TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Respon Material
2.7.2 Peleburan permukaan
Fluensi diatas ambang batas peleburan tentu dapat mengarah pada pembentukan pool transient dari bahan leburan permukaan. Bahan leburan ini akan mendukung beberapa mobilitas atom yang tinggi dan kelarutan daripada di dalam fase padat yang menghasilkan homogenesis bahan yang cepat. Angka rangkaian yang tinggi dengan solidifikasi kecepatan hingga beberapa m/det dapat dicapai dengan disipasi yang cepat panas ke dalam bahan curah dengan lingkungan yang lebih dingin.Beberapa pendinginan yang cepat dapat membeku dalam kerusakan dan juga larutan super jenuh termasuk membentuk fase bahan yang metastabil.Laju resolidifikasi yang lambat dapat memungkinkan rekristalisasi dari bulir yang besar daripada bahan aslinya.Penggunaan profil bentuk batang tetapi juga terlihat memudahkan pengendalian dinamika rekristalisasi.Bagi sebagian besar bahan, tegangan permukaan cair berkurang dengan peningkatan suhu dan cairan yang didorong dari daerah yang terpanas ke daerah yang terdingin.Gaya konveksi dan thermokapiler dapat menyebabkan deformasi yang signifikan yang dibekukan selama solidifikasi.
2.7.3 Ablasi
Ablasi laser adalah pemisahan bahan dari substrat dengan absorpsi langsung dari energi laser. Menurut para ahli, Ablasi laser merupakan proses hilangnya sebagian permukaan material padat (didalam cairan) oleh irradiasi dengan sinar laser. Ablasi dipengaruhi oleh keofisien absorpsi suatu permukaan pada panjang gelombang laser tertentu. Jika material memiliki nilai koefisien absorpsi yang tinggi, maka
berkas sinar laser akan membakar dan mengablasi permukaan material secara perlahan. Hal ini berpengaruh terhadap kedalaman ablasi yang dicapai. Hasil ablasi ditentukan pula oleh energi laser, panjang pulsa laser, durasi, fokus laser, dan panjang gelombang laser.Dengan fluks laser yang rendah, material yang dipanaskan oleh energi laser diserap dan menguap atau sublimasi. Ablasi laser umumnya dibahas dalam konteks laser pulsa, ini juga dimungkinkan dengan penyinaran CW. Serangan ablasi ini terjadi diatas fluensi ambang batas, yang tergantung pada mekanisme daya serap, terutama sifat bahan, mikrostruktur, morfologi dan adanya kerusakan dan juga parameter laser seperti panjang gelombang dan durasi pulsa. Fluensi ambang batas tipikal untuk bahan adalah antara 1 dan 10 J/cm2, untuk isolator anorganik antara 0,4 dan 2 J/cm2, dan untuk bahan organik antara 0,1 dan 1 J/cm2. Dengan multi pulsa, ambang batas ablasi, ketebalan atau volume bahan yang dipisahkan per pulsa secara khusus memperlihatkan peningkatan logaritma dengan fluensi menurut hokum Beer Lambert. Berbagai mekanisme untuk pemisahan bahan ini dapat diaktifkan selama ablasi laser tergantung pada sistem bahan tertentu dan juga parameter pemprosesan laser seperti panjang gelombang, fluensi dan panjang pulsa. Pada fluensi yang rendah, mekanisme fotothermal untuk ablasi adalah termasuk penguapan bahan dan sublimasi.
Untuk sistem multi komponen, spesies yang lebih mudah menguap dapat hilang dengan cepat selama perubahan komposisi kimia bahan yang masih tersisa. Dengan fluensi yang tinggi, nukleasi heterogen dari gelombang uap ini mengarah pada pendidikan yang normal. Bila pemanasan bahan cukup cepat untuk bahan mendekati suhu kritis thermodinamisnya, akan nukleasi homogen yang cepat dan pengembangan gelembung uap mengarah pada fase mendidih yang membawa lepas bahan padat dan cair. Mekanisme termal ini dapat difahami sebagai perubahan fase termodinamika dalam merespon suhu yang tinggi. Ketika waktu eksitasi adalah lebih singkat dari waktu thermalisasi dalam bahan, nonthermal, mekanisme ablasi fotokimia dapat terjadi. Misalnya, dengan pulsa ultrafast, ionisasi langsung dan pembentukan plasma lubang elektron dapat mengarah pada transformasi fase thermal, mengarahkan pada ikatannya dan juga disintegrasi eksplosif dari kisi melalui
penolakan elektronik. Dalam non logam tertentu seperti polimer dan bahan biologi dengan waktu termalisasi yang relatif panjang, Ablasi fotokimia masih terjadi dengan panjang gelombang yang pendek dengan laser nanodetik, menghasilkan bagian ablasi dengan HAZ (Heat Affected Zone) yang kecil.
Sementara panjang pulsa laser memiliki pengaruh yang signifikan terhadap dinamika proses ablasi. Secara umum, panjang pulsa ini lebih pendek, energinya lebih cepat mengendap di dalam bahan yang mengarah pada penolakan bahan yang cepat.Volume bahan yang secara langsung dipengaruhi oleh radiasi laser memiliki sedikit waktu untuk memindahkan energi ke bahan disekitarnya sebelum ditolak bahan tersebut. Oleh karena itu, volume yang terablasi menjadi lebih tepat didefenisikan oleh profil mengenai ruang laser dan kedalaman penetrasi optic dan sisa bahan memiliki sisa energi yang mengurangi HAZ. Akibat radiasi laser yang ditembakkan ke material akan menyebabkan lobang pada permukaan material dapat dilihat pada gambar 2.1
Gambar 2.1 Lobang akibat radiasi pada ablasi laser pada logam perak dengan : (a)200 fs, 120 J, pada pulsa laser 780 nm; dan (b) 3,3 ns, 1 mJ, pada pulsa laser 780 nm (c) Ablasi laser dengan pulsa 193 nm (d) Hasil agregat uap terkondensasi dari koloid nanopartikel.
Gambar 2.1 memperlihatkan kedalaman lapisan permukaan yang melebur (a) irradiasi ns sangat berbeda pada ablasi dengan (b) irradiasi fs yang memperlihatkan tidak adanya jejak bahan yang melebur. Fluensi ambang batas ablasi untuk bahan ini berkurang pada panjang pulsa yang lebih pendek dan menjadi lebih tajam. Bahkan untuk pulsa di ambang batas, adanya kelebihan energi yang masih terdapat di dalam bahan yang dapat menyebabkan efek termal pada bahan disekitarnya setelah pulsa itu berakhir. Disamping itu, pulsa fs ini dapat menyebabkan kerusakan optik dalam bahan. Perbedaan lain dari ablasi fs dan ps adalah pada interaksi bahan laser dimana
dipisahkan dalam waktu penolakan respon bahan. Selama ablasi, perlindungan permukaan oleh plume ablasi dapat mengurangi energi yang diserap oleh bahan. Respon bahan ini seringkali melibatkan kombinasi ablasi, peleburan permukaan dan juga proses yang diaktifkan secara termal, yang kemudian mengarah pada perubahan kumulatif dalam tekstur permukaan bahan, morfologi, dan kimia. Untuk itu, sisa energi yang tersisa setelah bahan ablasi dari permukaan dapat mengarah pada peleburan permukaan atau proses yang diaktifkan secara termal dalam permukaan lainnya dan juga volume bahan disekitarnya. Efek kolektif ini dapat menghasilkan modifikasi bahan multi skala yang dapat dimanfaatkan oleh berbagai aplikasi pemprosesan bahan laser (Brown,M.S, dan Craig, B. Arnold. 2010).
2.8 Absorbansi
Absorbansi adalah suatu polarisasi cahaya yang terserap oleh bahan ( komponen kimia ) tertentu pada panjang gelombang tertentu sehingga akan memberikan warna tertentu terhadap bahan. Sinar yang dimaksud yakni bersifat monokromatis dan mempunyai panjang gelombang tertentu. Beberapa atom hanya dapat menyerap sinar dengan panjang gelombang sesuai dengan unsur atom tersebut. Sehingga memiliki sifat yang spesifik bagi suatu unsur atom. Jika cahaya yang bersifat monokromatis tersebut dilewatkan pada media transparan maka intensitas cahaya akan berkurang sebanding dengan ketebalan konsentrasi larutan.Untuk terjadi proses absorbansi butuh senyawa standar. Bahan memiliki konsentrasi tertentu untuk dapat terjadi proses absorbansi. Bahan tidak boleh terlalu pekat sehingga harus diencerkan terlebih dahulu sebelum melakukan absorbansi. Untuk menemukan konsentrasi unsur logam dapat dilakukan dengan cara membandingkan nilai absorbs dengan absorbsi zat standar yang dikeruhi konsentrasinya.
Alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi adalah Spektrometer. Kerja spektrometer yakni dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu sesuai jenis atom pada suatu obyek kaca yang disebuit kuvet. Sebagian cahaya akan diserap dan sisanya akan dilewatkan. Nilai absorbansi dari cahaya yang dilewatkan sebanding dengan konsentrasi larutan dalam kuvet. Alat dan bahan yang
digunakan dalam absorbansi yaitu spektronik 20, pipet volumetreik, bulb, tabung reaksi serta raknya, gelas piala, labu takar. Aplikasi absorbansi ini digunakan untuk menganalisa kandungan bahan tertentu ( sebagaimana terlihat berdasarkan spektrum warna tertentu ). Absorbnansi lebih memiliki kelebihan dibandingkan dengan proses titrasi jika dilihat dari bahan yang dihasilkan dari suatu proses tersebut. Hasil dari proses absorbansi akan lebih halus dan akurat. Sedangkan titrasi hasilnya kurang halus dan terkadang beberapa larutan tidak dapat dititrasi. Selain itu absorbansi juga memiliki kekurangan yaitu, tingkat keakuratannya tergantung pada tegangan listrik, sterilisasi dari suatu bupet perlu dijaga dengan baik dari penganalisisnya, dan tingkat kemurnian yang harus dijaga dengan baik. Spektrometer juga memiliki harga yang cukup mahal.
Absorbansi(disebut jugadensitas optis, meski densitas optis juga berartiindeks refraksi) adalah rasio logaritmik dari radiasi yang dipaparkan ke suatu bahan terhadap radiasi yang ditransmisikan menembus bahan.Absorbansi digunakan dalamspektroskopi. Dalam fisika, istilahabsorbansi dan absorptansi sering tertukar. Absorbansi adalah ukuran kuantitatif yang diekspresikan sebagai rasio logaritmik antara radiasi yang jatuh ke suatu bahan dan yang ditransmisikan menembus bahan.
A = -log10(��
�0) (1)
A = Absorbansi
Ii = Intensitas radiasi yang melalui bahan I0 = Intensitas radiasi sebelum menyentuh bahan
di mana A adalah absorbansi pada panjang gelombang cahaya tertentu (��
�0), adalah
intensitas radiasi yang melalui bahan (ditransmisikan), dan intensitas radiasi sebelum menyentuh bahan. Absorbansi dan absorptansi merupakan istilah yang harus diinterpretasikan berbeda. Absorptansi mengacu pada rasio proporsional langsung (tidak logaritmik) atau merupakan selisih dari intensitas cahaya yang datang dengan yang dipantulkan dan diteruskan. Absorptansi total mengacu pada semua spektrum cahaya, sedangkan absorptansi spektral mengacu pada cahaya pada panjang gelombang tertentu. Absorbansi memperhitungkan semua yang tidak ditransmisikan,
termasuk yang direfleksikan dan didispersikan, sedangkan absorptansi tidak memperhitungkan yang direfleksikan dan didispersikan.