PENGEMBANGAN INSTRUMENT ASI DI PUSA T PENELITIAN DANPENGEMBANGAN ILMUPENGETAHUANDANTEKNOLOGI BAHAN

Gunawan, Wagiyo, Bambang HP, Eko Yudho P,Rilaz Anwar clan Achmad Hindansyah

Puslitbang Iptek Bahan -BATAN, Kawasan Puspiptek, Serpong-Tangerang

-

ABSTRAK

PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI DI PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN DAN TEKNOLOGIBAHAN. Perkembangan penelitian di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi bahan menuntut tersedianya peralatan litbang yang beragam danteliti. Instrumen litbang yang ban yak digunakan oleh para peneliti di Puslitbang Iptek Bahan (P3IB) diantaranya adalah instrumen untuk sintesisbahan serta instrumen-instrumen untuk karakterisasi dan analisis unsur bahan. Saat ini beberapa jenis instrumen untuk sintesis, karakterisasidan analisis komposisi unsur telah tersedia di P3IB, namun umurnya sudah relatif tua. Mengingat kebutuhan instrumen semakin meningkat,semen tara dana pengadaan instrumen baru cenderung menurun, maka pengembangan instrumen menjadi penting dan perlu diintensifkanPengembangan beberapa instrumen untuk mendukung program litbang di P31B akan diuraikan pada makalah ini.

ABSTRACT

CURRENT STATUS OF INSTRUMENTATION ACTIVITIES AT R & D CENTER OF MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY-BATAN. The research development in materials science and technology needs the availability of various kinds of accurate instruments. Theinstruments mostly used by the research staffs at the Research and Development Center for Materials Science and Technology (P3IB) areinstrument for synthesis and characterization of materials as well as instrumentation for the elemental analysis. Several instruments are nowavailable at the Research and Development Center for Materials Science and Technology; however, most of them are relatively old. Because, theneed of research instruments tend to increase while the budget for the instrumentation procurement decreased, the instrumentation developmentprogram become importance and it has to be intensively supported. The development of some research instruments to support the research anddevelopment programs at the P31B will be described in this paper.

I' L- ~ --

PENDAHULUAN

termal dan mekanik merupakan beberapa jenis instrumenyang dapat digunakan untuk karakterisasi bahan. Agarinstrumen terse but dapat dioperasikan sesuai dengankebutuhan litbang, maka perlu dilakukan perawatan danpengembangan instrumentasi [I].

Pengembangan instrumentasi litbang di P31Bdiprioritaskan pada pembuatan instrumen untuk sintesisdan modifikasi bahan. Disamping itu, pengembanganinstrumen juga dilakukan untuk karakterisasi danperekayasaan bahan. Pada makalah ini akan diuraikansecara umum mengenai fasilitas instrumentasi litbangyang tersedia di P3IB dan kegiatan pengembangannya.

Dalam melaksanakan tugas penelitian di bidang ilmubahan, para peneliti di Pusat Penelitian IlmuPengetahuan clan Teknologi Bahan (P3IB) memerlukanberbagai jenis instrumen litbang. Selain instrumen untuksintesis bahan, juga diperlukan instrumen-instrumenuntuk karakterisasi clan perekayasaan bahan.

Saat ini beberapa jenis instrumen untuk sintesis,karakterisasi clan analisis komposisi unsur telah tersediadi P3IB. Tungku busur listrik dengan kondisi lingkungangas atau vakum, alat pelapisan dalam vakum, alat tekanclan mesin canai digunakan untuk proses sintesis clanmodifikasi sifat bahan. Untuk anal is is unsur digunakanspektrometer massa-plasma induksi (ICPMS),spektrometer ultra lembayung-sinar tampak (UV-VisSpec/roph%) clan alat analisis aktivasi neutron.Sedangkan instrumen hamburan neutron, difraktometersinar-X, mikroskop optik, mikroskop elektron, alat uji

INSTRUMENT ASI LITBANG DI P3IB

Sekarang di Puslitbang Iptek Bahan telahtersedia berbagai jenis instrumentasi litbang Secara garis

~, ZCJ J~ zooo24

p~~ I~ ~ p~ p~ ~ Pt40~ It-. p~ ~ T~ g..t,.,.

G~ , JJIIt..besar instrumentasi tersebut dapat digolongkan kedalam dua kelompok, yaitu instrumentasi neutron dannon neutron.

Selain instrumen litbang di alas, sebuah mesinpencair nitrogen juga tesedia di P3IB. Instrumen inidigunakan untuk memproduksi nitrogen cair sebagaimedia pendingin dalam penelitian maupun perawataninstrumen. Sampai sekarang P3IB dapat melayanikebutuhan nitrogen cair yang diperlukan oleh parapeneliti di lingkungan P3IB dan Puslitbang lain dilingkungan BA TAN maupun puslitbang di kawasanPuspiptek dan VI.

KEGIATANTASI DI P3IB

PENGEMBANGAN INSTRUMEN-

Sciring dengan perkembangan di bidang ilmupengetahuan dan teknologi bahan, kebutuhan instrumenlitbang juga meningkat. Selain dibutuhkan instrumenyang lebih beragam, juga diperlukan instrumen yanglebih teliti, mudah dioperasikan, cepat dan aman.Mengingat dana untuk pengadaan instrumen barncenderung menurun, sementara harga instrumen barubahkan cenderung naik, maka pengembangan sendiriinstrumen litbang menjadi sangat renting dan perludiintensitkan. Berikut akan diuraikan beberapa kegiatanpengembangan instrumen litbang di P3IB.

lnstrumentasi NeutronSampai sekarang telah dipasang 7 buah

instrumentasi neutron di P3IB, yakni tiga difraktometerneutron, tiga spektrometer neutron dan sebuah instrumenradiografi neutron Ketiga jenis difraktometer neutronyang acta biasa disebut dengan difraktometer neutronuntuk pengukuran tegangan sisa(DNl-M), difraktometertekstur(DN2) dan difraktometer neutron serbuk resolusitinggi (DN3). Sedangkan ketiga spektrometer neutronyang terpasang dikenal dengan sebutan spektrometertiga sumbu (SN I), spektrometer hamburan neutron sudutkecil (SN2) daD spektrometer neutron sudut kecil resolusi

tinggi (SN3). Sebuah instrumen neutron yang digunakansebagai alat uji tak merusak diberi nama radiografineutron (RNI) [2]. Disamping itu, sebuah instrumenanalisis aktivasi neutron (NAA) yang dapat digunakanuntuk analisis jenis dan komposisi unsur juga tersedia diP3IB. Semua instrumentasi neutron tersebutmenggunakan sumber neutron termal yang memancardari Reaktor G.A. Siwabessy.

lnstrumentasi neutron di P3IB diantaranyadigunakan untuk penelitian di bidang ilmu bahan sepertipenelitian struktur kristal, transisi rasa, tekstur daninhomegenitas dalam paduan logam maupun bahanpolimer. Selain itu, instrumen ini juga dapat digunakansebagai alat uji tak merusak seperti analisis tegangan sisadan cacat bahan. Sekarang, instrumen hamburan neutron

banyak digunakan sebagai alat analisis yangkomplementer dengan instrumen standard non neutroi1diantaranya sinar-X dan mikroskop elektron(SEM, TEM) [3].

Pembuatan Tungku Pengepresan Panas (Hot-pressedFurnace)

Sebuah tungku busur listrik untuk prosespengepresan pacta temperatur di alas temperatur kamarsedang dibuat di P3IB. Tungku ini dibuat denganmelilitkan elemen pemanas dari bahan kantal padatabung alumina berdiameter II cm. Sebagai dudukancuplikan digunakan bahan grafit, sehingga digunakanuntuk mengepres cuplikan dengan diameter sampai 9 cmdapat dipres dengan alat ini. Gambar skema tungku yangsedang dibuat ditunjukkan pacta gambar I.

Gambar Skema tungku pemanas

Instrumentasi Non Neutronlnstrumentasi non neutron yang ada di P3lB

secara garis besar dapat digolongkan ke dalam tigakelompok, yaitu instrumen untuk sintesis clan modifikasisifat bahan serta instrumen untuk karakterisasi bahanclan analisis unsur. Beberapa instrumen untuk sintesisclan modifikasi sifat bahan diantaranya adalah tungkubusur listrik dengan kemampuan pemanasan hingga1000°C dengan kondisi lingkungan gas atau vakum, Arcmelting furnace yang mampu dioperasikan hingga suhu1400°C, alat pelapisan dalam vakum clan alat tekandengan kapasitas hingga 20 Ton.

lnstrumen non neutron yang digunakan untukkarakterisasi bahan terdiri dari berbagai jenis. Beberapadiantaranya adalah difraktometer sinar-X, mikroskopoptik, mikroskop elektron sapuan (SEM), mikrosk_opelektron transmisi (TEM), penganalisis termal simultan(STA) clan alat uji kekerasan mikro (Micro HardnessTester). Sedangkan instrumen non nuklir yang biasadigunakan untuk analisis unsur adalah spektrometermassa-plasma induksi (ICPMS) clan spektrometer ultra

lembayung-sinar tampak [4].

Tungku ini dirancang agar pemanasan dapatdiset pacta temperatur dan perioda waktu tertentu. Untukmemenuhi kebutuhan tersebut, sebuah sistem pengontroltemperatur akan dibuat sendiri. Diagram sistempengontrol temperatur yang akan dibuat dapat dilihatpacta Gambar 2.

Sistem pengontrol ini bekerja semi otomatisdimana pengesetan pewaktu dan temperatur dilakukansecara manual untuk setiap perioda tertentu, sedangkan

~, zg J~ zooo 25

PCfo~ ,~ ~ p~ p~ ~ p~~ It p~ ~ Tt/...4 g..t,...

G~~,~.

sistem akan bekerja secara otomatis sesuai denganparameter yang diberikan.

menghalangi amplitudo spike dan menghilangkan tenagayang tersimpan dalam sinyal tersebut.

Sistem Visualisasi Citro Mikroskop Dengan KomputerPersonal

Sistem Pengaman Catu Daya ListrikHampir semua peralatan dalam laboratorium

membutuhkan arus listrik sebagai sumber daya.

Gangguan yang terjadi pada sumber daya dapatmengakibatkan kerusakan yang fatal pada peralatan.Kerusakan atau tidak berfungsinya peralatan secara

normal berarti akan mengganggu kelancaran penelitian.

Salah satu jenis gangguan yang terjadi pada

sumber daya listrik adalah spike atau transient.

Gangguan ini biasanya muncul dalam selang beberapamili detik setelah terjadinya drop tegangan pada jaringan

yang disebabkan antara lain oleh adanya pemasanganbeban berat pada grid jaringan, pemutusan atau

penyambungan beban induksi dan petir/halilintar[5].Konsekuensi yang harus ditanggung apabila peralatan

terkena spike adalah cukup fatal, sebab amplitudo spikedapat mencapai 10 kV. Kalaupun kerusakan yang terjaditidak seketika namun efek kerusakannya akan

terakumulasi sampai peralatan akhimya rusak. Untukmengatasi gangguan yang disebabkan oleh spike ini

dapat dilakukan dengan memasang sistem pengamancatu daya listrik(Orop Out Relay/OaR). Gambar skema

sistem pengaman calli daya listrik untuk instrumen dapat

dilihat pada Gambar 3.

HV=

d:

, .

Dengan sistem ini, citra mikroskop dapatditampilkan pacta layar monitor komputer dan datanyajuga dapat direkam ke dalam Hardisk sehingga bisadiolah lebih lanjut. Selain itu gambar mikro/citramikroskop dapat dicetak pacta kertas biasa sehinggaterhindar dari proses cuci/cetak film yang memilikiresiko kegagalan tinggi dan biaya yang mahal.

SISTeM VlSUALIBASI CITRA MIKROSKOP DENGAN IBM PC--~ ~ -~

I .-,.~",-, =1

...--...r ,

jCATU DAYA

PLN

r~:~, (~==::::~"'"Gambar 3. Sistem pengaman catu days listrik

untuk instrumen

800 --~---~.c..

~--.:p;d;;.-SaI---

Gambar 4. Gambar skema sistem visualisasi citramikroskop dengan komputer.

~I 2g J~ 200026

p~ ~ , ~ ~ p ~ p ~ k.. P ~ , t P ~ k.. 1 ~ E..t G~-, .lItt..

Pengembangan sendiri instrumen dapat mengurangikebergantungan pada produk impor sertameningkatkan efisiensi penggunaan dana untukperawatan, perbaikan alat dan pengadaan instrumenbaru.

DAFTARPUSTAKA

[1]. RIlL ISARIS, Peme/iharaan Instrumentasi Nuk/ir,Pusdiklat BATAN, 1988.

[2]. Progress Report Hamburan Neutron, PusatPenelitian Sains Materi, Badan Tenaga AtomNasional, 1996.

[3]. MARSONGKOHADI, RIDW AN, GUNA WAN,W. PRASUAD, Pene/itian I/mu bahanMenggunakan Teknik Hamburan Neutron di PusatPene/itian Sains Materi(PPSM-BATAN), ProsidingKongres Ilmu Pengetahuan Nasional VI, LIPI,Jakarta 1995.

[4]. Book!::t Pusat Pene/itian Sains Materi, BadanTenaga Atom Nasional.

[5]. RIlL ISARIS, P. M. VUISTER, Laboratory PowerConditioning, Pusdiklat BAT AN, 1986.

[6]. Standard Test Method for Microhardness ofMateria/s, ASTM, Vol. 03.01, 1993.

Gambar 5. Jejak indentor Vickers

KESIMPULAN

Pengembangan instrumentasi sangat diperlukanuntuk membantu memenuhi kebutuhan instrumenlitbang yang teliti, mudah dioperasikan clan amanbagi para peneliti P3IB.

27~I 2g J~ 2000