A. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini yaitu :
1. Mempelajari karakteristik radiasi sinar-x.
2. Mempelajari pengaruh tegangan terhadap intensitas sinar-x terdifraksi.
3. Mempelajari sifat difraksi sinar-x pada kristal.
4. Menentukan parameter kisi kristal padatan (KBr).
B. Teori Dasar
Ditemukan oleh Wilhelm Roentgen (1895), radiasi sinar-x dihasilkan saat elektron penembak yang bergerak dipercepat menumbuk permukaan suatu bahan padat (logam). Semakin cepat gerak elektron, semakin besar sinar-x yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah elektron, semakin besar intensitas sinar-x. Jika sebuah elektron bebas bergerak dipercepat sehingga mampu menerobos suatu atom hingga membentuk elektron pada kulit terdalam hingga keluar. Karena adanya kekosongan pada kulit terdalam, maka untuk mempertahankan keadaan stabil, elektron terluar akan mengisi kekosongan pada kulit atom terdalam sambil memancarkan gelombang sinar-x.
Menurut terori elektromagnetik, sinar-x juga dapat dihasilkan melalui peristiwa pengereman elektron yang dipercepat yang disebut peristiwa Bremsstrahlung. Sinar-x memiliki daya tembus yang cukup besar dan panjang gelombangnya berorde 10⁻¹⁰ m yang bersesuaian dengan ukuran kisi kristal. Karena itu, sinar-x dapat digunakan untuk menganalisis struktur kristal bahan padatan melalui peristiwa difraksi. Peristiwa difraksi sinar-x pada kristal padatan dinyatakan dengan persamaan Bragg :
Dengan dhkl adalah jarak antar bidang kristal, 𝜃 adalah sudut difraksi, 𝜆 adalah panjang gelombang, dan n = 1, 2, 3, ....
Jarak antar bidang kristal sejajar yang berdekatan merupakan fungsi dari indeks Miller (hkl) dan tetapan kisi (a). Untuk struktur kristal kubus dapat ditulis :
Dengan s = h² + k² + l². Jika s diketahui maka nilai h, k, dan l akan diperoleh. Struktur kristal berbeda akan menunjukkan kumpulan nilai s yang berbeda pula. Untuk struktur kristal sistem kubus, nilai kumpulan s ditunjukkan sebaga berikut :
Kubus sederhana : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, ...
Kubus pusat badan (bcc) : 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, ...
Kubus pusat muka (fcc) : 3, 4, 8, 11, 12, 16, ...
C. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada Percobaan Difraski Sinar-x :
1. Satu set peralatan difraksi sinar-x.
2. Sumber tegangan.
3. Sampel KBr.
Berikut ini prosedur pada Percobaan Difraksi Sinar-x :
1. Menyusun dan menyiapkan peralatan difraksi sinar-x dengan posisi sumber sinar-x, sampel, dan detektor adalah sejajar (𝜃 = 0).
2. Mengatur besar tegangan 15 kV.
3. Mencatat besar intensitas sinar-x terhadap sudut 2𝜃 mulai dari 5° hingga 90° dengan waktu cacah 10 s.
4. Mengulangi percobaan untuk tegangan 20 kV.
E. Data Percobaan
Untuk V = 15 kV
Untuk V = 20 kV
F. Pengolahan dan Perhitungan Data
V = 15 kV V = 20 kV
G. Analisa Data
Pada percobaan ini digunakan sudut 2𝜃, bukanlah 𝜃 karena jika sudut 𝜃 terlalu kecil maka sudut difraksi pada percobaan tidak akan terukur secara teratur. Pada percobaan ini digunakan sudut 2𝜃 mulai dari 5° hingga 90°, baik untuk tegangan 15 kV dan 20 kV. Pada percobaan dapat dilihat bahwa semakin besar tegangan, maka intensitas yang diperoleh akan semakin besar. Baik pada percobaan I dan II, nilai intensitas bervariasi (naik-turun) pada sudut tertentu. Hal ini karena dalam spektrum kontinyu sinar-x timbul akibat adanya pengereman-pengereman elektron yang memiliki energi kinetik tinggi pada anoda. Pada saat pengereman, sebagian energi diubah menjadi sinar-x. Pengereman elektron ini dapat terjadi tiba-tiba. Akibatnya, intensitas yang terbentuk berubah-ubah karena energinya juga berubah-ubah.
Untuk nilai s pada percobaan mengikuti pola kubus pusat muka (fcc). Pada kubus ini, atom-atom berada pada setiap sudut kubus dan setiap sudut bidang. Dari hasil percobaan bahwa semakin besar nilai s, maka tetapan kisi yang diperoleh semakin besar. Begitupula dengan nilai dhkl, semakin kecil nilai s dan semakin besar a, maka nilai dhkl akan semakin besar.
Pada intensitas maksimum tertentu dan pda sudut tertentu, diambil titik-titik pertemuan agar dapat melihat titik maksimumnya. Dari literatur bahwa nilai a = 6,41 - 6,5 Å, sedangkan dari percobaan diperoleh nilai a = 3,68 - 14,14 Å. Dari literatur dhkl = 3 Å, sedangkan dari percobaan diperoleh nilai dhkl = 0,96 - 3,68 Å. Penyimpangan kemungkinan terjadi saat pergantian sudut tiap 1° kurang tepat dan tidak mereset ulang hasil intensitas. Jika dibandingkan intensitas sinar-x terdifraksi oleh KBr dan tabung sinar-x, maka nilai intensitas terdifraksi oleh KBr akan memiliki nilai intensitas yang lebih kecil. Hal ini disebabkan adanya hamburan dan penyerapan berkas oleh atom dalam medium. Sedangkan, pada tabung sinar-x, tegangan yang tinggi akan menghasilkan intensitas yang besar jika tidak ada proses pengereman elektron.
H. Kesimpulan dan Saran
Dalam percobaan ini dapat disimpulkan sebagai berikut.
1. Radiasi sinar-x dihasilkan saat elektron penembak yang bergerak dipercepat menumbuk permukaan suatu bahan padat (logam).
2. Semakin besar tegangan, maka nilai intensitas sinar-x terdifraksi akan semakin besar.
3. Sinar-x dapat digunakan untuk menganalisis struktur kristal bahan padatan melalui peristiwa difraksi.
4. Struktur kristal KBr yaitu kubus pusat muka (fcc). Kisi padatan KBr bergantung pada nilai s, 𝜆², dan sin²𝜃. Dari percobaan, nilai tetapan kisi (a) yang diperoleh yaitu kisaran 3,68 - 14,14 Å.
Dalam percobaan ini dapat disarankan sebagai berikut.
1. Tidak lupa mereset alat setiap kali mengambil data.
2. Tidak membuka tabung kaca setelah tabung dialiri tegangan.
I. Daftar Pustaka
Arthur Beiser. (1995). Concept of Modern Physics, 5th edition, New York: McGraw Hill.
Cullity, B.D. (1978). Elements of x-ray diffraction, 2nd ed. New York: Addison Wesley.
Phywe manual catalogue. Characteristic x-ray and Bragg scattering with higher order. LEP 5.4.01
Phywe manual catalogue. Characteristic x-ray of copper. LEP 5.4.01
Raymond A. Serway, Clement J. Moses and Curt A Moyer. (2005). Modern Physics, 3 rd edition, Belmont: Thomson Learning, Inc.
No comments:
Post a Comment