Pengolahan Data Optik Hasil Pengukuran Laser Induced Breakdown Detection Menggunakan Bahasa Pemrograman Digital

(1)

BAHASA PEMOGRAMAN DIGITAL

SKRIPSI

HENDRA DAMOS LUMBANTORUAN

110801023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PENGOLAHAN DATA OPTIK HASIL PENGUKURAN

LASER

INDUCED BREAKDOWN DETECTION

MENGGUNAKAN

BAHASA PEMOGRAMAN DIGITAL

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

HENDRA DAMOS LUMBANTORUAN

110801023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

(4)

ii

PERSETUJUAN

Judul : Pengolahan Data Optik Hasil PengukuranLaser Induced Breakdown DetectionMenggunakan Bahasa Pemrograman Digital

Kategori : Skripsi

Nama : Hendra Damos Lumbantoruan

NIM : 110801023

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juli 2015

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2, Pembimbing 1,

Kirana Yuniati Putri, S.T.M.Sc Junedi Ginting, S.Si.M.Si

NIP .198706042014012001 NIP. 197306222003121001

Diketahui/Disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU

(5)

PERNYATAAN

PENGOLAHAN DATA OPTIK HASIL PENGUKURANLASER INDUCED BREAKDOWN DETECTIONMENGGUNAKAN BAHASA

PEMROGRAMAN DIGITAL SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2015

(6)

iv

PENGHARGAAN

Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat, kasih karunia dan penyertaanNya selama penulis melaksanakan studi hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.

Selama kuliah sampai penyelesain tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dalam bentuk moral, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Kirana Yanti Putri M.Sc dan Bapak Junedi Ginting S.Si, M.Si selaku

Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam penyelesaian

skripsi ini.

2. Terimakasih yang sebesar- besarnya kepada kedua orang tuaku yang tercinta , kepada Bapakku Marusaha Lumbantoruan dan Ibuku Risma Silitonga yang telah mendidik dan membesarkan saya sampai saya bisa melakukan dan menyelesaikan penulisan skripsi ini serta memberikan inspirasi , dorongan spritual, dana, perhatian dan doa yang tak henti-hentinya kepada penulis. 3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, dan

Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, Kak Tini, Bang Jo dan Kak Yuspa selaku staf Departemen Fisika yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi.

4. Pihak LIPI Serpong yang banyak membantu diantaranya Ibu Kirana Yanti Putri M.Sc selaku pembimbing di P2F LIPI, Bapak Dr. Bambang Widyatmoko selaku kepala P2F LIPI, Pak Andi, Bapak Dr. Masno Ginting , Bapak Pardamean Sebayang, Ibu Ani, Pak Prabowo, dan seluruh staf dan karyawan P2F LIPI yang banyak membantu, saya mengucapkan terimakasih.

(7)

6. Kepada teman-teman stambuk breaving, Intan Zahar, Parasian Simbolon, Trisno Manurung, Nova Pratiwi Barus, Desi Permatasari Siagian, Lilis Sagita, Widya Sitanggang, Inten, Tabita, Nensi, Bambang, Khairuddin, Ivo Kristin, beserta seluruh kawan-kawan PHYSICS PROLIX yang telah memberikan partisipasi , semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini. Semoga kita semua sukses. Amin.

7. Sahabat- sahabatku Rinto Pangaribuan, Jeri Simanjuntak, Jeppri Nababan, Hendri PB, Karyaman Zebua, Hendra Panggabean, ,dan Ranto Manurung yang memberikan motivasi dan doa kepada penulis.

8. Teman-teman Pembimbing BT/BS Medica yang memberikan motivasi dan pengajaran yang baik.

9. Adik-adikku dari Stambuk 2012, 2013 dan 2014 yang telah rela meluangkan waktunya bagi penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini.

(8)

vi

PENGOLAHAN DATA OPTIK HASIL PENGUKURAN LASER

INDUCED BREAKDOWN DETECTION MENGGUNAKAN

BAHASA PEMROGRAMAN DIGITAL

ABSTRAK

Laser-induced Breakdown Detection adalah metode yang baru dan sangat sensitif untuk mendeteksi konsentrasi dan ukuran nanopartikel (koloid) dalam cairan. Metode ini dapat mendeteksi partikel yang lebih kecil berlipat lipat. Nanopartikel banyak ditemukan di alam, industri, teknik, dan biologi, yang bisa berupa organik, serta secara biologis yang berada di alam. Untuk aplikasinya teknik LIBD telah diterapkan contohnya yaitu untuk menentukan kandungan partikulat anggur, air keran, air mineral, dan air hujan.

(9)

OPTICAL DATA PROCESSING OF MEASUREMENT

RESULTS LASER INDUCED BREAKDOWN DETECTION

USING DIGITAL PROGRAMMING LANGUAGE

ABSTRACT

Laser-Induced Breakdown Detection is a rather new method and is very sensitive

to the non-invasive determina tion of both concentration and number-weighted mean diameter of the nanoparticles (colloids) in the liquid. Com pared with other methods with a lower detection limit several times. Nanoparticles are found in nature, industry, engineering, and biology, they can be Inor garlic, organic, and biological nature. For this contribution LIBD technique has been applied to determine the content of particulate exemplarily wine, tap water, mineral water, and rainwater.

(10)

viii

2.1.1 Defenisi Partikel Nano dan Koloid 5

2.1.2 Defenisi Laser 5

2.1.3 Sifat-Sifat Laser 6

2.2 Penelitian Awal Terkait Pengukuran Ukuran Partikel Nano

Berdasarkan Plasma Laser 6

2.3 Pengembangan teknik LIBD dengan metode optik 7

2.4 Contoh Penerapan LIBD 7

2.4.1 Deteksi Koloid THO2oleh LIBD 7

2.4.2 Deteksi Koloid Dengan Media Analisanano Partikel 9 2.4.3 Deteksi Keberadaan Koloid Menggunakan LIBD 9 2.4.4 Menganalisis Partikel Ultrafine Dalam Cairan 10 2.4.5 Deteksi Partikel Nano Dalam Air Minum 10

2.5 Pengolahan Gambar 11

2.5.1 Deskripsi Gambar 11

2.5.2 Pengolahan Sinyal Analog Gambar Menjadi Sinyal Digital 11

2.6 Bahasa Pemograman MATLAB 12

2.6.1 Defenisi Pemograman MATLAB 12

2.6.2 Matriks 13

2.6.3 M File 13

(11)

2.7 Pembuatan Gui Dengan MATLAB 16

2.8 PengaturanLayoutKomponen GUI 17

2.8.1 Pemograman Komponen GUI 18

2.8.2 Komponen GUI 18

Bab III Metodologi Penelitian

3.1 Set Up LIBD (Laser Induced Detection Breakdown) 21

3.2 Interaksi Laser Dengan Partikel 23

3.3 Proses Terjadinya Ledakan 23

3.4 Interaksi Laser Dengan Partikel Dalam Larutan 25 3.5 Diagram Alir Perancangan Sistem Image Prosessing LIBD 26

3.6 Deteksi Plasma Menggunakan CCD Kamera 27

Bab IV Hasil Dan Pembahasan

4.1 Pengolahan Data Video Kerlipan Breakdown Menggunakan Video

Soft Free Studio 28

4.2 Data Analog (Gambar/Video) Menjadi Cacah Digital Menggunakan

Bahasa Pemograman 30

4.3 Pengolahan Data Breakdown Menggunakan GUI Matlab 30

Bab V Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 40

5.2 Saran 40

Daftar Pustaka 41

(12)

x

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman Table

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman Gambar

Gambar 2.1 Grafik BD Probability ThO2 8

Gambar 2.2 Grafik Quantification Method Nano Particle terhadap Size/m. 9

Gambar 2.3 Window Utama MATLAB 15

Gambar 2.4 Tampilan GUI untuk Pengambilan Citra Digital 16

Gambar 2.5 Diagram GUI sederhana 18

Gambar 2.6 Komponen GUI Kontrol 19

Gambar 3.1 Setting Pengambilan gambar LIBD 21

Gambar 3.2 Set Up eksperimen LIBD 22

Gambar 3.3 Diagram Alir Perancangan Sistem Image Prosessing LIBD 26 Gambar 4.1 Ekstraksi foto-foto dari video dilakukan dengan perangkat lunak

menggunakan Vidio Soft Free Studio Perintah Membuka GUI 28 Gambar 4.2 Hasil ekstraksi foto-foto dari video dilakukan dengan perangkat

lunak Freeware Dialog GUI baru 29

Gambar 4.3 Hasil Pengolahan Data breakdown menggunakan GUI MATLAB 32 Gambar 4.4 Grafik Breakdown Probability larutan 15 ppm Polystyrene Loyout

GUI baru 33

Gambar 4.5 Grafik Breakdown Probability larutan 7,5 ppm Polystyrene Window

program Simulasi LIBD 34

Gambar 4.6 Grafik Breakdown Probability larutan Air Keran 32

Gambar 4.7 Grafik Breakdown Probability larutan 2 ml Air Keran+1 ml Air Murni 33

Gambar 4.8 Grafik Breakdown Probability larutan 1 ml Air Keran+2 ml Air

Murni 35

Gamabr 4.9 Grafik Breakdown Probability larutan Air Murni 36 Gambar 4.10 Grafik BD Probability pada larutan dengan konsentrasi 15 ppm

Polystyrene, 7,5 ppm Polystyrene, Air Keran, 2 ml Air Keran +

(14)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lamp

1 TabelBD Probabilityterhadap Energi 43

(15)

DAFTAR SINGKATAN

1. LIBD ( Laser Induced Breakdown Detection) 2. GUI ( Grafic User Interface)

(16)

vi

PENGOLAHAN DATA OPTIK HASIL PENGUKURAN LASER

INDUCED BREAKDOWN DETECTION MENGGUNAKAN

BAHASA PEMROGRAMAN DIGITAL

ABSTRAK

Laser-induced Breakdown Detection adalah metode yang baru dan sangat sensitif untuk mendeteksi konsentrasi dan ukuran nanopartikel (koloid) dalam cairan. Metode ini dapat mendeteksi partikel yang lebih kecil berlipat lipat. Nanopartikel banyak ditemukan di alam, industri, teknik, dan biologi, yang bisa berupa organik, serta secara biologis yang berada di alam. Untuk aplikasinya teknik LIBD telah diterapkan contohnya yaitu untuk menentukan kandungan partikulat anggur, air keran, air mineral, dan air hujan.

(17)

OPTICAL DATA PROCESSING OF MEASUREMENT

RESULTS LASER INDUCED BREAKDOWN DETECTION

USING DIGITAL PROGRAMMING LANGUAGE

ABSTRACT

Laser-Induced Breakdown Detection is a rather new method and is very sensitive

to the non-invasive determina tion of both concentration and number-weighted mean diameter of the nanoparticles (colloids) in the liquid. Com pared with other methods with a lower detection limit several times. Nanoparticles are found in nature, industry, engineering, and biology, they can be Inor garlic, organic, and biological nature. For this contribution LIBD technique has been applied to determine the content of particulate exemplarily wine, tap water, mineral water, and rainwater.

(18)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Nanoteknologi merupakan sebuah topik yang menjadi bahan pembicaraan utama

oleh komunitas global, terutama karena keterkaitannya dengan hampir segala macam bidang. Realita tentang nanoteknologi mampu menghadirkan kita segalanya yang baru, termasuk komputer yang semakin kecil dan semakin cepat, baju yang anti-noda, sensor molekular, dan bahkan terapi kanker yang berpusat pada suatu sel tertentu. Produk-produk yang turut mengimplementasi nanoteknologi juga sedang marak di kalangan masyarakat global, misalnya obat yang mampu menembus kulit hingga bahan material bangunan yang mampu menghadirkan kualitas yang jauh lebih kuat dan tahan lama.

Dalam decade belakangan, telah dikembangkan teknik kuantifikasi partikel nano dalam bentuk koloid yang disebut Laser Induced Breakdown Detectition (LIBD). Laser-induced breakdown deteksi (LIBD) adalah salah satu alat yang paling sensitif dikembangkan sejauh ini untuk mengukur nanopartikel koloid dengan ukuran di bawah 100 nm, sepersepuluh juta persen).

Secara khusus, LIBD sedang dikembangkan untuk mendeteksi partikel yang sangat kecil dengan diameter kurang dari 100 nm, yang tidak mudah terdeteksi dengan menggunakan perangkat komersial yang mengadopsi pengukuran intensitas hamburan cahaya.

Dalam publikasi terbaru, terdapat dua metode deteksi LIBD:

1. LIBD berdasarkan pada deteksi optik dari emisi plasma baik menggunakan tabung photomultiplier atau charge-coupled device (CCD) kamera.

2. LIBD berdasarkan deteksi akustik gelombang yang dihasilkan oleh gangguan

laser induced menggunakan transduser piezoelektrik (PZT)

(19)

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang ada, perumusan masalah yang diajukan adalah sebagai berikut: Tidak terdapat software/program siap pakai yang khusus didedikasikan untuk pengolahan data mentah LIBD, termasuk untuk metode optik.

1.3 Batasan Masalah

Dalam Tugas Akhir ini, sistem yang akan dibuat dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:

a. Laser-induced breakdown deteksi (LIBD) digunakan untuk mendeteksi adanya nanopartikel koloid dalam larutan.

b. Pengolahan data menggunakan GUI Matlab digunakan untuk menghitung jumlah kejadian breakdown.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang hendak dicapai pada Tugas Akhir ini, yaitu untuk mengetahui interaksi sinar laser dengan partikel dalam larutan dengan cara pengolahan data optic hasil pengukuran LIBD menggunakan bahasa pemrograman digital.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

1. Dapat menentukan BD Probability koloid air, yang didasarkan pada generasi plasma selektif (breakdown) pada partikel individu dengan pulsa laser terfokus.

2.

Diharapkan pengolahan data menggunakan software MATLAB ini dapat

(20)

3

1.6 Metodologi Penelitian

Pada pembuatan tugas akhir ini digunakan metode studi literature, konsultasi dengan pembimbing, perancangan sistem, dan realisasi dalam bentuk prototype.

1. Metode Literatur

Studi pustaka sebagai persiapan dalam melakukan penelitian dengan mencari dan mengumpulkan referensi mengenai pengolahan data menggunakan software MATLAB dari buku- buku, jurnal dan makalah. 2. Metode Konsultasi

Berkonsultasi secara interaktif dengan pembimbing I dan pembimbing II di Universitas Sumatera Utara dan Pembimbing lapangan di Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). 3. Metode Perancangan Sistem

Melakukan penelitian secara langsung di Laboratorium Pusat Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI).

1.7 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan

Berisi mengenai latar belakang penulisan, rumusan masalah, batasan masalah dalam penulisan, tujuan penulisan, metodologi penulisan dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

(21)

Bab III Perancangan Sistem

Pada bab ini dibahas mengenai tahapan-tahapan simulasi untuk memperoleh hasil yang diinginkan dengan menggunakan program MATLAB

Bab IV Pada bab ini berisikan Simulasi yang telah dilakukan memberikan hasil dan dijelaskan dalam bab ini, serta penjelasan mengenai hasil yang telah dicapai.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpuan dari terhadap penelitian yang telah

(22)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Koloid

2.1.1 Defenisi Partikel Nano Dan Koloid

Nanopartikel (NP) atau koloid didefinisikan sebagai partikel dengan diameter lebih kecil dari 100 nm, semakin banyak digunakan dalam aplikasi yang berbeda, termasuk sistem pembawa obat dan untuk melewati hambatan organ seperti darah-otak penghalang. Karena sifat unik mereka nanocrystals (titik kuantum) dan nanopartikel lainnya (koloid emas, nanobars, dendrimers dan nanoshells) telah menerima banyak perhatian untuk menggunakan potensi dalam Therapeutics, Bioengineering dan penemuan obat terapi. Dalam ulasan ini potensi penggunaan nanocrystals ini dan Nanopartikel di berbagai bidang penting telah dibahas. Sifat khusus dari nanopartikel ini mungkin menawarkan kemajuan baru dalam

penemuan obat. (Abhilash. M, 2010)

Material atau struktur yang mempunyai ukuran nano akan mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari material realnya. Karakteristik spesifik dari nanopartikel tersebut bergantung pada ukuran, distribusi, morfologi, dan fasanya. (Tadros, T.F, 2005). Pada dasarnya, nanopartikel dapat dibagi menjadi dua yaitu nanokristal dan nanocarrier. Nanocarrier memiliki berbagai macam seperti

nanotube, liposom, nanopartikel lipid padat (solid lipid nanopartikel/SLN), misel, dendrimer, nanopartikel polimerik dan lain-lain. (Rawat, M., D. Singh, & S. Saraf, 2006).

2.1.2 Defenisi Laser

Laser adalah sebuah sumber cahaya yang koheren, hampir monokromatik dan

(23)

laser gas adalah laser He-Ne dan Laser CO2. Laser Dye dan laser dioda masing-masing adalah contoh laser zat cair dan semikonduktor. (E. Hecht,1987)

2.1.3 Sifat-Sifat Laser

Sifat cahaya laser dicirikan oleh monokromatik, koheren, terarah dan brightness. 1. Monokromatis artinya hanya satu frekuensi yang dipancarkan. Sifat ini

diakibatkan oleh hanya satu frekuensi yang dikuatkan dan susunan dua cermin yang membentuk cavity-resonant sehingga osilasi hanya terjadi pada frekuensi yang sesuai dengan frekuensi cavity.

2. Laser memiliki sifat coherent, yaitu seperti perambatan cahaya yang sejajar, massif, warna tunggal (monochromatic), yang berbeda dengan cahaya pendar polikromatik yang biasa dikenal sehari hari yang berasal dari matahari, api,lampu dan sebagainya.(Endel Uiga,1995)

3. Keterarahan (Directionality)

Merupakan konsekuensi langsung ditempatkannya bahan aktif dalam cavity resonant, dimana hanya gelombang yang merambat dalam arah yang tegak lurus terhadap cermin-cermin yang dapat dipertahankan dalam cavity.

4. Brightness (Kecemerlangan)

Brightness suatu sumber cahaya didefinisikan sebagai daya yang dipancarkan persatuan luas permukaan persatuan sudut ruang.

2.2 Penelitian Awal Terkait Pengukuran Ukuran Partikel Nano Berdasarkan Plasma Laser

(24)

7

memotong eksitasi laser. Emission intensitas tergantung pada ukuran polystyrene. Diukur intensitas untuk partikel tertentu diameter yang bervariasi, namun, nilai rata-rata dari intensitas tergantung pada diameter partikel. (Nakamura,1991).

2.3 Pengembangan Teknik LIBD Dengan Metode Optik

Laser-induced breakdown deteksi (LIBD) adalah salah satu teknik yang paling sensitif dikembangkan sejauh ini untuk mengukur ukuran nanopartikel dalam kisaran 10-1000 nm dan konsentrasinya di kisaran 1 ng / L (ppt) untuk mg / L (ppm). LIBD dapat diterapkan dalam pengukuran tanpa perlu menggunakan teknik kromatografi untuk pembentukan partikel monitoring dan partikel agregasi. Hal ini juga diketahui bahwa energi radiasi laser dan profil balok sangat terkait dengan kinerja LIBD.

Secara umum, sensitivitas yang lebih tinggi diperlukan untuk mengukur ukuran partikel yang lebih kecil, diperoleh dengan menggunakan laser dengan energi pulsa yang lebih tinggi, dan lebih kecil dari ambang kerusakan air. Metode LIBD dalam penentuan ukuran nanopartikel digunakan deteksi optik dua dimensi untuk peristiwa induksi plasma laser. Pertama kalinya para peneliti mengukur posisi yang tepat dari plasma induksi laser untuk setiap peristiwa pemecahan dengan menggunakan monokrom yang dibebankan-coupled device (CCD) kamera.(Bundschuh, 2000)

2.4 Contoh Penerapan LIBD

2.4.1 Deteksi Koloid ThO2oleh LIBD

(25)

Gambar 2.1 grafikBD ProbabilityThO2danPolystyrene, Al2O3,SiO2terhadap Particle Number Density.

Hasil normalisasi breakdown probabilitas untuk koloid dari bahan yang berbeda dibandingkan sebagai fungsi kepadatan jumlah partikel. Pergeseran kurva untuk berbagai bahan koloid karena perbedaan sifat dielektrik bahan. Tidak ada perbedaan yang diamati antara thoriasol dan polystyrene partikel. Hal ini didapat

hasil bahwa dasar kalibrasi LIBD dibuat dengan partikel polystyrene dapat langsung digunakan untuk Studi pembentukan aktinida koloid disebabkan oleh hidrolisis dan polynucleation.( T. Bundschuh, 2000)

2.4.2 Deteksi Koloid Dengan Media Analisa Nano Partikel

(26)

9

Gambar 2.2 Grafikquantification method nano Particleterhadapsize/m.

Energi sinar laser terfokus ke dalam sampel air diatur sedemikian rupa sehingga hanya ada kerusakan disebabkan air ultra-murni sebagai dispersi agen, sedangkan pembentukan plasma dapat berlangsung pada partikel padat. Dengan demikian, plasma dihasilkan secara selektif pada partikel koloid; emisi cahaya terkait terdeteksi dengan menggunakan mikroskop / kamera Sistem. Informasi tentang ukuran partikel dapat diperoleh dari distribusi spasial breakdown peristiwa di daerah fokus. Distribusi ini tidak tergantung konsentrasi partikel dan dengan meningkatnya diameter partikel. (Bundschuh, 2005).

2.4.3 Deteksi Keberadaan Koloid Menggunakan LIBD

(27)

LIBD dapat menentukan berbagai ukuran koloid, yaitu 10-1000 nm. LIBD yang paling cocok untuk pemeriksaan perubahan populasi partikel (keduanya dikenal dan sampel yang tidak diketahui), dan untuk karakterisasi koloid. LIBD digunakan sebagai detektor partikel yang sangat sensitif, baik dalam kombinasi dengan teknik fraksinasi atau sebagai detektor ambang batas yang memicu batas partikel tertentu dalam fasa cair. (Koster, 2007).

2.4.4 Menganalisis Partikel Ultrafine Dalam Cairan

LIBD dapat digunakan untuk menganalisis partikel ultrafine dalam cairan, kerusakan partikel ultrafine yang disebabkan oleh radiasi dari sinar laser berdenyut terfokus. plasmadynamic dari plasma undarwater dihasilkan oleh pemecahan laser partikel polystyrene tunggal dalam observasi dalam cairan. penguat plasmadynamic menganalisis partikel ultrafine dalam cairan tergantung intensitas ukuran partikel polystyrene.

2.4.5 Deteksi Partikel Nano Di Dalam Air Minum

Sebuah sinar laser berdenyut (20 Hz) menghasilkan peristiwa plasma (Kerusakan dielektrik) selektif pada partikel dalam cairan Media. Jumlah plasma per jumlah total Laser pulsa dan distribusi spasial dalam fokus laser yang

(28)

11

2.5 Pengolahan Gambar 2.5.1 Deskripsi Gambar

Citra atau Image merupakan istilah lain dari gambar, yang merupakan informasi berbentuk visual. Citra mempunyai karakteristik yang tidak dimiliki oleh data teks, yaitu citra kaya dengan informasi. Ada sebuah peribahasa yang berbunyi “sebuah gambar bermakna lebih dari seribu kata ” a picture is more than a

thousand words” _{Maksudnya tentu sebuah gambar dapat memberikan informasi}

yang lebih banyak daripada informasi tersebut disajikan dalam bentuk kata-kata Secara harafiah, citra atau image adalah gambar pada bidang dwimatra (dua dimensi).

Ditinjau dari sudut pandang matematis, citra merupakan fungsi continue dari intensitas cahaya pada bidang dwimatra. Sumber cahaya menerangi objek, objek memantulkan kembali sebagian dari berkas cahaya tersebut. Pantulan cahaya ini ditangkap oleh oleh alat-alat optik, misalnya mata pada manusia, kamera, scanner dan sebagainya, sehingga bayangan objek yang disebut citra tersebut terekam. Citra sebagai keluaran dari suatu sistem perekaman data dapat bersifat Optik berupa foto, Analog berupa sinyal video seperti gambar pada monitor televise serta Digital yang dapat langsung di simpan pada media penyimpan magnetic.

Format penyimpanan citra digital sangat beragam. Namun format penyimpanan yang digunakan dalam sistem ini adalah bmp (bitmap) berekstensi

bmp.diantara keuntungan bmp yang utama adalah sesuai untuk aplikasi yang luas dan tidak tergantung pada arsitektur komputer, system operasi, dan grafik perangkat keras dan juga dapat menangani citra hitam-putih, gray scale dan citra warna dengan baik. Struktur file untuk format bmp terdiri atas empat level hirarki. Level-level dari tertinggi ke arah yang terendah adalah header file, info header, optional palette, imagedata.

2.5.2 Pengolahan Sinyal Analog Gambar Menjadi Sinyal Digital

(29)

gambar dapat berupa gambar atau sejumlah karakteristik atau parameter yang berkaitan dengan gambar. Kebanyakan gambarteknik pemrosesan melibatkan atau memperlakukan foto sebagai dimensi dua sinyal dan menerapkan standar-teknik pemrosesan sinyal untuk itu, biasanya hal tersebut mengacu pada pengolahan gambar digital,tetapi dapat juga digunakan untuk optik dan pengolahan gambar analog. Akuisisi gambar atau yang menghasilkan gambar input di tempat pertama disebut sebagai pencitraan. Pengolahan citra merupakan proses pengolahan dan analisis citra yang banyak melibatkan persepsi visual. Proses ini mempunyai ciri data masukan dan informasi keluaran yang berbentuk citra. Istilah pengolahan citra digital secara umum didefinisikan sebagai pemrosesan citra dua dimensi dengan komputer.Dalam definisi yang lebih luas, pengolahan citra digital juga mencakup semua data dua dimensi.

Citra digital adalah barisan bilangan nyata maupun kompleks yang diwakili oleh bitbittertentu. Umumnya citra digital berbentuk persegi panjang atau bujur sangkar (pada beberapa system pencitraan ada pula yang berbentuk segienam) yang memiliki lebar dan tinggi tertentu.Ukuran ini biasanya dinyatakan dalam banyaknya titik atau piksel sehingga ukuran citra selalu bernilai bulat. Setiap titik memiliki koordinat sesuai posisinya dalam citra. Koordinat ini biasanya dinyatakan dalam bilangan bulat positif, yang dapat dimulai dari 0 atau 1 tergantung pada sistem yang digunakan.Setiap titik juga memiliki nilai berupa angka digital yang merepresentasikan informasi yang diwakili oleh titik

tersebut.(Wahidun, 2014)

2.6 Bahasa Pemograman MATLAB 2.6.1 Definisi Pemograman MATLAB

(30)

13

2.6.2 Matriks

Dapat diasumsikan bahwa didalam matlab setiap data akan disimpan dalam bentuk matriks. Dalam membuat suatu data matriks pada matlab, setiap isi data harus dimulai dari kurung siku ‘[‘ dan diakhiri dengan kurung siku tutup ‘]’. Untuk membuat variabel dengan data yang terdiri beberapa baris, gunakan tanda ‘titik koma’ (;) untuk memisahkan data tiap barisnya.

Matlab menyediakan beberapa fungsi yang dapat kita gunakan untuk menghasilkan bentuk-bentuk matriks yang diinginkan. Fungsi-fungsi tersebut antara lain untuk membuat matriks yang semua datanya bernilai 0 (Zeros), matriks yang semua datanya bernilai 1 (Ones), matriks dengan data random dengan menggunakan distribusi uniform (Rand), matris dengan data random dengan menggunakan distribusi normal (Randn), untuk menghasilkan matriks identitas (Eye).( Gunaidi Abdia Away, 2006)

2.6.3 M File

Di dalam matlab, kita dapat menyimpan semua script yang akan digunakan dalam file pada matlab dengan ekstensi M-File dapat dipanggil dengan memilih menu file->new->M-File.Fungsi M-file harus mengikuti beberapa aturan dan sejumlah sifat penting. Aturan-aturan dan sifat-sifat tersebut meliputi nama fungsi dan nama file harus identik misalnya anda membuat fungsi dengan nama pangkat maka anda memberi nama M-file anda pangkat juga. Baris komentar sampai dengan baris bukan komentar yang pertama adalah teks help yang ditampilkan jika anda meminta help dari fungsi yang anda buat.

(31)

output. Dalam praktek, variabel-variabel nargout dan nargin biasanya digunakan untuk mengeset variabel input standar dan menentukan variable output yang diperlukan user. Di dalam M-File, kita dapat menyimpan semua perintah dan menjalankan dengan menekan tombol atau mengetikan nama M-File yang kita buat pada command window.

2.6.7 Lingkungan Kerja MATLAB

Beberapa bagian dari window matlab diantaranya yaitu:

a. Current Directory

Window ini menampilkan isi dari direktori kerja saat menggunakan matlab. Kita dapat mengganti direktori ini sesuai dengan tempat direktori kerja yang diinginkan. Default dari alamat direktori berada dalam folder works tempat program files Matlab berada.

b. Command History

Window ini berfungsi untuk menyimpan perintah-perintah apa saja yang sebelumnya dilakukan oleh pengguna terhadap matlab.

c. Command Window

Window ini adalah window utama dari Matlab. Disini adalah tempat untuk menjalankan fungsi, mendeklarasikan variable, menjalankan proses-proses , serta melihat isi variable.

d. Workspace

Workspace berfungsi untuk menampilkan seluruh variabel-variabel yang sedang aktif pada saat pemakaian matlab. Apabila variabel berupa data matriks berukuran besar maka user dapat melihat isi dari seluruh data dengan melakukan double klik pada variabel tersebut. Matlab secara otomatis akan menampilkan window “array editor” yang berisikan data pada setiap variabel yang dipilih user.

(32)

15

Gambar 2.3 Window Utama Matlab Keterangan :

a. Current Folder–untuk mengakses file-file pada direktori saat ini. b. Command Window–untuk menuliskan perintah (sintak program).

c. Workspace – untuk mengeksplorasi data yang dibuat atau diimport dari file lain.

d. Command History – untuk melihat atau menjalankan kembali perintah yang pernah dimasukkan sebelumnya padacommand line.

(33)

Gambar 2.4 Tampilan GUI untuk Pengambilan Citra Digital

Fungsi untuk melakukan pengambilan file citra digunakan perintah uigetfile yang akan menampilkan jendela pembuka file serta digunakan argumen

untuk memfilter tipe file yatu bmp, jpeg atau semua file. Citra digital yang telah diambil, maka akan diolah agar memiliki intensitas citra yang lebih baik. Beberapa metode yang digunakan untuk melakukan perbaikan intensitas citra adalah ekualisasi histogram, penapisan derau dan pendeteksian tepi. Histogram citra merupakan grafik yang mewakili frekuensi kemunculan relatif dari nilai piksel suatu citra. Dengan teknik pemodelan histogram dapat memodfikasi citra sesuai dengan bentuk histogram yang diinginkan. Penggunaan dari histogram ini dapat melebarkan kontras pada citra leve kontras rendah, sehingga dapat ditentukan kekurangan kontrasnya.

2.7 Pembuatan GUI Dengan Matlab

(34)

17

konsep Pemrograman Berbasis Objek(PBO). Setiap komponen diartikan sebagai objek yang dapat diberikan pekerjaan maupun melakukan pekerjaan tertentu. Selain itu, setiap objek dalam PBO pasti memiliki property untuk berinteraksi dengan objek lainya. Dalam konteks pemrograman matlab sendiri, setiap objek tersebut memiliki hierarki objek yang dijabarkan dalam konsepparent-children.

Sintak umum menggunakan objek dalam pemrograman matlab adalah sebagai berikut :

ObjHandle = Objek ([Property Objek], [Property Value] );

Matlab mengimplementasikan GUI sebagai sebuah figure yang berbagai style objek control user interface (uicontrol). Selanjutnya, kita harus memprogram masing-masing objek agar dapat bekerja ketika diaktifkan oleh user. Ada dua hal mendasar yang harus dikarjakan untuk membuat aplikasi GUI, yaitu

a. Mengatur layout komponen GUI denganuicontrol.

b. Memprogram komponen GUI agar dapat bekerja seperti yang diharapkan. GUIDE merupakan himpunan tool layout. GUIDE menghasilkan pula suatu m-file yang berisi kode program untuk menangani inisialisasi dan menjalankan GUI. Kemudian m-file menyediakan suatu kerangka untuk implementasi callback, yaitu fungsi yang bekerja ketika para user mengaktifkan suatu komponen didalam GUI.

2.8 Pengaturan Layout Komponen GUI

(35)

2.8.1 Pemograman Komponen GUI

M-file yang telah dibuat pada langkah diatas akan otomatis terbuka dan kita harus memprogramnya agar komponen dapat bekerja secara simultan. Jika kita tidak dalam posisi kali pertama menyimpan *.fig, maka harus membuka sendirim-file. Untuk membuat program pada m-file kita cukup memperhatikan fungsi-fungsi matlabbertanda callback dimana perintah disisipkan. Jadi secara sederhana sebuah GUI matlab dapat dibentuk oleh dua buah file, yaitu file(*.fig) dan file (m-file) .

Gambar 2.5 Diagram GUI Sederhana.

Walaupun kita dapat menulis suatu m-file yang berisi semua perintah layout suatu GUI dengan menggunakan script, akan tetapi lebih mudah jika kita menggunakan GUIDE untuk mengatur komponen GUI secara interaktif, hasilnya adalah dua file GUI , yaitu :

1. File berekstensi FIG (*.fig) merupakan file figure yang berisi deskripsi figure sebuah GUI dan semua komponen turunanya (uicontrol dan axes), seperti nilai-nilai objek yang dapat ditentukan melalui sebuahproperty.

2. File berekstensi M (*.m) merupakan file kode yang berisi fungsi matlab, control GUI dan callback yang didefinisikan sebagai sebuah subfungsi. M-file tidak berisi kode layout uicontrol karena informasi tentang kode disimpan dalam sebuah file figure.

2.8.2 Komponen GUIDE

(36)

19

tersedia pada editor figure. Banyak sekali control user interface yang ada pada matlab, yaitu :

a. static text f. slider

b. list box g. radio button c. popup menu h. axes

d. push button i. toggle button e. edit text j. check boxes

Gambar 2.6 Komponen Gui Control a. Static Text

Kontrol ini akan menghasilkan teks bersifat statis, sehingga user tidak dapat melakukan perubahan padanya. Pada kontrol ini kita dapat mengatur teks dengan beberapa fasilitas, antara lain jenis dan ukuran font dan lainya.

b. Push Button

Sebuah pushbutton merupakan jenis control berupa tombol tekan yang akan menghasilkan sebuah tindakan jika diklik, misalnya tombol OK, CANCEL dan

lainya. Untuk menampilkan tulisan yang berada dipushbutton kita dapat mengatur melalui inspector property dengan mengklik objek pushbutton pada figure, lalu

mengklik toolbar property selanjutnya isilah tab string dengan label yang kita inginkan, misalnyaOKatauCANCEL

c. Toggle Button

(37)

posisi semula. Sebaliknya, padatoggle buttontombol tidak akan kembali ke posisi semula kecuali kita menekanya kembali.

d. Radio Button

Pada radio button, kita hanya dapat memilih atau menandai satu pilihan dari beebrapa pilihan yang ada, misalnya ketika kita ingin membuat suatu menu yang berisi banyak pilihan seperti konversi suhu, konversi uang, pemilihan program dan lainya.

e. Check Box

Kontrol ini menghasilkan suatu tindakan ketika diklik, yaitu berupa tanda. Checkbox juga berguna jika kita ingin menyediakan sejumlah pilihan mandiri yang tidak bergantung pada pilihan lainya.

f. Edit Text

Kontrol ini merupakan sebuah tempat yang memungkinkan kita memasukan atau memodifikasi teks. String propertyberisi teks yang akan dimunculkan pada kotak edit teks, yang bermanfaat untuk menginputkan suatu data darikeyboard.

g. Slider

Slider merupakan komponen GUI yang dapat bergeser secara horizontal maupun vertical. Berbeda dengan bahas program lainya, yang memiliki scroll horizontal dan vertical secara terpisah. Slider digunakan jika kita menginginkan inputan yang tidak dilakukan lewatkeyboard.

h. Listbox

Kontrol ini menampilkan semua daftar item yang terdapat pada string property danmembuat kita dapat memilih satu atau lebih item yang ada.

i. Popup menu

Kontrol ini membuka tampilan daftar pilihan yang didefinisikan pada string property ketika kita mengklik tanda panah pada aplikasi. Ketika tidak di buka popup menu hanya menampilkan satu item, item pertama pada string diberi nilai 1 dan berikutnya bernilai 2 dan seterusnya.

j. Axes

(38)

BAB 3

METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai metodologi penelitian skripsi yaitu metode eksperimen dan proses terjadinya antara laser dan sampel.

3.1 Set Up LIBD (Laser Induced Detection Breakdown)

Laser Induced Detection Breakdown (LIBD) adalah metode yang baru digunakan untuk mendeteksi koloid. Laser memancarkan sinar dan difokuskan pada sampel

menghasilkan tembakan plasma. Tembakan plasma menghasilkan bunyi untuk menentukan koloid bahan material. Hasil gambar yang didapat direkam dengan

menggunakan mikrophone. Pengambilan data eksperimen dilakukan di Laboratorium Laser LIPI dengan diagram blok set up alat sebagai berikut :

(39)

Untuk menghasilkan data gambar yang bagus , dilakukan eksperimen dengan menset up alat sebagai berikut : Laser yang digunakan yaitu laser Nd:YAG dengan frekuensi 10 Hz dan panjang gelombang ( λ = 532 nm), sinar laser difokuskan searah lensa (digunakan 2 buah lensa ). Sinar yang ditangkap oleh lensa diteruskan ke lensa yang lainnya dan difokuskan ke sampel dengan jarak yang dekat. Saat sinar di fokuskan ke sampel terjadi tembakan plasma yang menghasilkan gambar. Kemudian data gambar tersebut diambil dengan menggunakan kamera dan disimpan ke dalam komputer.

(40)

23

3.2 Interaksi Laser Dengan Partikel

Pada dasarnya ada tiga macam bentuk interaksi yang terjadi antara cahaya dengan materi, yaitu absorpsi, emisi spontan dan emisi terstimulasi.

1. Absorpsi adalah proses tereksitasinya elektron dari tingkatan energi akibat penyerapan foton.

2. Emisi spontan adalah proses meluruhnya elektron yang tereksitasi di tingkatan Energi satu ke tingkatan energi yang lain. Oleh karena itu proses peluruhan akan melepaskan energi yang berupa Emisi radiatif (memancarkan foton )dan Emisi non-radiatif ( tidak memancarkan foton)

3. Emisi terstimulasi adalah proses yang melibatkan elektron-elektron distimulasi/dirangsang oleh foton yang datang untuk meluruh ,sehingga akan memperkuat energi cahaya yang datang (amplification bystimulated emission of radiation).

Ketika partikel disinari dengan laser, energi laser akan terlebih dahulu diubah menjadi energi eksitasi elektronik dan kemudian ditransfer ke kisi-kisi partikel melalui tabrakan antara elektron dan kisi. Pengendapan energi laser akan menghasilkan berbagai efek, seperti kenaikan suhu, gasifikasi dan ionisasi. Proses interaksi antara laser dan partikel dikelompokkan menjadi interaksi linear dan interaksi nonlinier.

3.3 Proses Terjadinya Ledakan

Ditinjau dari proses interaksi antara laser dengan partikel dikelompokkan menjadi empat proses.

a. Efek Thermal

(41)

kontraksi pada induksi laser. Pengendapan energi laser dapat menyebabkan depolarisasi termal.

b. Peleburan Dan Pemadatan

Dengan peningkatan energi pulsa laser, bahan akan menyerap energi laser yang besar dan energi yang disimpan akan menyebabkan partikel mengalami pencairan.

c. Ionisasi dan gasifikasi

Laser-induced gasifikasi dapat dibagi menjadi dua yaitu: gasifikasi permukaan dan gasifikasi massal. Apabila suhu terus meningkat sampai ke titik penguapan, sebagian energi laser diserap dan energi tersebut diubah menjadi energy panas yang mengakibatkan penguapan, energi kinetik. Dengan meningkatnya intensitas laser, bahan akan meleleh atau disebut terionisasi. Setelah ionisasi selesai, penyerapan kembali mendominasi penyerapan plasma. Dapat disimpulkan bahwa ionisasi dapat menyebabkan material kembali mengalami pengkristalan atau pemadatan.

d. Tahap ledakan

Tahap ledakan adalah efek termal yang mengakibatkan terjadinya fase ledakan. Tahap terjadinya ledakan mengikuti tahap:

a. Tahap pembentukan cairan super-panas karena deposisi energi laser;

b. Tahap generasi dan pertumbuhan nukleasi dalam cairan dan ledakan nukleasi super dipanaskan.

Untuk menghasilkan fase ledakan, tiga syarat harus dipenuhi:

1. Pembentukan cepat cairan yang super-panas, suhu yang setidaknya harus (0,8-0,9) Tcr ,(Tcr adalah temperatur kritis)

2. Ketebalan cairan super-panas harus cukup besar dengan tujuan untuk mengakomodasi nuklir, biasanya pada urutan puluhan mikro.

(42)

25

3.4 Interaksi Laser Dengan Partikel Dalam Larutan

Laser-induced breakdown deteksi (LIBD) adalah salah satu teknik yang paling sensitif dikembangkan sejauh ini untuk mengukur ukuran nanopartikel dalam kisaran 10-1000 nm dan konsentrasinya di kisaran 1 ng / L (ppt) untuk mg / L (ppm). LIBD dapat diterapkan dalam pengukuran tanpa perlu menggunakan teknik kromatografi untuk pembentukan partikel monitoring dan partikel agregasi. Hal ini juga diketahui bahwa energi radiasi laser dan profil balok sangat terkait dengan kinerja LIBD .

Secara umum, sensitivitas yang lebih tinggi diperlukan untuk mengukur ukuran partikel yang lebih kecil, diperoleh dengan menggunakan laser dengan energi pulsa yang lebih tinggi, dan lebih kecil dari ambang kerusakan air. Metode LIBD dalam penentuan ukuran nanopartikel digunakan deteksi optik dua dimensi untuk peristiwa induksi plasma laser. Ukuran partikel dapat ditentukan dengan mengukur distribusi intensitas emisi plasma. Distribusi intensitas emisi yang berasal dari data ditunjukkan sebagai simbol solid, menyajikan jumlah normal kerusakan (BD) peristiwa sebagai fungsi dari intensitas emisi plasma.

(43)

3.5 Diagram Alir Perancangan Sistem Image Prosessing LIBD

(44)

27

3.6 Deteksi Plasma Menggunakan CCD Camera

Koordinat piksel CCD dikalibrasi oleh panjang standar (resolusi 0,1 mm) ditempatkan pada bidang optik unit deteksi. Untuk menghindari kerusakan pada kamera CCD dengan insiden hamburan pulsa laser band-pass transmisi 1% pada 532 nm diposisikan antara sel sampel dan makro-mikroskop. Akuisisi data dilakukan oleh multi-nasional func PC-card (National Instruments) yang, dalam sinkronisasi dengan pulsa laser, memicu kamera video CCD dan deteksi energi piroelektrik.

Gambar optik fokus direkam oleh kamera CCD ditransfer ke kartu frame grabber (Imaging Technology) dan disimpan dalam RAM dari komputer pribadi. Hanya peristiwa plasma nyata dicatat dengan menetapkan gambar memicu optik, dan dengan demikian, over-loading RAM dihindari. Selain itu, bingkai total kamera (782 × 582 piksel) direduksi menjadi 'region of interest' frame (ROI) dari sekitar 767 × 30 piksel, di mana semua peristiwa plasma de-tectable. Sistem ini mampu menyimpan beberapa ribu gambar terpisah. Gambar yang disimpan dianalisis secara otomatis oleh software pemrosesan gambar.

Simulasi sistem LIBD dilakukan dengan menggunakan software dan

(45)

Pengolahan data digital yang dilakukan meliputi pengolahan data jumlah banyaknya kejadian breakdown yang terjadi pada larutan 15 ppm Polystyrene, 7,5 ppm Polystyrene + 1,5 cm air murni+1,5 cm air keran, 2 cm air keran + 1cm air murni, dan 2 cm air murni + 1cm air keran. Untuk mengetahui banyaknya kejadian atau jumlah breakdown pada koloid dalam berbagi larutan dilakukan dengan pengolahan data digital GUI Matlab.

4.1 Pengolahan Data Video Kerlipan Breakdown Menggunakan Video Soft Free Studio

Untuk menganalisis video kerlipan Breakdown diperlukan pemrosesan yang cukup sulit. Video kerlipan breakdown diuraikan menjadi frame-frame atau foto-foto berurutan. Jumlah foto-foto bergantung dengan jumlah masukan total yang dibuat pada soft free studio.

(46)

29

Video rekaman kerlipan emisi diambil dalam waktu 100 detik, maka diperoleh sekitar 1000 foto berurutan. Ekstraksi foto-foto dari video dilakukan dengan perangkat lunak Freeware yang dapat di unduh secara gratis. Foto-foto tersebut akan memiliki nama file yang sama namun diakhiri dengan penomoran yang berurutan mulai dari nomor yang pertama hingga nomor terakhir.

Gambar 4.2 Hasil ekstraksi foto-foto dari video dilakukan dengan

(47)

4.2 Data Analog (Gambar/Video) Menjadi Cacah Data Digital Menggunakan Bahasa Pemograman

Untuk menganalisis video kerlipan emisi diperlukan pemrosesan yang cukup sulit. Video kerlipan emisi diuraikan menjadi frame-frame atau foto-foto berurutan. Jumlah foto bergantung pada lama waktu pengambilan dikalikan dengan jumlah frame per detik saat perekaman. Misalnya, video rekaman kerlipan emisi diambil dalam waktu 100 sekon dengan kecepatan rekaman 10 frame per detik, maka diperoleh sekitar 1000 foto berurutan. Ekstraksi foto-foto dari video dilakukan dengan perangkat lunak Freeware yang dapat di unduh secara gratis. Foto-foto tersebut akan memiliki nama file yang sama namun diakhiri dengan penomoran yang berurutan mulai dari 0001 hingga nomor terakhir yaitu 1000.

Foto-foto berurutan tersebut kemudian diolah satu persatu untuk mendapatkan kurva antara intensitas kuantum dot untuk sebuah titik tertentu dengan waktu perekaman kerlipan emisi. Dari kurva tersebut, analisis lebih lanjut dilakukan untuk membuat kurva probabilitas waktu on dan waktu off. Mengingat jumlah foto yang harus dianalisis berkisar ribuan hinggga ratusan ribu foto, maka diperlukan bahasa pemrograman digital untuk mempermudah mendapatkan data yang akurat dan cepat. Analisis dengan bahasa pemrograman MATLAB dilakukan sejak pembacaan intensitas titik disetiap foto hingga mendapatkan kurva probabilitas waktu on dan waktu off.

Pemrogaman untuk menganalisis kerlipan dilakukukan dengan

menggunakan bahsa pemrograman MATLAB. Bahasa pemograman ini dipilih karena bahasa pemograman ini cukup baik untuk mengolah data berupa gambar atau foto dengan pengolahan data digital yang cepat. Selain itu bahasa ini memiliki fasilitas pembuatan system antar muka (interface) GUI yang akan memudahkan penggunaan analisi bila dilakukan oleh pemakai lainnya.

(48)

31

foto menjadi waktu sehingga waktu on dan waktu ooff dapat terekam dengan baik dan benar, sedangkan posisi fixel diperlukan untuk mendeteksi satu ledakan yang benar agar tidak tertukar dengan ledakan yang lainnya. Untuk memastikan bahwa posisi awal ledakan tidak berubah, maka pada saat perekaman video perlu dipastikan bahwa tidak ada getaran atau vibrasi pada meja optic yang bisa mengakibatkan pembacaan posisi yang salah pada proses analisis.

Dari hasil proses pembacaan intensitas ledakan untuk posisi ledakan dapatkan kurva antara waktu dengan intensitas ledakan untuk posisi ledakan yang telah ditentukan. Data ini sementara disimpan dalam data file teks agar mudah dibaca bila diperlukan. Dari kurva intensitas ledakan (breakdown) diperlukan validasi manual oleh user untuk menetukan apakah kurva intensitas tersebut adalah data valid, baik, dan bukan noise semata. Bila user telah memastikan bahwa kurva tersebut dpat dipercaya, maka user diharuskan memasukkan nilai ambang intensitas atau threshold.

Penentuan nilai threshold ini masih harus dilakukuan oleh user karena nilai threshold sangat bergantung pada kondisi eksperimen dan nilai noise sekitar posisi breakdown. Walaupun eksperimen perekaman video kelipatan quantum dot dilakukan dalam ruang gelab, namun terkadang noise dapat tercipta jika jumlah quantum dalam area perekaman cukup banyak sehingga emisi kuantum dot bias saling mengganggu. Berdasarkan nilai threshold, maka probabilitas waktu on dan waktu off dapat dihitung dengan mudah.

(49)

4.3 Pengolahan Data Breakdown Menggunakan GUI Matlab

Pemrogaman untuk menganalisis kerlipan dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman MATLAB. Bahasa pemrograman ini dipilih karena bahasa pemrograman ini cukup baik untuk mengolah data berupa gambar atau foto dengan pengolahan data digital yang cepat. Selain itu bahasa ini memiliki fasilitas pembuatan system antar muka (interface) GUI yang akan memudahkan penggunaan analisis bila dilakukan oleh pemakai lainnya.

Pemrograman dilakukan dengan memasukkan nama file foto, jumlah foto, kecepatan perekaman video dan posisi pixel. Input nama file foto kemudian ditambahkan dengan penomoran dan ekstensi file yang benar sehingga program dapat membaca file foto secara keseluruhan dan berurutan dengan baik dan benar. Masukan jumlah foto dibutuhkan untuk mengakhiri proses pembacaan foto dan input file foto. Posisi fixel diperlukan untuk mendeteksi breakdown yang paling sering terjadi.

(50)

33

Dari hasil proses pembacaan jumlah breakdown untuk posisi area baru dengan masukan lebar x, lebar y, strat x dan start y di dapatkan kurva antara BD Probability terhadap perubahan energy (mJ) untuk posisi breakdown yang telah ditentukan. Data ini sementara disimpan dalam data file teks agar mudah dibaca bila diperlukan. Dari kurva BD Probability dengan energi diperlukan validasi manual oleh user untuk menetukan apakah kurva intensitas tersebut adalah data valid, baik, dan bukan noise semata. Bila user telah memastikan bahwa kurva tersebut dapat dipercaya, maka user diharuskan memasukkan nilai ambang intensitas atau threshold.

Penentuan nilai threshold ini masih harus dilakukuan oleh user karena nilai threshold sangat bergantung pada kondisi eksperimen dan nilai noise disekitar posisi. Walaupun eksperimen perekaman video kelipatan breakdown dilakukan dalam ruang gelab, namun terkadang noise dapat tercipta jika jumlah breakdown dalam area perekaman cukup banyak sehingga kejadian breakdown saling mengganggu. Berdasarkan nilai threshold, maka BD Probability terhadap energy dapat dihitung dengan mudah.

Dari setiap sampel, dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali pada energi yang sama dan dilanjutkan dengan variasi energi yang lain mulai dari 0.07 mJ sampai dengan energy 5 mJ didapat jumlah kejadian breakdown.

(51)

Pada gambar grafik diatas terlihat bahwa dengan energi yang kecil peluang terjadinya BD Probability sudah ada dan juga peningkatan kejadiannya sangat drastis, hal ini disebabkan oleh karena ukuran koloid yang besar dalam larutan dan juga konsentrasi larutan yang tinggi pada larutan 15 ppm Polysteryne.

Gambar 4.5 GrafikBD Probability larutan 7,5 ppm Polystyrene.

Grafik Energi terhadap BD Probility pada larutan 7,5 ppm memiliki peluang kejadian brekdown yang cukup tinggi akan tetapi lebih rendah daripada larutan yang 15 ppm Polystyrene. Peluang kejadian breakdown telah terjadi dengan menggunakan energi kurang dari 0,25 mJ.

(52)

35

Pada gambar grafik diatas terlihat bahwa dengan energi yang kecil peluang terjadinya BD Probability mengalami peningkatan, hal ini disebabkan oleh karena ukuran koloid yang besar dalam larutan air keran dan juga konsentrasi larutan yang tinggi .

Gambar 4.7 GrafikBD Probability larutan 2 ml Air Keran + 1 ml Air Murni Pada energi laser dibawah 1 mJ peluang kejadian breakdown intensitasnya kecil, namun lebih besar peluannya dari pada larutan 1 ml air keran + 2 ml air murni yang menyebabkan jumlah partikel yang lebih besar ukurannya bertambah banyak.

(53)

Pada energi laser yang relative rendah maka jumlah kejadian BD Probability sangatlah sedikit, hal ini disebabkan energi laser yang rendah memiliki sensitifitas deteksi pada koloid atau nono partikel yang ada pada larutan. Begitu juga dengan sebaliknya pada energi (mJ) laser yang tinggi maka jumlah kejadian

BD Probability juga banyak, itu dipengaruhi oleh energi laser yang besar memiliki sifat deteksi yang kuat pada koloid atau nano partikel yang ada pada larutan

tersebut.

Gambar 4.9 GrafikBD Probability pada larutan Air Murni

Pada gambar grafik energi terhadap BD Probability larutan air keran, 2 ml air keran + 1 ml air murni, 1ml air keran + 2 ml air murni, dan yang terakhir yaitu larutan air murni, terlihat bahwa peluang kejadian breakdown pada ke empat larutan tersebut relatif kecil bila dibandingkan dengan ke dua larutan yaitu 15 ppm

dan 7,5 ppm Polystyrene. Peluang kejadian BD Probability yang kecil dipengaruhi oleh ukuran koloid dan konsentrasi yang rendah pada keempat larutan. Ukuran

(54)

37

Tabel 4.1 BD Probability pada larutan 15 ppm Polystyrene, 7,5 Polystyrene, Air Keran, 2 ml Air Keran + 1 ml Air Murni, 1 ml Air Keran + 2 ml Air Murni dan Air Murni.

Bila dibuat grafik antaraBD Probabilitypada larutan 15 ppm Polystyrene, 7,5 Polystyrene, Air Keran, 2 ml Air Keran + 1 ml Air Murni, 1 ml Air Keran + 2

ml Air Murni dan Air Murni terhadap perbedaaan Energi (mJ) didapat sebagai berikut :

0.22 0.234 0.111 0.012 0.012 0.003 0

0.3 0.263 0.18 0.032 0.003 0.02 0.001

0.37 0.386 0.247 0.136 0.125 0.087 0.006

0.39 0.384 0.265 0.236 0.203 0.201 0.07

0.82 0.431 0.272 0.247 0.234 0.221 0.103

0.89 0.446 0.292 0.267 0.263 0.213 0.15

1.28 0.451 0.319 0.319 0.281 0.29 0.195

1.42 0.477 0.342 0.342 0.331 0.279 0.207

1.7 0.524 0.342 0.342 0.329 0.322 0.246

1.98 0.735 0.346 0.346 0.335 0.324 0.277

2 0.883 0.384 0.384 0.365 0.345 0.298

2.35 0.891 0.396 0.396 0.386 0.352 0.306

2.42 0.95 0.412 0.412 0.411 0.386 0.347

(55)

Gambar 4.10 Grafik BD Probability 15 ppm Polystyrene, 7,5 Polystyrene, Air Keran, 2 ml Air Keran + 1 ml Air Murni, dan 1 ml Air Keran + 2 ml Air Murni terhadap perbedaaan Energi (mJ)

Sesuai dengan gambar grafik 4.10 diatas merupakan hasil pengolahan data jumlah BD Probability pada larutan 15 ppm Polystyrene, 7,5 Polystyrene, Air Keran, 2 ml Air Keran + 1 ml Air Murni, 1 ml Air Keran + 2 ml Air Murni dan Air Murni terhadap perbedaaan Energi (mJ) dengan menggunakan sistem GUI Matlab. Dari gambar grafik diatas terlihat bahwa warna biru dan merah peluang terjadinya breakdown lebih besar apabila dibandingkan dengan ke empat warna lainnya. Dan juga terlihat bahwa pada gambar grafik Breakdown Probability terhadap perubahan energi (mJ) saling berbanding lurus.

(56)

39

BD Probability juga banyak, itu dipengaruhi oleh energi laser yang besar memiliki sifat deteksi yang kuat pada koloid atau nano partikel yang ada pada larutan tersebut.

(57)

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh kesimpulan yaitu sensitivitas yang lebih tinggi diperlukan untuk mendeteksi partikel yang lebih kecil dalam larutan, diperoleh dengan menggunakan laser dengan energi pulsa yang lebih tinggi, dan berdasarkan pengolahan data optik hasil pengukuran LIBD pada larutan 15 ppm Polystyrene, 7,5 Polystyrene, Air Keran, 2 ml Air Keran + 1 ml Air Murni, dan 1 ml Air Keran + 2 ml Air Murni menggunakan bahasa pemrograman Matlab, semakin besar ukuran partikel dan konsentrasi larutannya semakin besar peluang terjadinya breakdown.

5.2 Saran

1. Pada peneliti selanjutnya perlu diteliti menentukan jenis koloid yang ada dalam larutan.

2. Pada saat melakukan penelitian dalam pengambilan data vidio sebaiknya dilakukan di ruangan gelap.

3. Pada peneliti selanjutnya perlu diteliti menentukan besar ukuran koloid

yang ada dalam larutan.

(58)

41

DAFTAR PUSTAKA

Abhilash, M. 2010. Potential Applications of Nanoparticles. International Journal of Pharma and Bio Sciences V1(1)

Andrew Knight. 1999. Basics of Matlab and Beyond. Chapman & All/Crc

Endel Uiga. 1995.”Optolectronics”,Prentice Hall International,Inc.

Gunaidi Abdia Away. 2006.The Shortcut of Matlab,Informatika Bandung

Hecht. E. 1987. Optics, 2nd Ed, Addison Wesley

Isnaeni. 2014. Analisis Kerlipan Emisi Quantum Dot Menggunakan Pemograman Digital Berbasis Video Intensitas Emisi. LIPI. Serpong.

Masato Nakamura, Takehiko. Size And Breakdown Element Plasma Dependence of Ultrafine Amplified Particles Atomic Emissions From Laser. Tokyo

O. Svelto. 1998.”Principle of Lasers ; 4th Edition”, Plenum Press, New York.

Rainer Köster, Tobias Wagner1, Markus, Fritz H. Frimmel. 2007. Release of Contaminants from Bottom Ashes - Colloid Facilitated Transport and Colloid Trace Analysis by Means of Laser-Induced Breakdown Detection (LIBD). Germany.

Rawat, M., D. Singh, & S. Saraf. 2006. Nanocarriers: Promising Vehicle for Bioactive Drugs. Biological and Pharmaceutical Bulletin. Vol. 29.

(59)

Tadros, T. F. 2005. Applied Surfactan: Surfactan in Nanoemulsi. Wiley-VHC Verlag. New York

T. Bundschuh, R. Knopp, R. Müller, J. I. Kim, V. Neck and Th. Fanghänel. 2000. Application of LIBD to The Determination of The Solubility Product Of Thorium (IV) - colloids

T. Bundschuh, W. Hauser, J. I. Kim, R. Knopp, F.J. Scherbaum. 2000. Determination of Colloid Size by 2-D Optical Detection of Laser Induced Plasma

The Math Works inc. 1989.MatlabUser’s Guide

T. Bundschuh, T. Wagner, I. Eberhagenb, B. Hambschb and R. Köster. 2005.

Detection of Biocolloids in Aquatic Media by Nano-Particle Analyzer. Germany

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

49

0.22 0.234 0.174 0.012 0.012 0.003 0

0.3 0.263 0.210 0.032 0.003 0.02 0.001

0.37 0.386 0.247 0.136 0.125 0.087 0.006

0.39 0.384 0.238 0.236 0.203 0.201 0.07

0.82 0.431 0.392 0.247 0.234 0.221 0.103

0.89 0.446 0.395 0.267 0.263 0.213 0.15

1.28 0.451 0.319 0.319 0.281 0.29 0.195

1.42 0.477 0.425 0.342 0.331 0.279 0.207

1.7 0.524 0.442 0.342 0.329 0.322 0.246

2.7 0.735 0.449 0.346 0.335 0.324 0.277

3.5 0.883 0.664 0.384 0.365 0.345 0.298

3.8 0.891 0.662 0.396 0.386 0.352 0.306

4.7 0.95 0.679 0.412 0.411 0.386 0.347

(67)

M-FILE

% BENAR1('CALLBACK',hObject,eventData,handles,...) calls the local

% function named CALLBACK in BENAR1.M with the given input

arguments.

%

% BENAR1('Property','Value',...) creates a new BENAR1 or raises the

% existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are

% applied to the GUI before BENAR1_OpeningFcn gets called. An

% unrecognized property name or invalid value makes property application

% stop. All inputs are passed to BENAR1_OpeningFcn via varargin.

%

% *See GUI Options on GUIDE's Tools menu. Choose "GUI allows only one

% instance to run (singleton)".

%

% See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES

% Edit the above text to modify the response to help BENAR1

% Last Modified by GUIDE v2.5 07-Apr-2015 14:53:24

% Begin initialization code - DO NOT EDIT

(68)

51

% End initialization code - DO NOT EDIT

% --- Executes just before BENAR1 is made visible.

functionBENAR1_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

% This function has no output args, see OutputFcn.

% hObject handle to figure

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

% varargin command line arguments to BENAR1 (see VARARGIN)

% Choose default command line output for BENAR1

handles.output = hObject;

% Update handles structure

(69)

% UIWAIT makes BENAR1 wait for user response (see UIRESUME)

% uiwait(handles.figure1);

% --- Outputs from this function are returned to the command line.

functionvarargout = BENAR1_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)

% varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT);

% hObject handle to figure

% Get default command line output from handles structure

varargout{1} = handles.output;

% --- Executes on button press in pushbutton1.

functionpushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)

% hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)

[nama_file,nama_path] = uigetfile({'*.jpg';'*.bmp';'*.png';'*.tif'});

if~isequal(nama_file,0)

% hObject handle to edit1 (see GCBO)

(70)

53

% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit1 as text

% str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit1 as a double

input=get(hObject,'string'); guidata(hObject,handles);

% --- Executes during object creation, after setting all properties.

functionedit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

% handles empty - handles not created until after all CreateFcns called

% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.

% See ISPC and COMPUTER.

ifispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))

set(hObject,'BackgroundColor','white');

end

functionedit2_Callback(hObject, eventdata, handles)

(71)

end

(72)

55

end

(73)

end

% --- Executes on button press in pushbutton2.

(74)

(75)

ifjumlahpeak1(i) > 0

(76)

59