laporan praktikum sinar x _ me and my story
TRANSCRIPT
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 1/18
21st February 2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan karunia-nya
saya dapat menyelesaikan laporan praktikum fisika modern dengan judul penyerapan sinar x. Laporan ini
merupakan hasil percobaan yang dilakukan oleh mahasiswa jurusan fisika.
Saya mengucapkan terimakasih kepada asisten praktikum fisika modern yang rela membimbing
selama praktikum berlangsung . Tidak lupa saya ucapkan terimakasih kepada Bapak Fauzi Bakri selaku
dosen mata kuliah praktikum fisika modern
Semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi kita semua
Jakarta. 11 Desember 2010
Aru Anggar S.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR …………………………………………… 1
DAFTAR ISI …………………………………………… 2
BAB I. PENDAHULUAN …………………………………………… 3
A. Latar Belakang …………………………………………… 3
B. Tujuan Percobaan …………………………………………… 4
C. Identifikasi Masalah …………………………………………… 5
D. Pembatasan Masalah …………………………………………… 5
E. Perumusan Masalah …………………………………………… 5
F. Manfaat Hasil Penelitian …………………………………………… 6
BAB II. LANDASAN TEORI ………………………………… 7
BAB III. METODOLOGI EKSPERIMEN………………………… … 19
BAB IV. TABEL DATA DAN PENGOLAHAN ………………… 21
BAB V. ANALISIS DATA ………………………………………… 24
BAB VI. PENUTUP …………………………………………… 27
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………… 29
laporan praktikum sinar x
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 2/18
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Percobaan yang dilakukan Lenard menghasilkan sinar katoda di dalam udara bebas dan hydrogen,
dari hasil tersebut Rontgen mengembangkan untuk penemuan sinar-X, pengamatan yang dilakukan pertama
kali oleh Rontgen mengenai sinar-X saat mengamati nyala hijau pada tabung Crookes di Laboratorium
Universitas Wurzburg, selanjutanya rontgen mencoba menutup tabung dengan kertas hitam agar tidak ada
cahaya yang dapat lewat. Namun , masih ada sesutau yang lewat, ia menyimpulkan bahwa peristiwa tersebut
merupakan sinar-sinar yang tidak tampak. Saat sumber listrik dinyalakan untuk penelitian sinar katoda,
didapatkan sejenis cahaya berpendar pada layar yang terbuat dari barium platinocyanida. Jika sumber listrik
dipadamkan, cahaya pendar menghilang. Cahaya yang berpendar itulah yang dinamakan sinar-X atau sinar
rontgen.
Nyala hijau yang terlihat pada tabung Crookes adalah gelombang cahaya yang dipancarkan oleh
dinding kaca tabung ketika elektron menabrak dinding itu, akibat terjadinya pelucutan listrik melalui gas
masih tersisa di dalam tabung. Pada saat bersamaan elektron itu merangsang atom pada kaca untuk
mengeluarkan gelombang elektromagnetik yang sangat pendek yaitu ~1 dan kecepatan yang sangat tinggi.
Jadi sinar X dapat dihasilkan apabila elektron menumbuk atom dengan kecepatan tinggi.
Dari penemuannya Rontgen lebih memusatkan perhatinnya pada penyelidikan sinar X,Rontgen mendapatkan
bahwa jika bahan yang tidak tembus oleh cahaya, ditempatkan di antara tabung dan layar pendar maka
intensitas perpendaran layar itu berkurang tapi tidak hilang sama sekali. Kemudian Rontgen membuat
kesimpulan sifat-sifat dari sinar X yaitu :
1. Sinar-X dipancarkan dari tempat yang paling kuat tersinari oleh sinar katoda
2. Intensitas cahaya yang dihasilkan pelat fotoluminesensi, berbanding terbalik dengn kuadrat jarak
antara titik terjadinya sinar-X dengan pelat fotoluminesensi meskipun dijauhkan sekitar 2 m,
cahaya masih terdeteksi
3. Sinar-X dapat menembus buku 1000 halaman tetapi hamper seluruhnya terserap oleh timbale
setebal 1,5 mm
4. Pelat fotografi sensitive terhadap sinar-X
5. Lintasan sinar-X tidak dapat dibelokkan oleh medan magnet, membuktikan sinar-X berbeda
dengan sinar katoda.
Sinar X merupakan radiasi pengion,artinya, sinar ini mengionisasi udara atau gas yang dilewatinya.
Detektor sinar X yang paling sederhana terdiri atas ruang ionisasi yang berisi suatu gas. Apabila atom-atom
gas ini terionisasi oleh sinar X yang menembus dinding ruang ionisasi ini, maka dua elektroda dalam ruang ini
akan mengumpulkan ion-ion tersebut dari dalam ruang. Perangkat ruang ionisasi dan elektrometer
dipergunakan untuk menentukan intensitas sinar X.Untuk menentukan panjang gelombang sinar X maka
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 3/18
dibahas difraksi sinar X oleh kisi suatu kristal.
Kristal dibentuk oleh ion-ion, atom-atom dan molekul-molekul yang kemudian tersusun menjadi
pola tiga dimensional yang teratur dan terulang. Jenis kristal mempunyai keteraturan dengan jangkauan yang
panjang dalam susunan partikel pembangunnya. Sedangkan amorf strukturnya memiliki keteraturan dengan
jangkauan yang pendek.
Salah satu cara yang digunakan untuk mengetahui keteraturan atom atau molekul adalah dengan
menggunakan difraksi sinar-x. Sinar-x merupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang
yang pendek. Akibat adanya radiasi elektromagnet yang diarahkan pada kristal akan memberikan efek
interferensi. Interferensi pada kondisi tertentu yaitu jika arah bidang kristal terhadap berkas sinar-x (θ)
memenuhi persamaan Bargg, akan mengalami penguatan. Prinsip ini digunakan untuk mengetahui struktur
dari kristal
Ditemukannya sinar-X memberikan kemudahan untuk radiodiagnosa, sinar-X mampu membedakan
kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia.proses pembuatan gambar anatomi tubuh manusia
dengan sinar-X dilakukan pada permukaan film fotografi. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan
intesitas sinar-X yang mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X terhadap
tubuh manusia.daya serap tubuh manusia bergantung pada kandungan unsur yang ada di dalam organ.
Unsure Ca yang berada di dalam tubuh manusia adalah salah satu yang memiliki kemampuan menyerap
paling tinggi terhadap sinar-X. oleh karena itu hasil bayangan gambar sinar-X di permukaan film terhadap
tulang lebih jelas daripada hasil penyerapan sinar-X terhadap paru-paru atau jaringan lunak pada
umumnya.
B. Tujuan Percobaan
1. Menentukan karakteristik dari sinar x
2. Menentukan intesitas radiasi sinar x
3. Menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr
4. Menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr
5. Menentukan bentuk dari kristal KBr
6. Mengetahui fungsi dari difraksi sinar x
7. Menggunakan rumus Bragg dalam menentukan parameter kisi
C. Identifikasi Masalah
1. Bagaimanakah karakteristik sinar x ?
2. Bagaimana menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr ?
3. Bagaimana menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr ?
4. Bentuk apa yang dihasilkan dari kristal KBr?
5. Apakah fungsi dari difraksi sinar x ?
D. Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah yang dikaji pada laporan ini hanya menentukan parameter kisi, jarak antar atom dan
bentuk yang dihasilkan dari kristal KBr.
E. Perumusan Masalah
1. Bagaimana menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr ?
2. Bagaimana menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr ?
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 4/18
3. Bentuk apa yang dihasilkan dari kristal KBr ?
F. Manfaat Hasil Penelitian
Dapat memberi pengetahuan tentang bagaimana menentukan parameter kisi, jarak antar atom dan
bentuk yang dihasilkan dari kristal KBr.
BAB II
LANDASAN TEORI
Sinar-X adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sekitar 0.2 sampai 2.5 Å (
pannjang gelombang cahaya tampak adalah sekitar 6000 Å). Sinar ini dihasilkan dari penembakan logam
dengan elektron berenergi tinggi. Elektron itu mengalami perlambatan saat masuk ke dalam logam dan
menyebabkan elektron pada kulit atom logam tersebut terpental membentuk kekosongan. Elektron dengan
energy yang lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan memancarkan kelebihan energinya sebagai foton
sinar-X. Teori tentang difraksi sinar-X dikemukakan pertama kali oleh Von Laue dan dikembangkan lebih
lanjut oleh W. H. Bragg. Sifat-sifat sinar-X yang dihasilkan sangat tergantung dari tegangan dan arus dari
tabung, makin tinggi tegangannya makin besar daya tembus yang dihasilkan dari sinar-X yang dihasilkan.
Spectrum sinar-X yang dihasilkan mampu mempunyai intensitas, dimana spectra dengan intensitas melonjak
yang diberi tanda Ka dan Kb dinamakan radiasi monokromatik atau radiasi karakteristik. Sinar-X yang
dihasilkan dengan tegangan rendah biasanya tidak mempunya radiasi karakteristik dan disebut radiasi putih.
Jika suatu kristal terdiri dari atom-atom yang tersusun secara teratur dan periodik dalam ruang dan
jarak antar atom hampir sama dengan panjang gelombang sinar-X, maka kristal tersebut dapat berfungsi
sebagai kisi-kisi yang menghamburkan cahaya. Dengan konsep ini dan mengingat bahwa sinar-X mempunyai
panjangn gelombang yang mendekati jarak antar atom, maka difraksi dapat terjadi kalau kristal dikenai oleh
sinar-X. berkas sinar-X yang dihamburkan tersebut ada yang saling menghilangkan karena fasenya berbeda
dan ada juga yang saling menguatkan karena fasenya sama. Berkas sinar-X yang saling menguatkan inilah
yang disebut sebagai berkas difraksi.
Difraksi Sinar-X merupakan teknik yang digunakan dalam karakteristik material untuk mendapatkan
informasi tentang ukuran atom dari material kristal maupun nonkristal. Difraksi tergantung pada struktur
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 5/18
kristal dan panjang gelombangnya. Jika panjang gelombang jauh lebih besar dari pada ukuran atom atau
konstanta kisi kristal maka tidak akan terjadi peristiwa difraksi karena sinar akan dipantulkan sedangkan jika
panjang gelombangnya mendekati atau lebih kecil dari ukuran atom atau kristal maka akan terjadi peristiwa
difraksi. Ukuran atom dalam orde adalah angstrom (Å) maka supaya terjadi peristiwa difraksi maka panjang
gelombang dari sinar yang melalui kristal harus dalam orde angstrom (Å).Difraksi sinar-X terjadi pada
hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalamsebuah kisi periodik. Hamburan monokromatis sinar-X
dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X untuk
mempelajari kisi kristal adalah berdasar persamaan Bragg
nl = 2d sin q dimana n = 1,2,3… (1)
Dengan l adalah anjang gelombang sinar x yang digunakan
d adalah jarak antara dua bidang kisi
q adalah sudut antara sinar dating dengan bidang normal
n adalah bilanganbulat atau orde pembiasan
Ketika sinar X monokromatik datang pada permukaan kristal, sinar tersebut akan dipantulkan. Akan
tetapi pemantulan terjadi hanya ketika sudut datang mempunyai harga tertentu. Besarnya sudut datang
tersebut tergantung dari panjang gelombang dan konstanta kisi kristal. Sehingga peristiwa tersebut dapat
digunakan sebagi salah satu model untuk menjelaskan pemantulan dan interferensi. Model tersebut
ditunjukkan dalam gambar difraksi, ketika kristal digambarkan sebagai bidang parallel sesuai dengan bidang
orientasi atomnya . Sinar datang dipantulkan sebagian pada masing-masing bidangnya, dimana bidang
tersebut berfungsi seolah-olah sebagai cermin, dan pantulan sinar-sinar kemudian terkumpul pada
detector.Karena kumpulan pantulan sinar-sinar tersebut merupakan sinar-sinar yang koherendan ada selisih
lintasan dari masing-masing pantulan bidang kristal makan akan terjadi peristiwa interferensi ketika diterima
oleh detector.
Interferensi konstruktif terjadi jika selisih lintasan antara dua sinar berturutan merupakan kelipatan
dari panjang gelombangnya (λ). Berdasarkan gambar tersebut jarak selisih lintasan sinar pantul 1 dan 2
adalah
Gambar 1
Dengan d merupakan jarak antara 2 bidang pantul yang berdekatan dan θ sudut antara sinar dating dan
bidang pantul. Subtitusi persamaan 2.2 dalam persamaan 2.1 didapatkan
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 6/18
Sehingga interferensi konstruktif terjadi jika
Dengan n= 1,2,3,…. Berturut-turut menunjukkan orde pertama, ke dua, ke tiga dan seterusnya. Persamaan
(2.4) pada umumnya disebut sebagai hukum bragg untuk memepelajari struktur kristal
Jika panjang gelombang sinar x (λ) dapat ditentukan dari macam target tabung generator sinar-x dan θ
dapat diukur dari persobaan (sudut θ merupakan setengah sudut antara sinar dating dan sinar difraksi).
Menurut persamaan 2.4 peristiwa difraksi terjasi apabila λ>2d, sehingga untuk gelombang optic tidak dapat
digunakan.
Produksi dan absorpsi sinar-X
Pemanfaatan metode difraksi memegang peran yang sangat penting untuk analisis padatan kristalin.
Selain untuk meneliti ciri utama struktur, seperti parameter kisi dan tipe struktur, juga dimanfaatkan untuk
mengetahui rincian lain seperti susunan berbagai jenis atom dalam kristal, kehadiran cacat, orientasi, ukuran
subbutir dan butir dan kerapatan presipitat.
Sinar-X adalah suatu radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,1 nm yang lebih pendek
dibandingkan dengan gelombang cahaya 400-800 nm. Apabila logam ditembak dengan elektron cepat
dalam tabung vakum maka dihasilkan sinar-X. radiasi yang dipancarkan, seperti gambar berikut
Dapat dipisahkan menjadi dua komponen spektrum kontinu dengan rentang panjang gelombang yang lebar
dan spectrum garis superimpose sesuai karakteristik logam yang ditembak. Energy radiasi putih yaitu sebutan
untuk spectrum kontinu, meningkat dengan bertambahnya nomor atomic target sebanding dengan kuadrat
tegangan, sedangkan radiasi karakteristik hanya terjadi apabila tegangan kritis dilampaui. Radiasi
karakteristik terjadi apabila elektron yang terakselarasi mempunyai cukup energy untuk mengeluarkan satu
elektron dari dalam kulitnya (seperti level 1s). Level 1s yang kosong kemudian diisi oleh oleh elektron lain
yang berasal dari level energy yang lebih tinggi, dan sewaktu transisi terjadi emisi radiasi sinar-X. apabila
eektron berasal dari kulit berdekatan, radiasi emisi disebut radiasi ka karena kekosongan pada kulit k
pertama n = 1 diisi oleh elektron yang berasal dari kulit L kedua dan panjang gelombangnya dapat diketahui
dari persamaan
hυ = EL – EK
Akan tetapi, apabila kekosongan kulit K diisi elktron yang berasal dari kulit M maka terjadi emisi radiasi
Kb . Gambar diatas memperlihatkan bahwa sesungguhnya, eksitasi yang satu tidak dapat terjadi tanpa
eksitasi lainnya dan karakteristik radiasi K yang berasal dari target tembaga secara rinci terdiri dari double
Ka yang kuat dan garis Kb yang lebih lemah.
Ketika mengenai specimen, berkas sinar-X kehilangan intensitas sesuai persamaan
I = Io exp (-mx)
Dengan Io dan I masing-masing adalah nilai intensitas awal dan akhir, m adalah konstanta yang disebut
koefisien absorpsi linear yuang bergantung pada panjang gelombang sinar-X dan jenis material pengabsorbsi
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 7/18
dan x adalah tebal specimen. Persamaan absorbsi ini merupakan dasar dari radiografi, karena rongga retak
atau cacat sejenisnya mempunyai nilai -m yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan logam sempurna.
Cacat seperti ini dapat di deteksi karena terekamnya perbedaan intensitas pada film fotografi yang diletakkan
di belakang objek yang terkena radiasi sinar-X. Variasi koefesien absorpsi masssa yaitu koefisien absorpsi
linear dibagi kerapatan, m/r dengan panjang gelombang yang digunakan.
Difraksi sinar-X oleh kristal
Gejala interferensi dan difraksi merupakan hal umum di bidang cahaya. Percobaan fisika dasar
standar untuk menentukan jarak antar kisi, dilakukan dengan menggunakan sudut berkas difraksi dari cahaya
yang diketahui panjang gelombangnya. Persyaratan yang harus dipenuhi adalah
Kisi-kisi bersifat periodic
Panjang gelombang cahaya mempunyai orde yang sama dengan jarak kisi-kisi yang akan ditentukan.
Percobaan ini secara langsung dapat dikaitkan dengan penerapan sinar-X untuk menentukan jarak kisi
dan jarak antar atom kristal, karena keduanya berdimensi sekitar 0,1 – 0,4 nm. 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. Gambar 1
memperlihatkan berkas sinar-X dengan panjang gelombang l yang jatuh dengan sudut q pada set bidang
kristal dengan jarak d.
Berkas yang dipantulkan dengan sudut q bersifat rill, apabila berkas dari bidang berikutnya saling
memperkuat. Agar dipenuhi, jarak tambahan yang harus ditempuh oleh berkas yang dipantulkan oleh tiap
bidang berikutnya harus sama dengan bilangan bulat dikalikan dengan panjang gelombang. Arah berkas yang
dipantulkan semata-mata ditentukan oleh geometri kisi yang bergantung paada orientasi dan jarak bidang
kristal. Apabila kristal memiliki simetri kubik dengan ukuran struktur sel a maka sudut difraksi berkas dari
bidang kristal (hkl) dapat dihitung dengan mudah dari hubungan jarak interplanar
Dimana N adalah bilangan refleksi atau bilangan garis
Sudut pantul bidang dalam kristal yang memantulkan berkas sinar-X dengan panjang gelombang l
dapat dihitung dengan memasukkan nilai d terkait dalam persamaan Bragg. Untuk memastikan hokum Bragg
terpenuhi dan dipantulkan dari berbagai bidang kristal dapat terjadi perlu ditetapkan rentang unutk nilai q
atau l. Beragamnya cara untuk melaksanakan standar difraksi sinar-X yaitu metode Laue dan metode
serbuk
Metode Laue
Pada metode Laue, kristal tunggal stasioner disinari berkas radiasi putih. Karena specimen
merupakan kristal runggal dengan posisi tetap dan agar semua bidang kristal memenuhi hokum Bragg maka
variable yang berubahdisini adalah panjang gelombang dari berkas yang memiliki rentang gelombang tertentu.
Jadi setiap bidang kristal bersesuaian dengan l tertentu yang berasal dari spectrum putih sehingga
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 8/18
menghasilkan refleksi Bragg. Radiasi berasal dari logam yang mempunyai nomor atomik tinggi (tungsten),
tetapi hamper semua bentuk radiasi putih dapat dipakai. Gambar dibawah baik fotografi transmisi atau
fotografi refleksi balik dapat diterapkan. Pada transmisi fotografi, pola titik yang diperoleh berbentuk ellips
atau hiperbola semua titik pada ellips atau hiperbola merupakan refleksi dari satu zona, sehingga pada pola
Laue daapt dijadikan simetri kristal
Masalah utama dalam metoda difraksi sinar X ini adalah bagaimana menghubungkan pola spot yang
diperoleh dengan posisi ion atau atom dalam unit sel. Memang dari jarak antar spot, kita dapat mengetahui
dimensi unit sel, tetapi letak atom atau ion dalan unit sel sangat sulit ditentukan . Salah satu cara untuk
mengatasi hal diatas adalah dengan jalan mula-mula kita menduga struktur molekul dan kemudian
memperkirakan difraksi sinar X yang mungkin diperoleh
Difraksi sinar X yang kita perkirakan kemudian kita bandingkan dengan hasil percobaan. Adanya
perbedaan antara pola difraksi hasil perkiraan dan hasil percobaan menunjukkan struktur molekul yang kita
perkirakan masih salah dengan membandingkan kedua pola difraksi, kita dapat membuat perbaikan-
perbaikan sehingga hasilnya diperoleh struktur molekul yang tepat, tetapi dalam beberapa kasus, misalnya
apabila jumlah atom dalam unit sel sangat banyak, metode diatas menjadi tidak parktis lagi. Dalam kasus
seperti ini biasanya posisi atom atau ion ditentukan berdasarkan intensitas relatif dari spot yang dihasilkan.
Metode Serbuk
Metode serbuk yang dikembangkan secara terpisah oleh Debye dan Scherrer, mungkin merupakan
teknik sinar-X yang paling bermanfaat. Pada metode ini digunakan radiasi monokromatik dan specimen
serbuk halus atau kawat polikristalin berbutir halus. Sudut q 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 superimpose pola kristal yang berputar.
Sudut antara berkas sinar-X langsung dan berkas refleksi adalah 2q, sehingga setiap set bidang
kristal menghasilkan kerucut berkas refleksi dengan setengah sudut 2q, dengan q adalah sudut Bragg untuk
set bidang refleksi yang menghasilkan kerucut. Jadi apabila film dipasang diseputar specimen seperti pada
gambar terbentuk kerucut terdifraksi berurutan terdiri dari berkas yang berasal dari ratusan butir. Kerucut
tersebut memotong film dan membentuk kurva konsentris di seputar lubang masuk dan keluar. Beberapa
contoh pola material bcc dan fcc, untuk berbagai tujuan tertentu,pola garis difraksi hasil metode serbuk harus
diukur dengan teliti tetapi dengan inspeksi saja dapat diperoleh informasi yang memadai.
Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel kristal, maka bidang
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 9/18
kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang sama dengan jarak antar kisi dalam
kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah
puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan
yang dihasilkannya. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki
orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi. Puncak-puncak yang didapatkan dari data pengukuran ini
kemudian dicocokkan dengan standar difraksi sinar-X untuk hampir semua jenis material. Standar ini disebut
JCPDS.
Ada dua faktor yang perlu di ingat
Sinar datang, bidang normal terhadap bidang difraksi dan berkas difraksi selalu sebidang
Sudut antara berkas sinar difraksi dan berkas sinar transmisi adalah 2q. Sudut 2q inilah yan diukur pada
percobaan difraksi, bukan q
Metode difraksi sinar X digunakan untuk mengetahui struktur dari lapisan tipis yang terbentuk.
Sampel diletakkan pada sampel holder difraktometer sinar X. Proses difraksi sinar X dimulai dengan
menyalakan difraktometer sehingga diperoleh hasil difraksi berupa difraktogram yang menyatakan hubungan
antara sudut difraksi 2θ dengan intensitas sinar X yang dipantulkan. Untuk difraktometer sinar X, sinar X
terpancar dari tabung sinar X. Sinar X didifraksikan dari sampel yang konvergen yang diterima slit dalam
posisi simetris dengan respon ke fokussinar X. Sinar X ini ditangkap oleh detektor sintilator dan diubah
menjadi sinyallistrik. Sinyal tersebut, setelah dieliminasi komponen noisenya, dihitung sebagaianalisa pulsa
tinggi. Teknik difraksi sinar x juga digunakan untuk menentukan ukuran kristal, regangan kisi, komposisi
kimia dan keadaan lain yang memiliki orde yang sama.
Skema Tabung Sinar X
Sinar X dihasilkan dari tumbukan antara elektron kecepatan tinggi dengan
logam target. Dari prinsip dasar ini, maka alat untuk menghasilkan sinar X harus
terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :
a. Sumber elektron (katoda)
b. Tegangan tinggi untuk mempercepat elektron
c. Logam target (anoda)
Ketiga komponen tersebut merupakan komponen utama suatu tabung sinar X. Skema tabung sinar X dapat
dilihat pada Gambar
KOMPONEN DALAM XRD
Komponen XRD ada 2 macam yaitu:
1. Slit dan film
2. Monokromator
Sinar-X dihasilkan di suatu tabung sinar katode dengan pemanasan kawat pijar untuk menghasilkan
elektron-elektron, kemudian electron-elektron tersebut dipercepat terhadap suatu target dengan memberikan
suatu voltase, dan menembak target dengan elektron. Ketika elektron-elektron mempunyai energi yang
cukup untuk mengeluarkan elektron-elektron dalam target, karakteristik spektrum sinar-X dihasilkan.
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 10/18
Spektrum ini terdiri atas beberapa komponen-komponen, yang paling umum adalah Kα dan Kβ. Ka berisi,
pada sebagian, dari Kα1 dan Kα2. Kα1 mempunyai panjang gelombang sedikit lebih pendek dan dua kali
lebih intensitas dari Kα2. Panjang gelombang yang spesifik merupakan karakteristik dari bahan target (Cu,
Fe, Mo, Cr). Disaring, oleh kertas perak atau kristal monochrometers, yang akan menghasilkan sinar-X
monokromatik yang diperlukan untuk difraksi. Tembaga adalah bahan sasaran yang paling umum untuk
diffraction kristal tunggal, dengan radiasi Cu Kα =1.54Å. Sinar-X ini bersifat collimated dan mengarahkan ke
sampel. Saat sampel dan detektor diputar, intensitas Sinar X pantul itu direkam. Ketika geometri dari
peristiwa sinar-X tersebut memenuhi persamaan Bragg, interferens konstruktif terjadi dan suatu puncak di
dalam intensitas terjadi. Detektor akan merekam dan memproses isyarat penyinaran ini dan mengkonversi
isyarat itu menjadi suatu arus yang akan dikeluarkan pada printer atau layar komputer.
PROSEDUR DIFRAKSI SINAR X
Percobaan dengan menggunakan difraksi sinar X kebanyakan terbatas pada zat padat saja. Hasil
yang paling baik akan diperoleh apabila digunakan satu kristal tunggal. Tetapi, percobaan difraksi sinar ini
dapat pula dilakukan dengan menggunakan padatan dalam bentuk serbuk yang sebenarnya terdiri dari
kristal- kristal yang sangat kecil. Atau dapat juga menggunakan padatan dalam bentuk kumparan yang biasa
digunakan untuk menentukan struktur molekul yang mempunyai ukuran yang sangat besar, seperti DNA,
protein, dan sebagainya.
Bahan yang berbentuk kristal
terdiri atas atom yang tersusun
secara periodik. Susunan periodik selanjutnya dikenal sebagai struktur kristal. Sistem kristal dikelompokkan
dalam 7 sistem (Krane, 1992). Sistem kristal tersebut adalah triklinik, monoclinik, ortorombik, tetragonal,
heksagonal, rombohendral dan kubik. Sistem kubik jarak antara atom penyusun dalam unit sel sama
panjangnya. Bentuk unit sel kristal kubus diperlihatkan pada gambar
(a) Unit sistem kubus a = b = c
(b) Unit sel lain lain yang sama dan berdekatan
Sistem Pola rasio (s)
Simple1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
...
BCC 2, 4, 8, 11, 12, 16, ...
FCC 3, 4, 8, 11, 12, 16, ...
Intan 3, 8, 11, 16, ...
Ketika sinar X menumbuk kristal, sebenarnya elektron yang terdapat di sekeliling atom atau ionlah
yang menyebabkan terjadinya pemantulan. Makin banyak jumlah elektron yang terdapat disekeliling atom
pada suatu bidang, makin besar intensitas pemantuklan yang disebabkan oleh bidang tersebut dan akan
mengakibatkan makin jelasnya spot yang terekam dalam film. Dengan menggunakan metode sintesis fourier,
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 11/18
scan0006.jpg
kita dapat menghubungkan intensitas spot dengan kepekatan distribusi elektron dalam unit sel. Dengan
mengamati kepekatan dalam unit sel, kita dapat menduga letak atom dalam unit sel tersebut. Atom akan
terletak pada daerah-daerah yang mempunyai kepekatan distribusi elektron maksimum. Dengan
menggunakan metode difraksi sinar X, struktur molekul yang sangat kompleks dapat ditentukan. Misalnya
struktur DNA yang sangat kompleks dapat ditentukan dengan metode sinar X seperti yang telah dilakukan
oleh Crick, Wilkins dan Watson
BAB III
METODOLOGI EKSPERIMEN
A. Alat dan Bahan
1. Unit sinar x, dengan perekam keluaran
2. Tabung penghitung, tipe a
3. Penghitung Geiger-Muller
4. Perlengkapan penyerapan sinar x
5. Kabel penyaring 300 nm
B. Cara Kerja
1. Menghubungkan unit sinar X ke sumber tegangan
2. Mengatur tegangan sebesar 15 kv
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 12/18
2q intensitas 2q intensitas 2q intensitas 2q intensitas
0 4876 23 303 46 39 69 28
1 4151 24 416 47 54 70 40
2 3866 25 676 48 62 71 21
3 9999 26 389 49 58 72 20
4 602 27 482 50 68 73 29
5 336 28 739 51 118 74 29
6 222 29 286 52 67 75 19
7 67 30 67 53 74 76 26
8 46 31 64 54 103 77 48
3. Mengukur intensitas yang didapat dari hasil percobaan dimulai dari 0o sampai 90o
4. Cara menentukan intensitasnya adalah setiap perubahan sudut, penghitung intensitas harus direset terlebih
dahulu
4. Menentukan sudut-sudut yang mana saja yang mengalami kenaikan secara drastis
5. Sudut-sudut yang mengalami kenaikan secara drastis di ukur lagi intensitasnya dengan tegangan 20 kv dan
25 kv
C. Metode Penelitian
Metode yang digunakan adalah metode eksperimen. Metode eksperimen adalah metode yang
digunakan oleh penyelidik terhadap objeknya dengan cara melakukan eksperimen. Metode eksperimen
digunakan untuk menemukan kebenaran atas pendapat orang lain atau teori yang sudah terbukti sebelumnya.
Dalam praktikum ini praktikan mencari intensitas dari sinar x yang dengan sudut sebagai ketentuannya.
D. Tujuan Operasional Penelitian
1. Menentukan intesitas radiasi sinar x
2. Menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr
3. Menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr
4. Menentukan bentuk dari kristal KBr
F. Tempat dan Waktu Penelitian
Hari/tanggal : Kamis, 11 November 2010
Waktu : 10.00 - selesai
Tempat : Laboratorium Fisika, FMIPA Universitas Negeri Jakarta
H. Teknik Analisa Data
perhitungan yang digunakan sinar x adalah rumus hukum Bragg yang akan menghasilkan nilai
parameter kisi dan jarak antar atom. Untuk kesalahan relatifnya digunakan metode sesatan, setelah itu
melukan analisis yang dibantu dari landasan teori serta hasil dari perhitungan. Kemudian membuat kesimpulan
dan analisis kesalahan
BAB IV
TABEL DATA DAN PENGOLAHAN
A. Tabel Data
Untuk V=15 kv
Untuk V = 20
kv
Untuk V= 25
kv
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 13/18
9 33 32 48 55 94 78 13
10 34 33 61 56 208 79 32
11 31 34 67 57 256 80 26
12 38 35 46 58 95 81 26
13 40 36 58 59 38 82 24
14 78 37 79 60 29 83 25
15 88 38 50 61 31 84 19
16 139 39 82 62 39 85 14
17 233 40 49 63 35 86 27
18 251 41 55 64 34 87 24
19 249 42 53 65 43 88 28
20 261 43 59 66 27 89 43
21 273 44 51 67 36 90 85
22 293 45 51 68 28
2q intensitas
25 2708
28 3029
51 548
57 1330
90 606
2q intensitas
25 1636
28 1784
51 307
57 803
90 308
B. Pengolahan
Data
1. Mencari nilai
aproximasi
dengan rumus
S aprox =
puncak 2q q Sin2q S aprox S (indeks miller)
1 25 12.5 0.04684 1 1
2 28 14 0.05852 1.249 1
3 51 25.5 0.18533 3.95 4
4 57 28.5 0.22768 4.86 5
5 90 45 0.5 10.67 11
2. Mencari nilai parameter kisi (a) dengan rumus
Dimana : a = nilai parameter kisi kristal (m)
l = panjang gelombang sinar-X CuKa (1.54 x 10-10 m)
h, k, l = indeks miller
untuk kesalahan relatif digunakan metode sesatan seperti
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 14/18
2q a (m) a2 (10-20 m)
25 3.55 x 10-10 12.6025
28 3.18 x 10-10 10.1124
51 3.57 x 10-10 12.7449
57 3.608 x 10-10 13.01766
90 3.611 x 10-10 13.03932
jumlah 17.519 x 10-10 61.516785
Rata-rata 3.5038 x 10-10
2q d hkl (10-10 m) d2hkl (10-20 m)
25 3.55 12.6025
28 3.18 10.1124
51 1.785 3.186225
57 1.613 2.601769
90 1.088 1.183744
jumlah 11.216 29.68664
Rata-rata 2.2432 5.937328
Ksr = Δa x 100 %
a rata-rata
= 0.07568 x 100%
3,5038
= 2,27 %
3. Mencari jarak antar atom dalam kristal
dengan rumus
Dimana : d = jarak antar bidang
a = parameter kisi
h,k,l = indeks miller
untuk kesalahan relatif digunakan metode sesatan seperti
Ksr = Δdhkl x 100 %
d rata-rata
=0.4757 x 100%
2.2432
=21.2%
BAB V
ANALISA DATA
Tujuan dari percobaan difraksi sinar x adalah
1. Menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr
2. Menentukan jarak rata-rata antar atom yang berdekatan (dhkl) dari kristal KBr
3. Menentukan bentuk dari kristal KBr
Terjadinya difraksi tergantung pada struktur kristal dan panjang gelombangnya. Jika panjang
gelombang jauh lebih besar dari pada ukuran atom atau konstanta kisi kristal maka tidak akan terjadi
peristiwa difraksi karena sinar akan dipantulkan sedangkan jika panjang gelombangnya mendekati atau lebih
kecil dari ukuran atom atau kristal maka akan terjadi peristiwa difraksi.
Hal pertama yang dilakukan dari percobaan penyerapan sinar x adalah menentukan intensitas dimulai
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 15/18
dari sudut 0o sampai 90o dengan menggunakan tegangan 15 kv dan radiasi CuKa yang memiliki panjang
gelombang 1.54 Å, dimana panjang gelombang CuKa memiliki orde yang sama dengan jarak antar atom
sehingga dapat digunakan sebagai sumber difraksi kristal, setelah itu diperoleh sudut-sudut puncak dengan
intensitas yang mengalami kenaikan secara drastis. Pada percobaan pertama sudut-sudut puncak yang
diperoleh yaitu 25o, 28o, 51o, 57o, 90o.
Puncak-puncak tersebut dinamakan sinar-X karakteristik yang terbentuk melalui proses perpindahan
elektron atom dari energy yang lebih tinggi menuju energy yang lebih rendah. Sinar-X yang terbentuk melalui
proses ini memliki energy yang sama dengan selisih antara kedua tingkat energy elektron tersebut. Dari
kelima titik pucak, intensitas yang paling tinggi berada pada sudut 28o untuk 2q. Kenapa sudut yang dipakai
adalah 2q karena yang digunakan adalah sudut antara berkas sinar difraksi dan berkas sinar transmisi,
percobaan ini menggunakan hukum bragg dalam menentukan sudutnya.
Pada percobaan kedua sudut-sudut puncak yang diperoleh dihitung lagi intensitasnya dengan
tegangan 25 kv dan 20 kv.
2qintensitas
V = 15 kv V = 20 kv V = 25 kv
25 676 1636 2708
28 739 1784 3029
51 118 307 548
57 256 803 1330
90 85 308 606
Ternyata semakain bertambahnya tegangan, intensitas yang dihasilkan semakin besar. Hal ini
disebabkan elektron yang bertumbukkan yang sangat sering dengan target, meningkatkan intensita. Sifat-sifat
sinar-X yang dihasilkan sangat tergantung dari tegangan dan arus dari tabung, semakin tinggi tegangannya
makin besar daya tembus yang dihasilkan dari sinar-X dan spectrum sinar-X yang dihasilkan akan memiliki
intensitas. Sinar-X yang dihasilkan dengan tegangan rendah biasanya tidak mempunya intensitas hal ini biasa
disebut radiasi putih.
Dari data yang didapat yaitu 2q dan intensitas kita dapat mencari s aproximasi atau indeks
miller (s), parameter kisi dan jarak antar atom pada kristal KBr dengan menggunakan rumus
S aprox =
Dari pengolahan data perbandingan indeks miller (s) yang didapat adalah 1:1:4:5:11 berarti sistem
pola rasio dari KBr menurut hasil percobaan berbentuk simple kubik sama seperti teori karena kristal KBr
mirip dengan NaCl
Niai parameter kisi KBr menurut percobaan adalah 350 pm sedangkan menurut teori nilai parameter
kisi KBr adalah 329 pm
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 16/18
Percobaan Teori
350 pm 329 pm
Jarak rata-rata antar atom dalam kristal dari hasil percobaan adalah 2.2432 Å menurut literatur 3 Å.
Berdasarkan referensi dapat diketahui bahwa penyerapan sinar-X oleh suatu bahan tergantung pada 3 faktor
:
Panjang gelombang sinar
Jika kv rendah, maka akan dihasilkan panjang gelombang sinar-X yang semakin panjang dan sebaliknya jika
kv tinggi maka panjang gelombang sinar akan semakin pendek
Susuna objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X
Penyerapan sinar-X tergantung oleh suatu susunan objek yang dilaluinya, sedangkan susunan objek
tergantung pada nomor atom unsure, misalnya nomor atom aluminium lebih rendah dari tembaga. Ternyata
penyerapan sinar-X aluminium lebih rendah dari penyerapan sinar-X tembaga.
Ketebalan dan kerapatan objek, semakin tebal bahan yang digunakan maka semakin banyak pula
penyerapan sinar-X
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa hasil eksperimen kurang sesuai dengan teori yang ada. Adanya
perbedaan hasil praktikum dengan teori disebabkan oleh beberapa kesalahn saaat mengambil data, yaitu
Kurang cermat dalam mengaplikasikan alat
Kurang teliti dalam menentukan sudu
BAB VI
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Intensitas yang paling tinggi pada percobaan ada pada sudut 28o untuk 2q
2. Sudut-sudut puncak yang diperoleh pada percobaan yaitu 25o, 28o, 51o, 57o, 90o
3. Semakin besar tegangan yang digunakan maka intensitas yang dihasilkan juga semakin besar
4. Indeks miller yang didapat pada percobaan adalah 1:1:4:5:11
5. Nilai parameter kisi KBr pada percobaan adalah 350 pm sedangkan pada teori 329 pm
6. Jarak rata-rata antar atom dalam kristal pada percobaan adalah 2,2432 Å
7. Struktur KBr pada percobaan adalah simple cubic
8. cara untuk melaksanakan standar difraksi sinar-X yaitu metode Laue dan metode serbuk
9. Difraksi Sinar-X merupakan teknik yang digunakan dalam karakteristik material untuk mendapatkan
informasi tentang ukuran atom dari material kristal maupun nonkristal
10. penyerapan sinar-X oleh suatu bahan tergantung pada 3 faktor :
a. Panjang gelombang sinar
b. Susuna objek yang terdapat pada alur berkas sinar-X
c. Ketebalan dan kerapatan objek
11. Semakin sering elektron menumbuk target, maka intensitas yang dihasilkan bertambah
B. Manfaat Sinar X
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 17/18
1. Untuk mengetahui instrument pesawat yang mengalami kerusakan
2. Sinar-X lembut digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf
3. Sinar-X keras digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanser. Kaedah ini dikenal sebagai radioterapi
4. Menyiasati rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan dandang tekanan tinggi
5. Memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah
6. Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu
bahan hablur
7. Di lapangan kapal terbang, sinar-X lembut digunakan untuk memeriksa barang-barang dan beg
penumpang
C. Saran
Sebelum melakukan praktikum, praktikan seharusnya membaca literatur untuk menambah
pengetahuan dan mempermudah dalam melakukan praktikum serta menganalisis data.
DAFTAR PUSTAKA
Akhadi,Muklis. TEKNOLOGI PEMBANGKIT SINAR-X :DARI TABUNG SINAR KATODA KE
SPRING-8 DAN APS. Pusat Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi:BATAN
Akuan,Abrianto. ANALISIS KRISTAL DAN MINERAL DENGAN DIFRAKSI SINAR X. Teknik
Metalurgi : UNJANI
Beiser, A. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.
http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/manfaat-sinar-x [http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/manfaat-
sinar-x]
http://tk.uns.ac.id/file/Kuliah/Kimia%20Fisika/Tugas%20I/XRD%20V.pdf
[http://tk.uns.ac.id/file/Kuliah/Kimia%20Fisika/Tugas%20I/XRD%20V.pdf]
Krane, K. 1992. Fisika Modern . Jakarta : UI
Riyanto. 2007. ANALISIS STRUKTUR KRISTAL MENGGUNAKAN DIFRAKSI SINAR X. Purwokerto
: Universitas Jendral Sudirman
Smallman.R.E. 2000. Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga
Tim Eksperimen Fisika Modern. 2010. Penuntun Eksperimen Fisika Modern Program S1. Jakarta :
18/5/2014 laporan praktikum sinar x | me and my story
http://linnastory.blogspot.com/2011/02/laporan-praktikum-sinar-x.html 18/18
Laboratorium Fisika Modern FMIPA UNJ
Diposkan 21st February 2011 oleh song of life
Label: kuliah, tugas
Masukkan komentar Anda...
Beri komentar sebagai: Google Account
Publikasikan
Pratinjau
0 Tambahkan komentar