar kelcngkungan,schingga tidak dapat dibandingkan nilai

rcgangannya pada kclcngkungan cuplikanyang sarna.b. SIraiJ1 gage dipasang scjak a\\'al sampaiakhir pcngukuran. Dipasang dahulu sebclumpcngukuralvcuplikan dilcngkungkan clandihubungkan dcngan pcngolah data. Jadisctclah dilcngkungan sampai kelengkunganyang diinginkan, lalu dilakukan pcngukuran.Kcmudian dilcngkungan lagi lalu diukur,

bcgitu sctemsnya, sampai akhirnya cuplikanpiltah.

2. TANYA:a. Pacta abstrak discbutkan bah\va ~1rain gagedigunakan scbagai pcmbanding hasil yangdipcrolch difraktomctcr ncutron. Bagaimanahasilnya ?b. Apakah ~1rain gage dipasang pactapcrmukaan bcnda uji sctclah dilcngkungkan ?Mohon pcnjclasan.

554