Sinar X dan Difraksi Sinar X

Sinar X dan Difraksi Sinar XDisusun Oleh:M. Khakim MuftiM. Rifqi MaulanaM. Gilang BhagaskoroA. Awal Perkembangan Sinar XSinar X pertama kali ditemukan oleh W.C Rntgen pada tahun 1895, dalam bentuk radiasi yang keluar dari tabung muatan (discharge tube). Sejalan perkembangan ilmu pengetahuan diketahui bahwa sinar-x adalah radiasi elektromagnetik transversal, seperti cahaya tampak, tetapi dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek dan memiliki energi tinggi sekitar 200 eV sampai 1 MeV. Sinar X dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron eksternal dengan elektron pada kulit atom. Spektrum Sinar X memilki panjang gelombang 10-5 10 nm, berfrekuensi 1017 -1020 Hz dan memiliki energi 103 -106 eV. 2B. Difraksi Sinar XDifraksi sinar-x merupakan proses hamburan sinar-x oleh bahan kristal. Pembahasan mengenai difraksi sinar-x mencakup pengetahuan yang berhubungan dengan hal-hal berikut ini:1. pembentukan sinar-x2. hamburan (scattering) gelombang elektromagnetik3. sifat kekristalan bahan (kristalografi)Representasi matematis syarat terjadinya difraksi diberikan oleh Hukum Bragg2d hkl sin B = n dengan d hkl adalahjarak antar-bidang (interplanar spacing) (hkl) untuk sebuah kristal, B adalah sudut Bragg dan adalah panjang gelombang radiasi.C. Interaksi Sinar X dengan Material Ada dua proses yang terjadi bila seberkas sinar-x ditembakkan ke sebuah atom yaitu:(1) Energi berkas sinar-x terserap oleh atom. Dalam proses ini, berkas sinar-x terserap atom melalui Efek Fotolistrik yang mengakibatkan tereksitasinya atom dan/atau terlemparnya elektronelektron dari atom. Atom akan kembali ke keadaan dasarnya dengan memancarkan elektron (melalui Auger effect), atau memancarkan sinar-x floresen yang memiliki panjang gelombang karakteristik atom tereksitasinya.(2) Sinar-x dihamburkan oleh atom. Dalam proses ini ada bagian berkas yang mengalami hamburan tanpa kehilangan kehilangan energi (panjang gelombangnya tetap) dan ada bagian yang terhambur dengan kehilangan sebagian energi (Hamburan Compton). Jadi serapan total sinar-x terjadi karena efek fotolistrik dan hamburan Compton. Namun, hamburan Compton memiliki efek menyeluruh yang dapat diabaikan, kecuali untuk radiasi dengan panjang gelombang pendek yang mengenai material dengan berat atom rendah.Berkas hamburan sinar-x oleh material yang dapat diukur adalah intensitas. Intensitas berkas sinar-x yang mendekati paralel adalah fluks energi yang melewati satu satuan luasan tertentu per satuan waktu. Untuk gelombang planar monokromatik, intensitas sebanding dengan kuadrat amplitudo getaran. Intensitas radiasi yang dihasilkan oleh sumber titik (atau sumber kuasi-titik) pada arah tertentu adalah energi yang dipancarkan per detik per satuan sudut ruang pada arah itu. Dalam pengukuran intensitas mutlak, cara termudah adalah dengan menentukan jumlah foton teremisi atau tertangkap (detektor) per satuan waktu, bisa per satuan luas atau per satuan sudut ruang.Dengan spektrum sinar x yang bersifat kontinyu dan diskrit,Hubungan antara frekuensi maksimum dengan beda potensial V dapat dituliskan sebagai berikut : eV = hv0 + Qv0 = eVhe = muatan elektron eV = Energi kinetikV = beda potensial h = Konstanta Planck

Hukum Bragg

Adapun sifat-sifat dari sinar x adalah sebagai berikut:a. Tidak dapat dilihat oleh mata, bergerak dalam lintasan lurus dan dapatmempengaruhi film fotografi sama seperti cahaya tampakb. Daya tembusnya lebih tinggi daripada cahaya tampak dan dapatmenembus tubuh manusia, kayu, dan beberapa lapis logam tebalc. Dapat digunakan untuk membuat gambar bayangan sebuah objek padafilm fotografi (radiograf)d. Sinar X merupakan gelombang elektromagnetik dengan energi E = h f

e. Orde panjang gelombang sinar X adalah 0,5 2,5 (sedangkan orde panjang gelombang ubtuk cahaya tampak = 6000 , jadiletak sinar X dalam diagram spektrum gelombang elektromagnetik adalahantara sinar ultraviolet dan sinar gamma)f. Satuan panjang gelombang sinar X sering dinyatakan dalam dua jenissatuan yaitu angstrom () dan satuan sinar X ( X unit = XU )1 kXU = 1000 XU = 1,00202 SUMBER DAN SIFAT SINAR X

Tabung sinar-X Pada umumnya, sinar diciptakan dengan percepatan arus listrik, atau setaradengan transisi kuantum partikel dari satu energi state ke lainnya. Contoh : radio (electron berosilasi di antenna) , lampu merkuri (transisi antara atom)Ketika sebuah elektron menabrak anoda :1. Menabrak atom dengan kecepatan perlahan, dan menciptakan radiasi bremstrahlung atau panjang gelombang kontinyu2. Secara langsung menabrak atom dan menyebabkan terjadinya transisi menghasilkan panjang gelombang garisSinar X merupakan radiasi elektromagnetik yang memiliki energi tinggi sekitar 200 eV sampai 1 MeV. Sinar X dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron eksternal dengan elektron pada kulit atom. Spektrum Sinar X memilki panjang gelombang 10-5 10 nm, berfrekuensi 1017 -1020 Hz dan memiliki energi 103 -106 eV. Panjang gelombang sinar X memiliki orde yang sama dengan jarak antar atom sehingga dapat digunakan sebagai sumber difraksi kristal. 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 kristal dan panjang gelombangnya. Jika panjang gelombang jauh lebih 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 angstrom () maka supaya terjadi peristiwa difraksi maka panjanggelombang dari sinar yang melalui kristal harus dalam orde angstrom (). Skema Tabung Sinar X Sinar X dihasilkan dari tumbukan antara elektron kecepatan tinggi denganlogam 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 elektronc. Logam target (anoda)Ketiga komponen tersebut merupakan komponen utama suatu tabung sinar X.

KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN DARI XRD KRISTAL DAN BUBUK1. Kristal Tunggal- KeuntunganKita dapat mempelajari struktur kristal tersebut.- KerugianSangat sulit mendapatkan senyawa dalam bentuk kristalnya

2. Bubuk- KerugianSulit untuk menentukan strukturnya- KeuntunganLebih mudah memperoleh senyawa dalam bentuk bubukSumber

Bragg, L., Phillips, D. & Lipson, H. S. (1975), The development of x-ray analysis, Bell,London.Guinier, A. (1963), X-ray diffraction in crystals, imperfect crystals and amorphous bodies,W.H. Freeman, San Francisco.Warren, B. E. (1969), X-ray diffraction, Addison-Wesley Pub. Co, Massachussetts.