BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANGX-Ray Fluorescence (XRF) adalah suatu teknik analisis yang menggunakan interaksi sinar X dengan bahan untuk menentukan komposisi unsurnya. XRF secara luas digunakan sebagai alat karakterisasi cepat di banyak laboratorium dan industri di dunia, untuk aplikasi yang beragam seperti metalurgi, forensic, polimer, elektronik, arkeologi, analisis lingkungan, geologi dan pertambangan. Kemajuan terbaru dalam teknologi sinar-X (X-Ray) telah menghasilkan perkembangan.Metode ini sangat sederhana, paling akurat dan sangat ekonomis untuk penentuan komposisi kimia dari berbagai bahan, non-destruktif dan handal, tidak memerlukan atau sangat sedikit preparasi sampel, dan cocok untuk sampel padat, cair, dan bubuk. Metode ini dapat digunakan untuk penentuan berbagai unsur dari kalium (19) sampai uranium (92), dan memberi batas deteksi tingkat ppm, tetapi dapat mengukur konsentrasi hingga 100% lebih mudah dan secara bersamaan (John et al., 2001).Penentuan senyawa berat dan toksik dalam sampel lingkungan (geologi dan ekologi, tumbuhan, tanaman dll) dapat menggunakan XRF. 26 senyawa seperti K, Ca, Ti, Cr, V, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Pb dapat ditentukan dalam sampel secara bersamaan (Girard, 2010).

Instrumen XRF yang mampu menganalisis resolusi dengan kecepatan tinggi, yang sekarang dipakai oleh peneliti dan analis dalam aplikasi dibidangnya masing-masing.X-ray fluorescence (XRF) spektrometer adalah suatu alat x-ray digunakan untuk rutin, yang relatif non-destruktif analisis kimia batuan, mineral, sedimen dan cairan. Ia bekerja pada panjang gelombang-dispersif spektroskopi prinsip yang mirip dengan microprobe elektron. Namun, XRF umumnya tidak dapat membuat analisis di spot ukuran kecil khas pekerjaan EPMA (2-5 mikron), sehingga biasanya digunakan untuk analisis sebagian besar fraksi lebih besar dari bahan geologi. Biayanya murah dan relatif mudah dalam persiapan sampel, stabil dan kemudahan penggunaan X-Ray spektrometer membuat salah satu metode yang paling banyak digunakan untuk analisis unsur utama di batuan, mineral, dan sedimen.1.2. RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimanakah sejarah penemuan alat XRF spectroscopy?2. Bagaimanakah penggunaan XRF spectroscopy?

3. Bagaimanakah cara menggunakan XRF spectroscopy?

4. Apa saja aplikasi dari XRF spectroscopy?

5. Dimana saja akses dari XRF spectroscopy?

1.3. TUJUAN

1. Mengetahui sejarah penemuan XRF spectroscopy.

2. Mengetahui penggunaan dari XRF spectroscopy.3. Mengetahui cara penggunaan alat XRF spectroscopy.

4. Mengetahui aplikasi dari XRF spectroscopy.

5. Mengetahui akses XRF spectroscopy.

BAB II

PEMBAHASAN2.1 Sejarah Penemuan XRF

Sinar-X atau X-Ray telah ditemukan pada tahun 8 November 1895 oleh seorang Profesor Fisik bernama Wilhelm Conrad Rontgen kelahiran tahun 1845 dikota Lennep, Jerman. Beliau mendapati sinar ini dalam percobaan dengan Sinar Katoda yang terdiri dari arus elektron. Arus dibuat dengan menggunakan voltase tinggi antara electrode yang ditempatkan pada masing-masing ujung tabung gelas yang udaranyahampir dikosongkan seluruhnya. Pada peristiwa ini Rontgen sudah menutup sepenuhnya tabung sinar cathode dengan kertas hitam tebal (barium platinocyanide), sehingga biar pun sinar listrik dinyalakan, tak ada cahaya yang terlihat dari tabung. Tetapi saat Rontgen menyalakan arus listrik didalam tabung sinar cathode, beliau terperanjat melihat bahwa cahaya mulai memijar pada layar seperti distimulir oleh sinar lampu. Rontgen padamkan tabung dan layar (yang terbungkus oleh barium platinocyanide) cahaya berhenti memijar.Karena tabung sinar cathode sepenuhnya tertutup, Rontgen segera sadar bahwa sesuatu bentuk radiasi yang tak kelihatan seharusnya datang dari tabung ketika cahaya listrik dinyalakan. Karena ini merupakan hal yang misterius, Rontgen menyebut radiasi yang tampak itu Sinar-X / X-Ray adapun X merupakan lambang matematika biasa untuk sesuatu yang tidak diketahui.

Rontgen menemukan bukti lain pada penelitian dalam Sinar-X, antara lain:

1.Sinar-X dapat membuat berbagai sinar benda kimia selain dari barium platinocyanide.

2.Sinar-X dapat menerobos melaluiberbagai benda yang tidak tembus oleh cahaya biasa. Rontgen menemukan bahwa sinar-X dapat menembus langsung dagingnya tetapi berhenti pada tulangnya. Dengan cara meletakkan tangannya antara tabung sinar cathode danlayar yang bersinar, Rontgen dapat melihat dilayar bayangan dari tulang tanggannya.

3.Sinar-X berjalan menurut garis lurus dan tidak seperti partikel bermuatan listrik, sinar x tidak terbelokkan oleh bidang magnet.

Pada bulan Desember 1895 Rontgen menulis artikel pertamanya mengenai Sinar-X. Laporannya dalam waktu singkat menarik perhatian banyak para ilmuwan. Salah seorang ilmuwan yang penelitiannyadari hasil penemuan Rontgen adalah Antoine Henri Becquerel. Meskipun maksud utama dari penelitiannya menyelidki Sinar-X, justru menemukan fenomena penting tentang Radioaktivitas. Secara umum, Sinar-X berkerja jika energi elektron mengenai sasaran. Sinar-X itu sendiri tidak mengandung elektron, tetapi gelombang elektromagnetik yang serupa dengan radiasi yang dapat terlihat mata (gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang Sinar-X jauh lebih pendek.Sinar-X fluoresensi spektroskopi (XRF) secara universal diakui sebagai metode yang sangat akurat untuk mengukur komposisi atom bahan dengan penyinaran sampel dengan foton energi tinggi seperti x-ray atau gamma ray dan mengamati fluoresensi sinar-X yang dihasilkan dipancarkan oleh. sampel.Secara umum, rontgen fluoresensi spektrometer terdiri dari sumber radiasi eksitasi (tabung sinar-x atau radioisotop), detektor radiasi untuk mendeteksi radiasi terstimulasi dari sampel, dan layar dari output spektral. Komputer sering digunakan untuk melakukan analisis data.

2.2Penggunaan XRF SpectroscopyMetode XRF secara luas digunakan untuk menentukan komposisi unsur suatu material. Karena metode ini cepat dan tidak merusak sampel, metode ini dipilih untuk aplikasi di lapangan dan industri untuk kontrol material. Tergantung pada penggunaannya, XRF dapat dihasilkan tidak hanya oleh sinar-X tetapi juga sumber eksitasi primer yang lain seperti partikel alfa, proton atau sumber elektron dengan energi yang tinggi (Viklund,2008).

2.3 Cara Menggunakan XRF Spectroscopy

Analisis menggunakan XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan karakteristik sinar-X yang terjadi akibat efek fotolistrik.Efek fotolistrik terjadi karena elektrondalam atom target pada sample terkena sinar berenergi tinggi (radiasi gamma, sinar-X).

Apabila terjadi eksitasi sinar-X primer yang berasal dari tabung X ray atau sumber radioaktif mengenai sampel, sinar-X dapat diabsorpsi atau dihamburkan oleh material. Proses dimana sinar-X diabsorpsi oleh atom dengan mentransfer energinya pada elektron yang terdapat pada kulit yang lebih dalam disebut efek fotolistrik. Selama proses ini, bila sinar-X primer memiliki cukup energi, elektron pindah dari kulit yang di dalam menimbulkan kekosongan. Kekosongan ini menghasilkan keadaan atom yang tidak stabil. Apabila atom kembali pada keadaan stabil, elektron dari kulit luar pindah ke kulit yang lebih dalam dan proses ini menghasilkan energi sinar-X yang tertentu dan berbeda antara dua energi ikatan pada kulit tersebut. Emisi sinar-X dihasilkan dari proses yang disebut X Ray Fluorescence (XRF). Proses deteksi dan analisa emisi sinar-X disebut analisa XRF. Pada umumnya kulit K dan L terlibat pada deteksi XRF. Sehingga sering terdapat istilah K dan K serta L dan L pada XRF. Jenis spektrum X ray dari sampel yang diradiasi akan menggambarkan puncak-puncak pada intensitas yang berbeda (Viklund,2008).

Berikut gambar yang menjelaskannomenclatureyang terdapat pada XRF (Stephenon,2009) :

~ transisi elektron ~

Prinsip Kerja XRF

Ketika bahan yang terkena sinar-X dengan panjang gelombang pendek atau sinar gamma, ionisasi atom komponen mereka mungkin terjadi. Ionisasi terdiri dari pengusiran dari satu atau lebih elektron dari atom, dan dapat terjadi jika atom terkena radiasi dengan energi yang lebih besar daripada potensi ionisasi nya. Sinar-X dan sinar gamma dapat cukup energi untuk mengusir elektron yang memiliki ikatan kuat dari orbital innert dalam sebuah atom. Penghapusan sebuah elektron dengan cara ini membuat struktur elektron atom tidak stabil, dan elektron di orbital yang lebih tinggi "jatuh" ke orbital yang lebih rendah untuk mengisi kekosongan yang ditinggalkan. Ketika jatuh, energi dilepaskan dalam bentuk foton. Dengan demikian, materi memancarkan radiasi, yang memiliki karakteristik energi yang ditunjukkan. Fluoresensi, istilah untuk fenomena dimana penyerapan radiasi dari hasil energi spesifik diemisikan kembali oleh radiasi dari energi yang berbeda (umumnya lebih rendah).Setiap elemen memiliki orbital elektron dari energi karakteristik. Setelah penghapusan sebuah elektron innert oleh energi foton yang diberikan oleh sumber radiasi utama, sebuah elektron dari kulit terluar jatuh ke bagian dalam. Ada sejumlah cara di mana ini bisa terjadi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1.transisi utama adalah nama yang diberikan: L K transisi secara umum disebut K, transisi M K disebut K, M L transisi disebut L, dan sebagainya. Setiap transisi ini menghasilkan foton fluoresen dengan energi karakteristik sama dengan perbedaan energi dari awal dan akhir orbital. Panjang gelombang radiasi neon ini dapat dihitung dari Hukum Planck:

Elektronyang kembali ke orbitalnya akanmemiliki kelebihan energi yang dikeluarkan sebagai X-Ray Fluorescence foton. Fluoresensi ini unik untuk komposisi sampel. Detektor mengumpulkan spektrum ini dan mengubahnya ke impuls listrik yang sebanding dengan energi dari berbagai sinar-X dalam spektrum sampel. Karena setiap elemen memiliki cirisinar-X yang berbeda dan diidentifikasi, kita dapat melihat bagian-bagian tertentu dari spektrum yang dipancarkan, dan dengan menghitung pulsa di sektor itu, menentukan keberadaan dan konsentrasi dari elemen yang bersangkutan dalam sampel.Energi dispersif X Ray Fluoresensi (EDXRF) bergantung pada detektor dan detektor elektronik untuk mendeteksipuncak spektrum yang terjadi ketika Ray X terkena pada Sampel. Tingkat energi yang berbeda ditafsirkan dari paparan tersebutakan terdeteksi oleh Detector XRF dan kemudian mereka akan diproses oleh perangkat lunakmenghasilkan data. 2.4 Aplikasi XRF

X-Ray Fluoresensi digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:

1. Penelitian di batuan beku, sedimen, dan metamorf petrologi.2. Survei tanah.3. Pertambangan (misalnya, mengukur kadar bijih).4. Produksi semen.5. Keramik dan kaca manufaktur.6. Metalurgi (misalnya, kontrol kualitas).7. Studi lingkungan (misalnya, analisis partikulat pada filter udara).8. Industri perminyakan (misalnya, kandungan sulfur dari minyak mentah dan produk minyak bumi).9. Analisis lapangan dalam studi geologi dan lingkungan (menggunakan portabel, genggam spektrometer XRF).X-Ray Fluoresensi sangat cocok untuk penyelidikan yang melibatkan

1. Kimia curah analisis elemen utama (Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P) di batu dan sedimen.2. Kimia curah analisis elemen (dalam kelimpahan> 1 ppm; Ba, Ce, Co, Cr, Cu, Ga, La, Nb, Ni, Rb, Sc, Sr, Rh, U, V, Y, Zr, Zn) di batuan dan sedimen - batas deteksi untuk elemen biasanya pada urutan beberapa bagian per juta.X-ray Fluorescence terbatas pada analisis

1. Sampel yang relatif besar, biasanya> 1 gram.2. Bahan yang dapat dipersiapkan dalam bentuk bubuk dan efektif dihomogenisasi.3. Bahan yang komposisinya mirip, baik ditandai standar yang tersedia.4. Bahan yang mengandung kelimpahan tinggi unsur yang efek penyerapan dan fluoresensi dipahami cukup baik.2.5. Akses XRF Spectroscopy

XRF Spectroscopy ini banyak digunakan untuk analisis unsur dan analisis kimia, terutama dalam penyelidikan logam, kaca, keramik dan bahan bangunan, dan untuk penelitian di geokimia, ilmu forensik dan arkeologi.

BAB III

KESIMPULAN

Dari makalah ini dapat disimpulkan bahwa:

1. Sinar-X fluoresensi spektroskopi (XRF) mempunyai metode yang sangat akurat untuk mengukur komposisi atom bahan dengan penyinaran sampel dengan foton energi tinggi seperti x-ray atau gamma ray dan mengamati fluoresensi sinar-X yang dihasilkan dipancarkan oleh. sampel.2. XRF secara luas digunakan untuk menentukan komposisi unsur suatu material, dipilih untuk aplikasi di lapangan dan industri untuk kontrol material.3. Analisis menggunakan XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan karakteristik sinar-X yang terjadi akibat efek fotolistrik yang terjadi karena elektrondalam atom target pada sample terkena sinar berenergi tinggi (radiasi gamma, sinar-X).4. XRF digunakan pada penelitian di batuan beku, survei tanah, pertambangan, produksi semen, keramik, kaca manufaktur, metalurgi, studi lingkungan, industri perminyakan, analisis lapangan dalam studi geologi dan lingkungan.5. XRF Spectroscopy ini banyak digunakan untuk analisis unsur dan analisis kimia, terutama dalam penyelidikan logam, kaca, keramik dan bahan bangunan, dan untuk penelitian di geokimia, ilmu forensik dan arkeologi.DAFTAR PUSTAKA

Fitton, G., 1997, X-Ray fluorescence spectrometry, in Gill, R. (ed.), Modern Analytical Geochemistry: An Introduction to Quantitative Chemical Analysis for Earth, Environmental and Material Scientists: Addison Wesley Longman, UK.Potts, PJ, 1987, A Handbook of Silicate Rock Analysis: Chapman and Hall.Razi, Z. 2012. XRF (X-Ray Fluorosence). http://zaidanalrazi.blogspot.co.id /2012/04 /xrf.html. Diakses pada tanggal 18 September 2015.

Rollinson, H., 1993, Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation: John Wiley, NY.Utomo, W. P. 2011. X-Ray Fluorescence. http://dunia-wahyu.blogspot.co.id/2011/ 11/x-ray-fluorosence-xrf.html. Diakses pada tanggal 18 September 2015.10