PENGOLAHAN DATA OPTIK HASIL PENGUKURAN
LASER
INDUCED BREAKDOWN DETECTION
MENGGUNAKAN
BAHASA PEMOGRAMAN DIGITAL
SKRIPSI
HENDRA DAMOS LUMBANTORUAN
110801023
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2015
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
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
iii
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
Hendra Damos Lumbantoruan 110801023
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.
v
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.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang membutuhkannya.
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.
vii
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.
Keywords: LIBD, Colloid
DAFTAR ISI
1. 1 Latar Belakang 1
1. 2 Rumusan Masalah 2
1. 3 Batasan Masalah 2
1. 4 Tujuan Penelitian 2
1. 5 Manfaat Penelitian 2
1. 6 Metodologi Penelitian 3 1. 7 Sistematika Penulisan 3
Bab II Tinjauan Pustaka
2.1 Koloid 5
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
ix
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
Lampiran 43
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Table
xi
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 +
1 ml Air Murni, 1 ml Air Keran + 2 ml Air Murni, dan Air Murni 37
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lamp
1 TabelBD Probabilityterhadap Energi 43
xiii
DAFTAR SINGKATAN
1. LIBD ( Laser Induced Breakdown Detection) 2. GUI ( Grafic User Interface)
3. CCD ( Charg Couple Device) 4. FS ( Free Studio)
