SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

19
SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo Pusal Penelilian Nuklir Yogyakarla ABSTRAK Unluk mengoperasikan Speklromeler Massa cuplikan gas seklor magnel koleklor lunggal lelah dibual sebuah sislem eleklronik yang lerdiri alas sumber daya filamen 15V/10A, anoda 200V/100mA, pendorong 1000V/20mA, ekslraksi 1000V/2mA, lensa-lensa 500V/2mA, penala magnel 0-10 kgauss/10-5000 de- lik, supresi eleklron sekunder -200V/l0mA dan pengukur arus <1 nA. Sumber daya filamen, anoda, pendorong dan supresi eleklron sekunder diregulasi dengan leknik umpan balik unlai lerlutup, sumber daya ekstraksi, lensa-lensa dilurunkan dengan rangkaian pembagi legangan dari polensial pemercepal, penatap magnet dibangkilkan dengan leknik pemualan-pelucut- an kapasitor dan pengukuran arus dibangun dengan menggunakan penguat operasional arus bias masukan rendah. Sumber daya yang lerlelak pada potensial linggi dikendali dari polensial rendah dengan menggunakan balang isolalor pleksiglas dan nilainya dilampilkan pada penampil analog dengan menggunakan rangkai an pengual diferensi al. Penguj ian pada beban penuh lelah menunjukkan rangkaian-rangkaian mempunyai kelidak- linieran kurang dari 1% dan ketidakslabilan dalam 5 jam kurang dari.1X karena rangkaian-rangkaian bekerja pada daya rendah kecuali sumber daya filamen di mana lransistor daya lerakhir harus didinginkan dengan menggunak an sebuah kipas angin. ABSTRACT An electronic syslem consist.ing of 15V/10A filamenl, 200V/10mA anode, 1000V/20mA repeller, 1000V/2mA exlrac- lion. 500V/2mA 1enses , 0-10 kgauss/10-5000 second magnel scanner, -200V/10mA secondary electron supressor and <lnA current meter was construcled for operaling a gas sample mass spectrometer of sector magnel single colleclor. Filament, anode, repeller and secon.dary eleclron supressor power supplies are regulated by using closedloop f'eedback lechnique. Extraclion and lenses power supplies are derived by using divider circuit from acceleraling polenlial. Magnet scanner is generaled by using capasilor charge- discharge lechnique and currenl meler is conslrucled by using low inpul bias currenl operational amplif'ier. Power supplies localed in high polenlial are conlrolled from ground potential by using plexiglas iosulalor rod aod ils value are displayed in analog meters by using diferent amplifier circuils. Full load lesls show lhal circuils have nonlinearily less lhen 1% and 5 hours inslabillily of less lhen 1% as lhe circuils operales al low power except lhal lhe filamenl power supply in which lhe f'inal power lransistors musl be fan cooled. 85

Transcript of SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

Page 1: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA

Suladji Sugiarlo

Pusal Penelilian Nuklir Yogyakarla

ABSTRAK

Unluk mengoperasikan Speklromeler Massa cuplikan gasseklor magnel koleklor lunggal lelah dibual sebuah sislemeleklronik yang lerdiri alas sumber daya filamen 15V/10A,anoda 200V/100mA, pendorong 1000V/20mA, ekslraksi 1000V/2mA,lensa-lensa 500V/2mA, penala magnel 0-10 kgauss/10-5000 de­lik, supresi eleklron sekunder -200V/l0mA dan pengukur arus<1 nA. Sumber daya filamen, anoda, pendorong dan supresieleklron sekunder diregulasi dengan leknik umpan balik unlailerlutup, sumber daya ekstraksi, lensa-lensa dilurunkandengan rangkaian pembagi legangan dari polensial pemercepal,penatap magnet dibangkilkan dengan leknik pemualan-pelucut­an kapasitor dan pengukuran arus dibangun dengan menggunakanpenguat operasional arus bias masukan rendah. Sumber dayayang lerlelak pada potensial linggi dikendali dari polensialrendah dengan menggunakan balang isolalor pleksiglas dannilainya dilampilkan pada penampil analog dengan menggunakanrangkai an pengual diferensi al. Penguj ian pada beban penuhlelah menunjukkan rangkaian-rangkaian mempunyai kelidak­linieran kurang dari 1% dan ketidakslabilan dalam 5 jamkurang dari.1X karena rangkaian-rangkaian bekerja pada dayarendah kecuali sumber daya filamen di mana lransistor dayalerakhir harus didinginkan dengan menggunak an sebuah kipasangi n.

ABSTRACT

An electronic syslem consist.ing of 15V/10A filamenl,200V/10mA anode, 1000V/20mA repeller, 1000V/2mA exlrac­lion. 500V/2mA 1enses , 0-10 kgauss/10-5000 second magnelscanner, -200V/10mA secondary electron supressor and <lnAcurrent meter was construcled for operaling a gas samplemass spectrometer of sector magnel single colleclor.Filament, anode, repeller and secon.dary eleclron supressorpower supplies are regulated by using closedloop f'eedbacklechnique. Extraclion and lenses power supplies are derivedby using divider circuit from acceleraling polenlial.Magnet scanner is generaled by using capasilor charge­discharge lechnique and currenl meler is conslrucled byusing low inpul bias currenl operational amplif'ier. Powersupplies localed in high polenlial are conlrolled fromground potential by using plexiglas iosulalor rod aod ilsvalue are displayed in analog meters by using diferentamplifier circuils. Full load lesls show lhal circuils havenonlinearily less lhen 1% and 5 hours inslabillily of lesslhen 1% as lhe circuils operales al low power except lhallhe filamenl power supply in which lhe f'inal powerlransistors musl be fan cooled.

85

Page 2: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

86

I. PENDAHULUAN

Unluk mengelahui kandungan unsur dalam bahan diperlukan

alal analisis. Salah salu alal analisis yang banyak diper-

gunakan adalah Speklromeler Massa karena alal ini mampu men­

capai jangkauan massa yang besar, resolusi dan kepekaan yangl' ,(1)~ngg~.

Sualu uni l Speklromet..er Massa lerdi ri atas sumber ion,

analisalor ion dan koleklor ion.

Karena seliap bahan dalam rase padal maupun cair selalu

dapat diubah menjadi rase uap maka sumber ion unluk cuplikan

gas selalu diberi t.empat.di dalam sllalu unil Spekt.romelerMassa. Salah salu sumber ion unt.uk cuplikan gas yang banyak

dipergunakan adalah lipe t.umbukan eleklron karena kesla­

bilannya dan arus keluarannya dapat dikendali dengan akural

dengan pengendal ian arus elekl!'on pengi on. <2>

Anal isator ion yang banyak dipergunak an adal ah sek lor

magnel (seclor magnel) khususnya lipe pemrokusan ganda

karena kemampuannya mencapai jangkauan massa yar:g besar danf k ~ l 0 0 ~ 0 ,<3>.a ."or ral"1sm~s~ yang ,,~r'1gg~.

Kolek lor ion yang banyak dipergunak an adal ah mangk uk

Faraday karena kesederhanaan konslruksi dan linierilasnyalo ,(4)yal"1g ~ngg~ .

Unluk mengoperasikan sumber ion diperlukan sumber daya

rilamen 15V/10A, al"1oda200V/10mA, pendorong 1000V/20mA, eks­

lraksi 1000V/2mA, lensa-lensa pemrokus 500V/2mA di samping

polensial pemercepal sendiri 10kV/2mA. Unluk analisalor ion

diperlukan rangkaian penalap medan magnel 0-10 kgauss dengan

waklu 10-5000 delik di samping sumber daya medan magnel

sendiri 100V/25A. Unluk koleklor ion diperlukan sumber daya

supresi eleklrol"1sekunder -200V/l0mA dan pel"1gukurarus dalam

jangkauan kurang dari 1 nA.

Unluk keperluan penelilian sumber daya harus dapal di­

kendal i kan secar a 1i nier dan mempunyai slabi 1ilas linggi .

Sumber daya unluk sumber ion lerlelak pada polensial linggi

10 kV sehingga unluk pengendalian dari polensial 1alar

Page 3: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

87

secara sederhana adalah dengan menggunakan bat.ang isolat.or

pleksiglas at.au pralon. Nilai pot.ensial dan arus harus

dapat. diket.ahui dengan mudah dengan penampil sederhana yait.u

dengan met.er analog sehingga nilai yang berada pada polen­

sial t.inggi harus dibawa ke pot.ensial lat.ar dengan mengguna­

kan rangkaian penguat. diferensial.

II. TATAKERJA DAN PERCOBAAN

A. Teori Operasi Dasar

Unt.uk menst.abilkan sumber daya t.erhadap perubahan

beban, t.egangan jala dan suhu dipergunakan leknik umpan

balik rangka.ian t.ert.ulup seperli t.erlihal pada gambar 1.

Ni1ai{:=;}

acuan

besaran keluaran dirancang linier terhadap sualu

Y =(Z +Z)/2 Y =GYk .t 2 .1 Tn Tn

.--I~2Yk

iIYm

Z1I

..

(1)

Gambar 1. Teknik umpan balik rangkaian t.ert.ut.up

Unluk beban rendah dapat. dipergunakan t.eknik rangkai­

an pembagi t.egangan sepert.i t.erlihat. pada gambar 2 yang

dapat. memberikan besaran keluaran

y =k

Z 1Z +-Z1 2

Y = {1 Ym m(2)

Page 4: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

88

----------,

Gambar 2. Teknik rangkaian pembagi ~egangan

Unluk membangki~kan legangan segitiga dapat diperguna­

kan leknik pemuatan-pelucutan kapasitor seperli terlihal(0)

pada gambaI' 3. Untuk legal"'1gan kel uaral"'10,01 t...egal"'1gan

masukan diperlukan wakt...upencapaian 0,01005 RC yang berarti

kelidaklinieral"'1nya kural"'1dari 0,5%.

R

1-

/i•

+ U

C

,

I• - U

Gambar 3. Tekl"'1ikpemuatal"'1-pelucutal"'1kapasitor

Unt...ukmembawa nilai besaral"'1yang berada pot...ensial t...e­

gangan t...inggike t...empat...pot...ensial lat...ardapat...dipergunakan

rangkaian penguat diferensial seperli terlihat pada gambaI' 4

yang memberikan keluaran

~ x R + R31. :tJ. 2t

u =

[ R R

42 22~ X R + R32 1.2 22 X u2]-[

R4J.

R2J. (3)

Page 5: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

89

U1

u

D"'22

Gambar 4. Rangkaian penguat diferensial

Unl uk penguk ur ar us r endah dapa t di per gunak an pengua t

operasional arus bias masukan rendah (yang nilainya jauhlebih keci1 dibanding arus yarig diukur) seperli terlihatpada gambar- 5 yang memberi ka 1'1 tegangan ke1 uar-a1"'1(7)

U = - R I ( 4)

R

Iu

Gambar 5. Rangkaia1"'1 penguat arus

Dengan menggunak an 5 r angk ai an dasar di a tas di bangu1"'1

sumber daya u1"'1tuk ion, penatap magnet dan pengukur aruskolektor ion.

Page 6: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

90

B. Rangkaian Elektronik

1. Sumber daya filamen

Sumber daya ini dipergunak an untuk member i arus pada

filamen pemroduksi elektron pengion. Elektron ditangkap

oleh anoda dikonversi menjadi tegangan untuk dipergunakan

sebagai cuplikan. Karena potensi al anoda 200 vo'lt. maka di-

perl ukan penguat di!-erensial. Tegangan beda antar a acuan

dengan cuplikan dipergunakan unt.uk memacu penguat daya.

Diagram blok sumber daya filamen t.erlihat pada gambar 6.

Arus elektron yang dirancang 200 ~A dikonversikan men-

t.egangan anoda.

jadi t.egangan 2 volt (1% U) agar tidak mempengaruhi ni1aiA

Tegangan anoda diturunkan menjadi 10 volt.

dengan rangkaian pembagi tegangan dengan faktor penurunan

1/20 yang membuat. t.egangan cuplikan menjadi o ,1 , volt..

Tegangan cuplikan dinaikan menjadi 10 volt. dengan pengua t

diferensial dengan faktor penguatan 100. Dalam pengendali-

an, beda t.egangan acuan (0-10 volt.) dengan tegangan cuplikan

dipergunakan unt.uk memacu penguat daya yang dirancang mampu

memberikan arus keluaran 10 A. Penguat daya dirancang

menggunakan t.ransist.or 3 t.ingkat agar t.idak membebani

penguat operasional.

1

nod;;!

A

A

Gambar 6. Diagram blok sumber daya filamen

Page 7: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

91

2. Sumber daya anoda

Sumber

pada anoda

filamen.

Sua~u gelombang ko~ak dengan frekuensi 2 kHz ampli~udo

0,5 vol~ diperkua~ dayanya kemudi an diper kual menj adi -~e­gangan ~i nggi dengan lransfor malor. Tegangan ~inggi arus

t.ukar ini disear ahkan dan di ambi 1 cupl ikannya. Diagram blok

sumber daya anoda ~erlihal pada gambar 7.

Us

daya

unluk

ini di pergunak anmemberi lenaga

o

un~uk member i po~ensi al

eleklron pengion dari

TPP

Gambar 7. Diagram blok sumber daya anoda

Sumber daya anoda 200V/l00mA dirancang dikonversi dari

sumber daya 10V/2,5A sehingga gelombang kolak ampli~udo 0.5V

dicuplik dengan ~ahanan 0.2 ohm. Tegangan keluaran 200 voll

di cuplik 10 vol~ dengan rangk aian pembagi ~egangan dengan

fak~or penurun 1/20. Dalam pengendalian. beda ~egangan

acuan (0-10 vol~) dengan ~egangan cuplikan dipergunakan

un~uk memacu sumber daya ~egangan ca~u yang dirancang

bekerja pada 10V/2,5A pada beban penuh 200V/l00mA.

3. Sumber daya pendorong

Sumber daya ini dipergunakan un~uk mendorong ion-ion

hasil ionisasi keluar dari kolak pengion.

Sumber daya pendorong 1000V/20mA dirancang dikonversi

dari sumber daya 10V/2.5A dengan rangkaian yang mirip dengan

sumber daya anoda. hanya karena ~egangan keluarannya 1000

vol~ maka fak~or penurun legangan cuplikan adalah 1/100.

,

Page 8: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

92

4. Sumber daya ekslraksi dan lensa

Sumber' daya ini dipergunakan unluk mengekslraksi ion­

ian hasil ionisasi dari kalak pengion dan memrokuskan berkas

ion agar sebagian besar dapal melewali celah sumber ion.

Kar ena arus yang diperlukan relalir kecil Cdi bawah 1 f-lAJ

maka sumber daya ini dapal dilurunkan dengan rangkaian pem­

bagi legangan dengan arus yang dialirkan dirancang 2 mA agar

nilai polensialnya lidak lerpengaruh dan lidak membebani

sumber daya polensial pemercepal.

5. Penampil nilai legangan

Sumber daya t'ilamen, anoda dan pendorong berada pada

polensial linggi 10 kV dan sumber daya ekslraksi dan lensa

adalah legangan linggi. Unluk menampi 1kan ni1ai polensi al

sumber daya ini diperlukan rangkaian pembagi legangan faklor

penurun 1/1000 dan rangkaian pengual deferensial yang faklor

pengualannya lerganlung nilai sumber dayanya. Nilai besaran

lerakhir ini dapal dilampilkan dengan menggunakan sebuah

meler analog skala penuh 1 mA. Diagram blok rangkaian pe-

nampil legangan lerlihal pada gambar 8.

Gambar 8. Diagram blok penampil legangan

Page 9: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

93

6. Pena~ap medan magne~I

Rangkaian ini dipergunakan untuk menatap (scan) medan

magnet yang dirancang untuk jangkauan 100-5000 gauss yang

dibagi dalam 6 jangkauan dalam waktu 10-5000 detik.

Suatu pembangki t gelombang segi tiga dengan ampli tudo

0.1 volt dimasukkan dalam suatu penguat dengan faktor

pengua~an 1-50. Keluaran dari penguat dimasukkan pada suatu

penjumlah (mixer) yang juga dapat menerima 2 masukan lainnya

yai~u rangkaian pembagi tegangan kasar (tahanan tetap) dan

hal us (potensi.ometer) untuk keperluan penatapan manual.

Keluaran penjumlah dipergunakan sebagai acuan sumber daya

medan magnet. Rangkaian ini juga dilengkapi dengan sebuah

penguat yang disediakan untuk penguatan keluaran dari peng­

ukur medan magnet yang diumpanbalikkan apabila nilainya

tidak setingkat. Diagram blok rangkaian penala magnet ter-

lihat pada gambar 9.

Gambar 9. Diagram blok rangkaian penatap magnet

7. Sumber Daya Supresi Elektron Sekunder

Sumber daya ini dipergunakan untuk memberi potensial

negatif pada elektroda supresi elektron sekunder terhadap

elektroda kolektor ion. Teori operasi dan rangkaian elek-

Page 10: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

daya anoda hanya

maka diperlukan

94

lronik sumber daya ini mirip dengan sumber

karena keluaran sumber daya ini negalif

sebuah pengual balik Cinverling).

8. Pengukur Arus

Pengukur arus ini dipergunakan unluk mengukur arus ion

yang dilerima koleklor ion. Karena arus ini relalif kecil

Ckurang dari 1 nA) makadiperlukan pengual operasional

khusus yailu yang memerlukan arus bias masukan rendah.

Unluk kelidaklelilian lX arus yang dapal dikonversi adalah

100 kali arus bias·masukan. Dalam penelilian ini baru dapal

dicapai pengukuran arus 0.1 nA dengan menggunakan pengual

operasional CA-3160.

C. Pengujian

Pengujian unluk sumber daya adalah dengan memberi beban

penuh kemudian mengamali keluaran sebagai fungsi masukan.

Dari dala diperoleh dapal dilenlukan kelidaklinierannya dan

kelidakslabilannya unluk jangka lerlenlu. Sumber daya

filamen. anoda. pendorong do.n supresi eleklron sekunder di­

beri beban penuh sesuai spesifikasi. sedo.ng sumber do.yo.

ekslraksi dan lensa diberi beban 1/100 spesifikasi unluk

kelelilian lX.

Pengujian unluk penalap magnel melipuli duo. parameler

yailu ketidaklinieran legangan keluaran dan kelepalan waklu

yang dapal dilenlukan dengan mengamali legangan keluaran

sebagai fungsi waklu.

Pengujian unluk

arus masuk an. Oar i

pengukur

dala yang

arus adalah dengan memberi

diperoleh dapal dilenlukan

kelidaklinierannya.

III. HASIL PENGUJIAN

Dala pengujian sumber daya filamen. anoda. pendorong.

dan supresi eleklron sekunder sebagai fungsi legangan acuan

lerlera dalam label 1.

Page 11: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

95

Tabel 1. Data pengujian sumber daya filamen CSDF), a~odaCSDA), pendorong CSDP) dan supresi elektron sekun­der CSDSES). Kondisi beban penuh. Ketidaktelitian1 bit terendah.

IU

CV)I

I CA)UeV)UeV)UCV)ac '..1 tJ. 1")

SDFSDASDPSDSES

°0,010,110', .1-

11,0119,410219,3

22,0240,220240,2

33,0159,430359,9

44,0179,840379,8

55,0099,750399,8

66,00119,6602119,7

76,99139,6701139,6

88,01159,8799159,8

99,01180,1901179,9

1010,00200,31002199,9• 10 10,05201,51013200,5

derau

0,8 :Yo0,6 :Yo0,6 :Yo0,6 :Yo

• sesudah 5 jam

Data pengujian sumber daya ekstraksi, lensa-l, lensa-2 dan

lensa-3 sebagai fungsi posisi tombol pengatur tertera dalam

tabel 2.

Diukur pada

Data pengujian sumber daya ekstraksiTabel 2. CU ),E

CU ), lensa-2 CU ) dan lensa-3 CU ).Lj. L2 Laarus 20 ~A Cl/100 arus yang megalir).penampil. Ketelitian 1 bit terendah.

lensa-l

Kondisi

PosisiUCV) UCV)UCY) UCV)

ELj.L2La

0

9,511,001,502,001

9,561,051,552,052

9,611,101,602,103

9,661,151,652,154

9,701,211,702,205

9,761,261,752,256

9,801,311,812,307

9,841,351,852,358

9,891,401,902,399

9,941,451,962,4510

9,991,502,002,50• 10 10,031,522,012,51

derau

1:Yo 1:Yo 1 :Yo1:Yo

• sesudah 5 jam

Page 12: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

96

Data pengujian penatap magnet sebagai f'ungsi ••••aktu tertera

dal am tabel 3.

Tabel 3. Data pengujian penatap magnet. Jangkauan 0-1 volt,0-100 detik. Ketidaktelitian 1 bit terendah.

Wakt.u Cdet.ik)Tegangan CV)

0

0,0010

0,1020

0,2030

0,3040

0,4050

0.51Wakt.u Cdet.ik)

Tegangan C II)

60

0.6170

0,7080

0.8090

0,90100

1.01

Da ta penguj ian penguk ur ar us sebagai fungsi ar us masuk an

t.ertera dalam tabel 4.

Tabel 4. Dat.a pengujian penukur arus.

Ketidakt.elitian 1 bit. t.erendah.

Jangkauan 0-100 pA.

Arus CpA)Tegangan CV)

0

0.0110

0,0920

0,1930

0,2940

0.4050

0,50Ar us CpA)

Tegangan C II)

60

0,6070

0,7080

0.8190

0,91100

1,01

IV. PEMBAHASAN

Dari data pengujian dapat dihitung paramet.er-paramet.er

unt.uk masing-masing sumber daya, penat.ap magnet. dan pengukur

arus yang hasilnya adalah

1. Sumberdaya filamen

a.

Ket.idaklinieran:1,0 Yopad a acuan 2 volt.b.

Ket.idakst.abilan:0,5 Yo

2.

Sumberdaya anoda

a.

Ketidaklinieran :3,0 Yopad a acuan 1volt.b.

Ket.idakstabilan:0,6 Yo

Page 13: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

97

3. Sumberdaya pendorong

a.

Ket.idaklinieran:2,0%pada acuan1volt.b.

Ket.idakst.abilan:0,1%

4.

Sumberdaya ekst.raksidan lensa

a.

Kelidaklinieran:1,0 % pada acuan4volt.L-lb.

Kelidakslabilan:1,°%5.

Penat.ap magnel

a.

Ket.idaklinieran:2,0 % pada wakt.u 50 det.ikb.

Kelidakt.epat.an:2,0 %

6.Pengukurarus

a.

Kelidaklinieran:10%pada arus10 nA

Unt.uk sumber daya Iilamen, anoda, pendorong dan supresi

elekt.ron sekunder t.erhit.ungnilai ket.idaklinieran 1-3 % pada

daerah t.egangan acuan rendah. Hal ini dapat. diakibat.kan

karena kalibrasi dilakukan pada t.egangan acuan 10 volt. yang

memberikan nilai keluaran t.inggi yang menjadikan arus yang

lerdisipasi pada R cukup2

suhu R cukup berart.i, ini mengakibat.kan2Pada nilai acuan rendah nilaikenai kan ni1ai R.

2

t.urun mengakibalkan nilai

nyebabkan kenaikan

pada

me-

t.inggi.

yang

R kembal i2

t.urun cuk updaya

CR +R /R )211besar

pengkali

kel uaran sumber

Iakt.ort.ahanan

yangdaya

mengalir

Karena

berart.i. Set.elah jangka wakt.u 5 jam niali keluaran meng-a1ami kenaikkan 0,5- 1% inimenunjukkan desipasidayapada

R

memang cukupberarlinamunkurangdari3%yangmenunjuk-2 kant.elaht.erjadipemindahant.enagadarit.ahanankemedia

lingkungan yang kont.inu Cbaik). Perbedaan daya ant.ara nilai

acuan 1 volt. dengan 10 volt. ada1ah sebanding dengan Carus)2

yang berart.i 100 kalinya yang menyebabkan deviasi dari gar is

linierilas sebesar 3%.

Unluk sumber daya ekst.raksi dan 1ensa t.erhit.ung ni1ai

ket.idaklinieran 1% unt.uk lensa-l yang berart.i masih dalam

daerah ket.idakt.epat.anpengukuran.

Unt.uk penat.ap magnet. t.erhit.ungnilai ket.idaklinieran 2%

yang juga disumbang karena kelidakt.elit.ian pengukuran.

Unluk pengukur arus t.erhit.ungnilai ket.idaklinieran 10%

pada arus 1/10 skala penuh, hal ini mungkin disumbang oleh

Page 14: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

98

kelidaklelilian pengukuran alau oleh arus bias masukan yang

lidak boleh diabaikan pada nilai arus masukan lingkat..ini.

Pemasangan lahanan umpanbal ik yang 1ebih linggi C 1011 ohm)

lernyala menyulilkan pengofselan, jadi diduga sumbangan oleh

arus bias masukan yang lidak boleh diabaikan lebih dapal di­

lerima.

V. KESI MPULAN

Dalam penelilian ini dapal diperoleh beberapa bulir

penling yailu :

1. Telah dapal dibual sumber daya unluk Speklromeler ~~ssa

dan yang lelah diuji menunjukkan dapal berfungsi dengan

baik.

2. Telah dapal dibual pengukur arus unluk Speklromeler Massa

hingga balas ukur 100 pA.

3. Pada daya rendah lransformalor inli besi dapal diperguna­

kan unluk menslransfer lenaga lewal legangan arus tukar

hingga frekuensi 2 kHz.

UCAP AN TERI MA KASI H

Penyusun menyampai kan ucapan lerima kasih kepada sdr.

Unlung Margono dan sdr. Dwi Mulyanlo yang lelah membantu

pengkonstruksian dan pengujian alal.

ACUAN

1. ROBOZ.J. ,"MassSpeclrometry" ,John Wiley,New York,1968. 2.

VAL VI ,L. ,"Alom and Ion Sources",John Wiley,New York,1968. 3.

BRUNEE,C. ,"Inl.J.Mass Spec.& Ion Phys",45,1982.

4.

RYSSEL,H. ,"Ion ImplanlationTechnique" .Spinger.NewYork,

1982.

5. 0'AZZO, J., "Feedback Conlrol Syst.em Anal ysis and Synthe­sis", HcGraw-Hill, New York. 1966.

6. HILLMANN, J., "Pulse: Digital and Swilching Waveform",McGraw-Hill, New York, 1965.

7. STOUT, D.F., "Handbook of Operational Amplifier CircuilDesi gn", McGraw-Hi 11, New York, 1976.

Page 15: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

99

LAMPI RAN

.10 ky~

951'1

5:1.1..

10K

5M

4701.

0,1

Ekstraksi

...

I

.....••.•

10 x 470r

Gambar L1. Rangkaian elekt..ronik surnber daya fiLa.men, eks-t..raksi dan lensa-lensa. R = 10K, IC = LM-358,Q, Q = 80-139, Q = 2N3055.:I. 2 . 9

Page 16: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

100

10K

R

R

R

R

o 03~ ,~K:, .-1-

300r

R

100 o

II

Gambar L2. Rangkaian eleklronik sumber daya anoda, pendorongdan supresi eleklron sekunder. R = 10K, IC =LM-358, Q, Q, Q, Q = 80-139, Q , Q = 2N3055.

:t 234 5 <' .

Kelerangan sambungan

SumberdayaPengualbalaikDiodaNR

I-s

x

Anoda

Tidal<sambung Haju30019CW

Pendorong

Tidaksambung t--laju500990K

Supresi

eleklronsambungBalik300190Ksekunder

Page 17: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

F

101

R~.

I100[

,p

E

'R 3

2K

100[

Rj,

Rj,

r

I

R~

Gambar L3. Rangkaian penampil nilai legangan.

R~

I'-"-'-

)

6r_L

R = 100my!,:1

R = lMl, R = 10M, R = 10K, IC = L/o.f-358, I = SP2 3 4.1 mA

Page 18: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

102

R

R

2

7

LM- 311

SN-7400

RI5

10UK

1001:

R

Gambar L4. Rangkaian penalap magnel. R = 10k, D = 1N914,IC = LM-358, R =5M, 2M5, 1M, 500K, lOOK, C = 2500tJ-lr,R = 0,2K , 8K. 18K, 38K. 98K. R = 990K,P s490K, 190K, 90K, 40K, 10K,R = sesuai raklor pengualan yang diperlukan9IC = LM-358.

Page 19: SISTEM ELEKTRONIK SPEKTROMETER MASSA Suladji Sugiarlo ...

103

TANYA JAWAB

f. Ri.i ~ I sar i.sNohon dije~askan tekni.k pene-ukuran arus yane saudara de­

sain, dan kemunekinan faktor apa saja yane menyebabkan..

hasi L peneuku.ran. denean.. ket idak~ inieran fO~~ ?

JAWABAi'·l

1. Untuk peneukur arus dipereunakan rJ.mperrneter diei taL

digit Keith~y 616C.

....,1-='­2

2. Ket i.dakL i nl~eran 10% pada arus _1_ skaLa penuh dikarena­10kan arus b i.as masu,l,zan rendah t 1~dak bo ~eh d i.aba i kan

terhadaparus yang diukur.

2. Di.d!: Gayani

Da~am data pengujian peneL1.kuran arus pada tabeL 4. Apa-

kah ini hasi.L pen$L1.kuran. dengan aLat yang dtbuat sen..di.rt.

JAWABAN

Yang di.ujt ada~ah konverter arus tegangan yan..e dibuat.

ALat peneu.jtan adaLah :t. Sumber tegangan yane dl~ban$L1.ndengan LIT LN-7232. Tahanan saneat ti.neei 1% 50 ppm buatan Vi.ctoreen3. ALat peneukur teganean Kei.thLy 616C 3~ digit2

3. SetyadtDari. makal.ah yane tel.ah di.prosentasi.kan, dijel.askan ten-

tane performer dari masi.n..g-masing baeian yan..e teLah

dib1.J.at, apakah sudah dtpiktrkan desain in..terkoreksi antarbaeian-baeian sehineea se7..u.ruh sistem tn..t beker.fa deneanbaik dan andal..

JAWABAN

Dal.am spektrometer nwssa baei.an.. sumber ini, anal.isator

ion dan kol.ektor ion secara funesional. bekerja sendiri­

sendiri, parameter-parameter masine-masin..e t idak sal. ing

mempengaruhi, namun akan menyumbang pada parane ter-para­meter spektrometer massa Cresol.usi massa dan kepekaan~