bab iii difraksi kristal

BAB III DIFRAKSI KRISTAL

KELOMPOK IINURGAN TADEKO

IRMAARDIANSYAH

SAFIRAWIJRAH

A. DIFRAKSI SEBAGAI PROSEDUR UNTUK MENYELIDIKI KRISTAL

Difraksi digunakan untuk menyelidiki struktur dari kristal, Informasi dari hasil difraksi akan memberikan tentang susunan atom itu sendiri

Terdapat tiga jenis energi gelombang partikel yang sering digunakan dalam dunia kristalographi, yaitu :

1. Foton dari sinar-X

2. untuk mendapatkan foton yang berpanjang gelombang λ = Ao dibutuhkan energi sekitar 12.000 eV. Jika yang digunakan electron :

3. untuk mendapatkan electron yang berpanjang gelombang λ = 1Ao dibutuhkan energi sekitar 150 eV. Jika yang digunakan neutron :

untuk mendapatkan neutron yang berpanjang gelombang λ = 1Ao dibutuhkan energi sekitar 0,08 eV. Laju neutron pada keadaan ini adalah sekitar 4000 m/s.

u

B. KEGUNAAN KETIGA JENIS RADIASI

Ketiga jenis radiasi diatas berbeda fungsi dalam penggunaannya, ketiga gelombang partikelberinteraksi dengan menggunakan hukum yang sama.

Elektron tidak terlalu baik dignakan untuk menyelidiki bulk dari bahan. Akan tetapi, sangat baik di gunakan dalam hal :1. Penelitian pada lapisanpermukaan dan keadaan

permukaan Kristal.2. Penelitian lapisan tipis.

Neutron lambat dapat berinteraksi dengan bahan dalam beberapa cara, dalam bahan yang nonmagnetic, interaksi terjadi hanya dengan inti, karena neutron tidak bermuatan. Hamburan elastik yang koheren bisa terjadi, yang menghasilkan pola difraksi. Kaan tetapi karena neutron memiliki momen magnetik, sering terjadi komplikasi apabila neutron didifraksikan dengan bahan magnetik. Keadaan ini akan memberikan informasi yang lebih banyak terhadap distribusi momen magnetiknya.

C. HUKUM BRAGG

Kondisi difraksi bragg lebih spesifik, dimana sudut berkas sinar datang dan sudut berkas pantulan adalah sama, dan menyatakan bahwa berkas pantulan dipenuhi apabila apabila besar sudut berkas sinar datang memiliki panjang gelombang yang sesuai dan jarak antara dua bidang paralelnya..

Pembahasan difraksi Kristal dengan difraksi kisi-kisi tiga-dimensional cukup rumit, tetapi bragg menyederhanakannya dengan menunjukkan bahwa difraksi ekivalen dengan pemantulan simetris oleh berbagai bidang Kristal, asalkan persyaratan tertentu terpenuhi.

a. Difraksi dari bidang kristal

b. Bentuk kurva hamburan atom untuk aluminium dan seng

Gambar difraksi dari bidang Kristal memperlihatkan berkas sinar-X dengan panjang gelombang λ yang jatuh dengan sudut Ѳ pada set bidang Kristal dengan jarak d. Berkas yang dipantulkan memperkuat. Agar ini dipenuhi, jarak tambahan yang harus ditempuh oleh berkas yang dipantulkan oleh tiap bidang berikutnya (atau selisih jarak) harus sama dengan bilangan bulat dikalikan panjang gelombang nλ. Persyaratan pemantulan dan saling memperkuat menjadi :

• Nλ = PO + OQ = 2ON sin Ѳ = 2d sin Ѳ

Persamaan ini adalah hukum bragg yang terkenal dan nilai sudut kritis Ѳ yang memenuhi hokum ini disebut sudut bragg.

D. EKSPERIMEN DENGAN SINAR-X

Beragam cara untuk menghasilkan metode-metode standar difraksi sinar-X, yaitu :1.

a. Metode lauepada metode laue, Kristal tunggal

stasioner disinari berkas radiasi “putih”. Karena specimen merupakan Kristal tunggal dengan posisi tetap, dan agar semua bidang Kristal memenuhi hokum bragg maka variable yang berubah disini adalah panjang gelombang dari berkas yang memiliki rentang gelombang tertentu. Jadi setiap bidang Kristal bersesuaian dengan λ tertentu yang berasal dari spectrum “putih” sehingga menghasilkan refleksi bragg.

b. metode rotasi KristalKristal tunggal dirotasikan pada sumbu tetap yang ditembak dengan berkas monokromatis. Arah datang berkas sinar tegak lurus terhadap Kristal. Kemudian dibentuk grafik yang dihasilkan oleh variasi Ѳ dengan fungsi waktu. Teknik ini digunakan untuk menentukan bentuk dan ukuran unit sel.Untuk menentukan bidang Kristal digunakan persamaan:

c. metode serbuk metode serbuk yang dikembangkan secara terpisah oleh deybe dan scherrer, mungkin merupakan sinar-X yang paling bermanfaat. Pada metode ini digunakan radiasi monokromatik dan specimen serbuk halus atau kawat polikristalin berbutir halus. Sudut Ѳ merupakan variable, dan kumpulan Kristal dengan orientasi acak mengandung cukup banyak partikel dengan orientasi bidang sedemikian rupa sehingga terjadi refleksi, dan terbentuklah pola serbuk hasil superimpos pola Kristal yang berputar

d. difraktometri sinar-Xteknik ini diterapkan secara luas untuk analisis kimia rutin, karena dengan pengukuran intensitas yang diteliti secara kuantitatif dapat ditetapkan kadar berbagai elemen dalam specimen. Dalam penelitian teknik ini diterapkan untuk permasalahan mencakup derajat tatanan pada paduan, kerapatan salah-susun pada paduan terdeformasi, penentuan konstanta elastisitas, pengkajian cacat, dan orientasi yang diutamakan.

e. topografi sinar-Xsinar-X dapat digunakan untuk mempelajari cacat pada Kristal individu dengan mendeteksi perbedaan intensitas difraksi didaerah Kristal dekat dislokasi dan daerah Kristal yang lebih mendekati kesempurnaan. Gambar berikut memperlihtakan skema susunan percobaan dengan radiasi-K monokromatik yang terhimpun beserta rekaman foto.

a. Geometri teknik topografi sinar-X, b. topografikristal tunggal magnesium