BAB II STUDI PUSTAKA. Universitas Sumatera Utara

15 

Loading.... (view fulltext now)

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)

BAB II STUDI PUSTAKA

2.1.Meteran Air

Ada banyak tipe meter air yang dibuat, salah satunya adalah multi jet. Meter air tipe ini digerakkan oleh putaran turbin di dalam rumah meter. Meteran ini bekerja berdasarkan multiple port (lubang) disekitar measuring chamber untuk menghasilkan pancaran air yang berlawanan dengan impeler yang berbanding lurus dengan kecepatan aliran air yang melewati chamber tersebut. Magnet dan roda gigi mengubah jumlah putaran menjadi volume yang ditampilkan dalam

display register. Meter air tipe multi jet diperlihatkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Meter air dengan tipe multi jet

Pada gambar 2.1. dari penampang melintang tersebut tampak posisi turbin yang digunakan sebagai rotor yang dialiri air. Kecepatan putar turbin tersebut bergantung pada kecepatan aliran air (debit). Posisi magnet permanen juga diperlihatkan berada di atas turbin yang disusun menyambung dengan magnet permanen. Pada fix gear terdapat magnet permanen yang dapat menghasilkan tegangan listrik yang digunakan sebagai sensor debit aliran air sesuai dengan hukum Faraday. Semakin cepat debit air yang melewati meter air tersebut maka tegangan yang dihasilkan akan semakin tinggi dan memutar skala ukur air lebih cepat. Oleh karena itu, kekuatan magnet permanen pada meter air jenis multi jet ini menjadi sangat penting.

Pada meteran tipe multi jet, aliran air akan memutar magnet permanen (Barium Heksaferit) sehingga akan dihasilkan perubahan fluks magnet sesuai dengan hukum Faraday yang dideteksi sebagai sinyal listrik induksi yang digunakan pada prinsip sensor meter air, seperti pada persamaan 2.1. Perubahan fluks magnet (∆Φ) terhadap waktu inilah yang akan menghasilkan tegangan listrik

(2)

(ε) untuk memutar angka penunjuk pada meter air sehingga dapat diketahui besar jumlah pemakaian air. Besarnya fluks magnet sangatlah dipengaruhi oleh luas permukaan (A) dan medan magnet permukaan (B) dari magnet permanen yang diperlihatkan pada persamaan 2.2.

(2.1) Dimana : ∆Φ = fluks magnet ε = tegangan listrik ∆t = waktu dengan diketahui, (2.2) Dimana : ∆Φ = fluks magnet

B = medan magnet permukaan A = luas permukaan

Pada penelitian sebelumnya telah dibuat magnet permanen Barium Heksaferit untuk komponen meter air dengan beberapa metode, antara lain

solid-solid mixing dan koopresipitasi. Berdasarkan hasil magnet skala lab tersebut telah

dihasilkan magnet permanen dengan spesifikasi remanensi magnet (Br) sebesar 2,67 kG, koersivitas 89,4 kA/m, dengan densitas magnet yang mencapai 4,34 g/cm3. Namun nilai tersebut belum memenuhi syarat bila digunkan sebagai komponen meter air impor yang memiliki spesifikasi Br = 2,45 kG, koersivitas = 135,2 kA/m, BHmax 1,13 MGOe, densitas = 5,00 g/cm3. (Novrita idayanti, 2002) Ukuran Magnet sensor untuk alat meter air memiliki diameter luar sekitar 8 mm dan diameter dalam 4 mm dan tebal 3,5 mm.

(3)

Gambar 2.2. Magnet untuk meter air

Dalam pembuatan magnet permanen ini bahan baku yang digunakan adalah BaCO3 dan Fe2O3 yang menghasilkan Barium Heksaferit atau BaFe12O19. (Iwan

Yusan dkk, 2012)

2.2.Magnet Permanen

Suatu magnet permanen harus mampu menghasilkan fluks magnet yang tinggi dari suatu volume magnet tertentu, stabilitas magnetik yang baik terhadap efek temperatur dan waktu, serta memiliki ketahanan yang tinggi terhadap pengaruh demagnetisasi. Pada prinsipnya, suatu magnet permanen haruslah memiliki karakteristik minimal dengan sifat kemagnetan remanen, Br dan koersivitas intrinsik, Hc serta temperatur Curie, Tc yang tinggi. (Azwar Manaf, 2013)

2.3.Perkembangan Magnet Permanen

Di awal abad 19, baja martensit digunakan sebagai magnet permanen. Baja tersebut dengan kandungan Co ~ 30%-40% dapat menghasilkan magnet permanen dengan Br ~0,90 T dan maximum energy product (BH)max ~7,6 kJ.m-3. Magnet

baja martensit dengan kandungan cobalt ini merupakan magnet terbaik pada waktu tersebut. Namun dalam beberapa puluh tahun belakangan, telah terjadi perkembangan yang pesat dalam penelitian dibidang magnet permanen sehingga sejumlah fasa magnetik baru dengan energi yang lebih tinggi telah ditemukan. Magnet Alnico misalnya, pertama kali diperkenalkan pada tahun 1930-an, terdiri dari sejumlah elemen logam transisi (Fe, Co, Ni) memiliki nilai (BH)max dua kali

lebih besar dari magnet baja.

Pada tahun 1950-an, dikembangkan magnet permanen kelas keramik dengan formula MO(Fe2O3)6 dimana M adalah Barium atau Stronsium yang

(4)

kemudian dikenal sebagai magnet ferit. Bila dibandingkan dengan magnet alnico, magnet ferit memiliki energi dan remanen yang lebih rendah tetapi memiliki koersitivitas yang jauh lebih tinggi. Pada tahun 1970-an untuk pertama sekali ditemukan magnet kelas logam tanah jarang (rare earth permanent magnets). Fasa magnetik SmCo5 dan Sm2Co17 memiliki polarisasi total, Js dan medan anisotropi,

HA yang sangat tinggi sehingga berpeluang memiliki remanen dan koersivitas

yang tinggi, sebagai keharusan untuk mendapatkan magnet permanen dengan nilai (BH)max yang tinggi. Popularitas magnet ini dikalangan industri menurun karena

harga Co yang sangat mahal serta ketersediaan unsur Sm yang terbatas di bumi. Pada tahun 1980-an, ditemukan magnet tanah jarang baru berbasis fasa magnetik RE2Fe14B. Unsur RE dapat membentuk fasa RE2Fe14B tetapi dari sederatan fasa

magnetik yang mungkin dari kelas ini, fasa Nd2Fe14B yang sangat berpeluang

untuk memiliki energi yang paling tinggi.

2.4.Kurva Histerisis

Sifat-sifat kemagnetan suatu bahan dapat diperlihatkan dalam kurva histerisis yaitu kurva hubungan intensitas magnet (H) terhadap medan magnet (B). Seperti ditunjukkan pada gambar 2.3 merupakan kurva histerisis untuk ferromagnetik dan ferrimagnetik.

Gambar 2.3 Kurva histerisis untuk ferromagnetik dan ferrimagnetik.

Pada dasarnya kurva tersebut mempresentasikan suatu proses magnetisasi dan demagnetisasi oleh suatu medan magnet luar yang digunakan untuk memagnetisasi ditingkatkan dari nol maka magnetisasi atau polarisasi dari magnet

(5)

bertambah besar dan mencapai tingkat saturasi pada suatu medan magnet luar tertentu. Dengan melakukan sederetan proses magnetisasi yaitu penurunan medan magnet luar menjadi nol dan meneruskannya pada arah yang bertentangan serta meningkatkan besar medan magnet luar pada rah tersebut dan menurunkannya kembali ke nol kemudian membalikkan arah seperti semula maka, magnetisasi atau polarisasi dari magnet permanen membentuk suatu loop. (Nicola Spaldine, 2011).

Bahan yang mencapai saturasi untuk harga H rendah disebut magnet lunak sedangkan bahan yang saturasinya terjadi pada harga H tinggi disebut magnet keras. Sesudah mencapai saturasi ketika intensitas magnet H diperkecil hingga mencapai H = 0, ternyata kurva B tidak melewati jalur kurva semula. Pada harga H = 0, medan magnet atau rapat fluks B mempunyai harga Br ≠ 0 seperti ditunjukkan pada kurva histerisis pada gambar 2.4. Harga Br ini disebut dengan induksi remanen atau remanensi bahan.

Remanen atau ketertambatan adalah sisa medan magnet B dalam proses magnetisasi pada saat medan magnet H dihilangkan, atau remanensi terjadi pada saat intensitas medan magnetik H berharga nol dan medan magnet B menunjukkan harga tertentu.

Pada gambar 2.4 tampak bahwa setelah harga intensitas magnet H = 0 atau dibuat negatif (dengan membalik arus lilitan), kurva B(H) akan memotong sumbu pada harga Hc. Intensitas Hc inilah yang diperlukan untuk membuat rapat fluks B=0 atau menghilangkan fluks dalam bahan. Intensitas magnet Hc ini disebut koersivitas bahan. Koersivitas digunakan untuk membedakan hard magnet atau

soft magnet. Semakin besar gaya koersivitasnya maka semakin keras sifat

magnetnya. Bahan dengan koersivitas tinggi berarti tidak mudah hilang kemagnetannya.

Untuk menghilangkan kemagnetannya diperlukan intensitas magnet H yang besar. Bila selanjutnya harga diperbesar pada harga negatif sampai mencapai saturasi dan dikembalikan melalui nol, berbalik arah dan terus diperbesar pada harga H positif hingga saturasi kembali, maka kurva B(H) akan membentuk satu lintasan tertutup yang disebut kurva histeresis. Bahan yang mempunyai

(6)

koersivitas tinggi kemagnetannya tidak mudah hilang. Bahan seperti itu baik untuk membuat magnet permanen.

Gambar 2.4 Kurva histerisis material magnetik.

Magnet permanen dapat diberi indeks berdasarkan momen koersif yang diperlukan untuk menghilangkan induksi. Patokan ukuran yang yang lebih baik adalah hasil kali BH. BaFe12O19 mempunyai nilai –Hc yang sangat besar, tetapi

BHmaks sedang-sedang saja, karena rapat fluks lebih rendah dibandingkan bahan magnet permanen lainnya.

2.5.Barium Heksaferit

Magnet dapat dikategorikan menjadi magnet “lunak” dan magnet “keras”. Magnet keras menarik material yang mengalami magnetisasi menuju dirinya. Magnet jenis ini dapat mempertahankan kemagnetannya dalam waktu yang lama. Magnet lunak dapat mengalami magnetisasi dan tertarik ke magnet lain, namun sifat magnetiknya hanya akan bertahan apabila magnet berada dalam suatu medan magnetik. Magnet lunak tidak mengalami magnetisasi yang permanen.(Van Vlack, 2004). Untuk hard magnetik material memiliki koersivitas kuat dengan nilai koersivitas diatas 10 kA/m dan soft magnetik material mempunyai koersivitas yang lemah dengan nilai koersivitas dibawah 1 kA/m (Hasan, 2008). Hal ini lebih jelas digambarkan dengan diagram histerisis (Gambar 2.5).

(7)

Gambar 2.5 histeris material magnet(a) Material lunak, (b) Material keras Diagram histeresis diatas menunjukkan kurva histeresis untuk material magnetic lunak pada gambar (a) dan material magnetic keras pada gambar (b). H adalah medan magnetik yang diperlukan untuk menginduksi medan berkekuatan B dalam material.

Setelah medan H ditiadakan, dalam specimen tersisa magnetisme residual, Br yang disebut residual remanen, dan diperlukan medan magnet Hc yang disebut gaya koersif, yang harus diterapkan dalam arah berlawanan untuk meniadakannya. Magnet lunak mudah dimagnetisasi serta mudah pula mengalami demagnetisasi, seperti tampak pada gambar 2.5 Nilai H yang rendah sudah memadai untuk menginduksi medan B yang kuat dalam logam, dan diperlukan medan Hc yang kecil untuk menghilangkannya. Magnet keras adalah material yang sulit dimagnetisasi dan sulit di demagnetisasi.

Karena hasil kali medan magnet (A/m) dan induksi (V.det/m2) merupakan energi per satuan volume, luas daerah hasil integrasi di dalam loop histerisis adalah sama dengan energi yang diperlukan untuk satu siklus magnetisasi mulai dari 0 sampai +H hingga –H sampai 0. energi yang dibutuhkan magnet lunak dapat dapat diabaikan; medan magnet keras memerlukan energi lebih banyak sehingga pada kondisi-ruang, demagnetisasi dapat diabaikan. Dikatakan, magnetisasi permanen. (Erini Afza, 2011)

Barium Heksaferit termasuk dalam kategori magnet “keras”. Barium Heksaferit tergolong dalam ferimagnetik, Ferimagnetik memiliki arah atom-magnetik yang berlawanan, tetapi tidak seimbang, jadi magnet ini memiliki suatu

(8)

magnetisasi total. Berdasarkan rumus kimia dan struktur kristalnya, Barium Heksaferit merupakan tipe-M. Tipe-M yang lebih dikenal dengan sebutan barium heksagonal ferit (BaM) merupakan oksida keramik yang paling banyak dimanfaatkan secara komersial dan hingga kini telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengembangkan material tersebut baik dari segi fabrikasinya maupun penggunaannya.( Darminto dkk, 2011)

Barium M-heksaferit atau dikenal dengan sebutan BaM memiliki rumus kimia BaO.6Fe2O3 (BaFe12O19) dan struktur heksagonal yang sesuai dengan space

group P 63/mmc. Sel komplek BaM tersusun atas 2 sistem kristal yaitu struktur

kubus-pusat-sisi (face-centered-cubic) dan heksagonal mampat

(hexagonal-close-packed) seperti terlihat pada gambar 2.6. Keduanya tersusun dengan lapisan atom

yang sama, satu lapisan di atas lapisan yang lain, dalam setiap lapisan, atom terletak di pusat jaringan.

Gambar 2.6 Sel satuan Barium Heksaferit.

Sel satuan BaM berisi 2 molekul, atau totalnya 2 x 32 = 64 atom. Inilah yang membuat strukturnya sangat panjang ke arah sumbu z dengan c = 23,2 A˚ dan a = 5,88 A˚. Ion-ion Ba2+ dan O2- memiliki ukuran yang besar, hampir sama dan bersifat non magnetik. Keduanya tersusun dalam model close packed (tertutup). Ion Fe3+ menempati posisi interstisi.

(9)

Dalam sel satuan BaM, terdapat 10 lapisan dari ion-ion besar (Ba2+ dan O2), dengan 4 ion di setiap lapisannya. Delapan dari lapisan-lapisan tersebut adalah oksigen, sedangkan 2 lainnya berisi masing-masing satu ion barium. Seluruh blok dari 10 lapisan tersusun atas 4 blok, 2 blok kubus dan 2 blok heksagonal. Dalam blok kubus tersusun atas ion-ion oksigen yang memenuhi struktur tetrahedral dan oktahedral. Dalam setiap blok heksagonal, ion barium mengganti ion oksigen den letaknya di lapisan tengah, seperti yang terlihat pada Gambar 2.6.

Ion yang bersifat magnet dalam barium ferit hanyalah ion Fe3+, tiap-tiap ion dengan nilai momen magnetik 5μB yang terletak dalam 3 jenis struktur kristalografi yang berbeda jenisnya yaitu tetrahedral, oktahedral dan heksahedral. Ion-io Fe3+ searah dengan bidang lapisan oksigen, yang bisa sejajar atau tegak lurus dengan sumbu-z dalam <0001>.

Dalam setiap sel satuan terdapat 24 ion Fe3+, 4 ion berada di sistem tetrahedral, oktahedral dan 2 ion dalam heksahedral. Terdapat 16 ion dengan spin searah dan 8 ion dengan spin berlawanan. Momen magnet setiap selnya adalah (16–8) 5μB = 5μB /sel satuan atau 5μB / molekul dari BaO.6(Fe2O3). Jumlah ini sebanding dengan 100 emu/g yang diukur pada magnetisasi saturasi di 00 K.

Barium heksaferit merupakan material magnetik dengan medan anisotropik yang tinggi sehingga dapat dimanfaatkan pada frekuensi yang lebih tinggi daripada ferit spinel atau garnet (di atas 30 GHz). Kristal magnet anisotropik berasal dari strukturk kristal dengan anisotropik yang tinggi. Pertumbuhan butir struktur kristal tersebut juga bersifat anisotropik, dengan bentuk morfologi seperti bidang heksagonal yang memberikan peningkatan sisi anisotropiknya. Akibatnya, BaM menghasilkan koersifitas tinggi. Syarat itulah yang mestinya harus dimiliki oleh magnet permanen.(Noer A’idah, dkk, 2011)

2.6.Metode Metalurgi Serbuk

Metalurgi serbuk adalah suatu kegiatan yang mencakup pembuatan benda komersial, baik yang jadi atau masih setengah jadi (disebut kompak mentah), dari serbuk logam melalui penekanan. Proses ini dapat disertai pemanasan akan tetapi suhu harus berada dibawah titik cair serbuk. Pemanasan selama proses penekanan

(10)

atau sesudah penekanan yang dikenal dengan istilah sinter menghasilkan pengikatan partikel halus. Dengan demikian kekuatan dan sifat-sifat fisis lainnya meningkat. Produk hasil metalurgi serbuk dapat terdiri dari produk campuran serbuk berbagai logam atau dapat pula terdiri dari campuran bahan bukan logam untuk meningkatkan ikatan partikel dan mutu benda jadi secara keseluruhan.

Metalurgi serbuk merupakan proses konvensional yang utama digunakan dalam pembuatan magnet permanen pada skala industri. Baik magnet keramik ferit maupun logam tanah jarang dapat dibuat dengan proses ini. Secara umum, tahapan proses metalurgi serbuk terdiri dari tahapan preparasi alloy dengan komposisi nominal yang direncanakan. Bongkahan alloy dipecahkan menjadi ukuran beberapa mm dalam tahapan pre-milling dan dilanjutkan dengan penghalusan menjadi serbuk berukuran single domain particle pada tahapan

milling. Setiap serbuk dengan demikian adalah serbuk kristal tunggal. Serbuk

halus ini kemudiaan dipadatkan di dalam suatu cetakan pada tahapan compaction untuk menghasilkan bakalan dengan densitas ~75-80% densitas penuh. Untuk membangkitkan sifat anisotropi magnet permanen, maka proses pemadatan pada tahapan ini harus dilakukan di bawah pengaruh medan magnet. Sampel magnet dengan densitas penuh dapat dicapai dengan proses sintering dan dilanjutkan dengan proses annealing untuk menghasilkan mikrostrukrtur yang tepat. Tahapan proses berikutnya adalah machining agar dicapai bentuk magnet permanen dengan dimensi yang akurat. Sifat permanen kemagnetan magnet permanen diperoleh dalam tahapan akhir yaitu magnetizing. Magnet permanen yang dipersiapakn dengan teknik ini kemudian juga dikenal sebagai magnet sinter.(Azwar Manaf, 2013).

2.7.Sintering

Sintering adalah suatu proses pengikatan partikel melalui proses pemanasan di bawah titik lebur yang dilakukan selama proses penekanan atau sesudah penekanan.

Hampir semua bahan keramik harus disinter untuk menghasilkan struktur mikro dengan sifat yang dibutuhkan. Pada suhu tinggi (suhu sintering) atom dapat bergerak lebih mudah dan cepat bermigrasi sepanjang permukaan partikel

(11)

(Difusi). Pada temperatur sintering kristalit baru terbentuk pada titik kontak sehingga antar-partikel asli batas menghilang, menjadi batas butir baru (rekristalisasi). Leher-seperti sambungan terbentuk antara partikel yang berdekatan seperti dapat dilihat pada gambar 2.7. Sintering disertai dengan peningkatan energi bebas dari sistem. Sumber-sumber yang menimbulkan jumlah energi bebas yang sering disebut sebagai kekuatan pendorong untuk sintering. Kekuatan pendorong utama mungkin adalah Kelengkungan permukaan partikel. Secara skematis proses sintering dapat ditunjukkan pada gambar 2.7 berikut :

Gambar 2.7. Skematis proses sintering.

Ada tiga tahapan dibedakan dalam sintering. Tahap pertama, dua hal terjadi pada partikel bubuk ketika mobilitas atom permukaan telah menjadi cukup tinggi, permukaan awalnya kasar dari partikel adalah merapikan dan pembentukan leher terjadi. Tahap Kedua, densifikasi dan penyusutan pori. Jika batas butir terbentuk setelah tahap pertama, ini adalah sumber baru atom untuk mengisi daerah cekung yang mengurangi permukaan luar partikel. Tahap ketiga, pertumbuhan butir terjadi, pori-pori pecah dan membentuk gelembung bola tertutup. Tahap dalam sintering kering dapat ditampilkan pada gambar 2.8 sebagai berikut :

(12)

Gambar 2.8. Tahapan yang terjadi dalam proses sintering.

Enam mekanisme yang terjadi pada proses sintering yaitu evaporasi dan kondensasi, difusi permukaan, difusi kisi pada permukaan, difusi batas butir, Difusi kisi dari batas butir, diufusi volum.

2.8.Analisa dan karakterisasi 2.8.1. Densitas

Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material atau sering didefinisikan sebagai perbandingan antara massa (m) dengan volume (v) dalam hubungannya dapat dituliskan sebagai berikut (M M. Ristic, 1989) :

(2.3) Dimana:

ρ = Densitas (gram/cm3

) m = Massa sampel (gram) v = Volume sampel (cm3)

Dalam pelaksanaannya kadang-kadang sampel yang diukur mempunyai ukuran bentuk yang tidak teratur sehingga untuk menentukan volumenya menjadi sulit, akibatnya nilai kerapatan yang diperoleh tidak akurat. Oleh karena itu untuk menghitung nilai densitas suatu material yang memiliki bentuk yang tidak teratur

(13)

(2.4)

Dimana:

Dimana :

ρ = Densitas sampel (g/cm3

) ρair = Densitas air (g/cm3)

= Massa sampel setelah dikeringkan di oven (g) = Massa sampel setelah direndam 24 jam (g)

Massa sampel dalam air (g)

2.8.2. Porositas

Porositas dapat didefenisikan sebagai perbandingan antara jumlah volume lubang-lubang kosong yang dimiliki oleh zat padat (volume kosong) dengan jumlah dari volume zat padat yang ditempati oleh zat padat. Porositas pada suatu material dinyatakan dalam persen (%) rongga fraksi volume dari suatu rongga yang ada di dalam material tersebut. Besarnya porositas pada suatu material bervariasi mulai dari 0 % sampai dengan 90 % tergantung dari jenis dan aplikasi material tersebut. Ada dua jenis porositas yaitu porositas terbuka dan porositas tertutup. Porositas yang tertutup pada umumnya sulit untuk ditentukan karena pori tersebut merupakan rongga yang terjebak di dalam padatan dan serta tidak ada akses ke permukaan luar, sedangkan pori terbuka masih ada akses ke permukaan luar, walaupun ronga tersebut ada ditengah-tengah padatan. Porositas suatu bahan pada umumnya dinyatakan sebagai porositas terbuka atau apparent porosity, dan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

(2.5)

Dimana:

Dimana:

P = Porositas (%)

= Massa sampel setelah dikeringkan di oven (g)

(14)

2.8.3. Pengujian DTA

Serbuk hasil sintesis yang telah dikeringkan selanjutnya diuji DTA untuk mengetahui temperatur terjadinya transformasi fasa pada bahan. DTA (Differential Termal Analizer) merupakan analisis termal yang mengukur perbedaan suhu (ΔT) antara sampel dan material referen yang inert sebagai fungsi dari suhu. DTA adalah alat untuk melakukan analisis termal dengan tujuan penentuan reaksi keadaan padat, dekomposisi termal, terjadinya transisi fasa dan penentuan diagram fasa.

2.8.4. Pengujian XRD

Uji difraksi sinar X (XRD) dilakukan untuk menentukan komposisi fase yang terbentuk pada serbuk hasil kalsinasi di atas. Dari data yang akan dihasilkan dapat diprediksi ukuran kristal serbuk dengan bantuan software X-powder dan Match. Ukuran kristalin ditentukan berdasarkan pelebaran puncak difraksi sinar-X yang muncul. Makin lebar puncak difraksi yang dihasilkan maka makin kecil ukuran kristal serbuk. Hubungan antara ukuran kristal dengan lebar puncak difraksi sinar-X dapat diproksimasi dengan persamaan Schrerer berikut :

(2.6)

dengan D adalah ukuran (diameter) kristal, λ adalah panjang gelombang sinar-X yang digunakan (λ = 0,154056 nm), adalah sudut Bragg, B adalah FWHM satu puncak yang dipilih.

Gambar 2.9 : Geometri sebuah Difraktometer sinar X. Ada 3 komponen dasar suatu difraktometer sinar X yaitu :

(15)

1. Sumber Sinar X 2. Spesimen (Bahan Uji) 3. Detektor sinar X

Ketiganya terletak pada keliling sebuah lingkaran yang disebut Lingkaran

pemfokus. Sudut antara permukaan bidang spesimen dan sumber sinar X adalah

sudut Bragg (Ө). Sudut antara projeksi sumber sinar X dan detektor adalah 2Ө. Atas dasar ini pola difraksi sinar X yang dihasilkan dengan geometri ini sering dikenal sebagai Penyidikan (scans) Ө - 2Ө (theta-dua theta). Pada geometri Ө - 2Ө sumber sinar X-nya tetap, dan detektor bergerak melalui suatu jangkauan (range) sudut . Jejari (radius) lingkaran pemfokus tidak konstan tetapi bertambah besar bila 2Ө berkurang. Range pengukuran 2Ө biasanya dari 00 hingga sekitar 1700. Pada eksperimen tidak diperlukan menyidik seluruh sudut tersebut, pemilihan rangenya tergantung pada struktur kristal material (jika dikenal) dan waktu yang diperlukan untuk memperoleh pola difraksinya. Untuk spesimen yang tak dikenal range sudut yang besar sering dilakukan karena posisi refleksi-refleksinya belum diketahui.

Geometri Ө - 2Ө umumnya digunakan, walaupun masih ada geometri yang lain seperti geometri Ө - Ө (theta-theta) dimana detektor dan sumber sinar X keduanya bergerak pada bidang vertical dalam arah yang berlawanan di atas pusat spesimennya. Pada beberapa bentuk analisis difraksi sinar X sampel dapat dimiringkan dan dirotasikan sekitar suatu sumbu ψ (psi) .

Lingkaran difraktometer pada gambar 2.9 berbeda dari lingkaran pemfokusnya. Lingkaran difraktometer berpusat pada specimen dan detektor dengan sumber sinar X keduanya berada pada keliling lingkarannya. Jejari lingkaran difraktometer adalah tetap. Lingkaran difraktometer juga dinyatakan sebagai lingkaran goniometer. Goniometer adalah komponen sentral dari suatu difraktometer sinar X dan mengandung pemegang sampel (sample holder). Pada kebanyakan difraktometer serbuk goniometernya adalah vertikal.

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :