Difraksi Sinar X [PDF]

Citation preview

KELOMPOK 2



DIFRAKSI SINAR-X



Pengertian Sinar-X



Pertama kali ditemukan oleh Wilhelm Rontgen pada tahun 1895



Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang (λ ≈ 0,1 nm) yang lebih pendek dibanding gelombang cahaya (λ = 400-800 nm) (Smallman, 2000: 145)



Difraksi Sinar X



Teknik yang digunakan untuk menganalisis padatan kristalin.



Pembentukan Sinar X



Elektron



Logam Target



Menyebabkan Elektron Tereksitasi menyebabkan kekosongan elektron pada orbital 1s tersebut Pembentukan sinar-X Kekosongan ini akan diisi oleh elektron pada kulit yang lebih luar sambil memancarkan energi yang disebut SINAR X



Interaksi Sinar X dengan Material 1. Energi berkas sinar-x terserap oleh atom



Atom



Sinar-x



diserap



Efek fotolistrik



atom tereksitasi



kembali ke keadaan dasar 1. Memancarkan elektron 2. Memancarkan sinar-x floresen



Interaksi Sinar X dengan Material 2. Sinar-x dihamburkan oleh atom  ada bagian berkas yang mengalami hamburan tanpa kehilangan kehilangan energi (panjang gelombangnya tetap)  ada bagian yang terhambur dengan kehilangan sebagian energi (Hamburan Compton)



Interaksi Sinar X dengan Material  Serapan total sinar-x terjadi karena efek fotolistrik dan hamburan Compton  Sinar-x juga dapat mengalami polarisasi linier (seperti halnya cahaya tampak)  Berkas hamburan sinar-x oleh material yang dapat diukur adalah intensitas



Sifat – Sifat Sinar-X • Tidak dapat dilihat oleh mata • bergerak dalam lintasan lurus • dapat mempengaruhi film fotografi sama seperti cahaya tampak • Daya tembusnya lebih tinggi daripada cahaya tampak dan dapat menembus tubuh manusia, kayu, dan beberapa lapis logam tebal • Dapat digunakan untuk membuat gambar bayangan sebuah objek pada film fotografi (radiograf) • Sinar X merupakan gelombang elektromagnetik • Orde panjang gelombang sinar X adalah 0,5 Ǻ – 2,5 Ǻ • Satuan panjang gelombang sinar X sering dinyatakan dalam dua jenis satuan yaitu angstrom (Ǻ) dan satuan sinar X ( X unit = XU ) • Intensitas sinar X adalah dE/dt ( rata-rata aliran energi per satuan waktu )



Sumber sinar X • Sumber sinar-x yang beranoda diam (fixed anode x-ray source)



Gambar 2. Skema sumber sinar-x beranoda tetap



Sumber sinar X • Sumber sinar-x dengan anoda berputar (rotating anode x-ray source) Anoda diputar oleh sebuah motor listrik dengan kecepatan yang sangat tinggi



elektronelektron akan menumbu k anoda pada tempat yang selalu berbeda



Mengurangi panas yang timbul pada anoda dan menghasilka n berkas sinar-x yang berdaya besar



Sumber sinar X • Keuntungan lain Sumber sinar-x dengan anoda berputar (rotating anode x-ray source) 1. Bahan anoda dapat diubah dengan mudah 2. Jenis dan ukuran filamen juga dapat diubah dengan mudah 3. Oreintasi anoda dan filamen dapat disesuaikan dengan kebutuhan



Hukum Bragg • Perumusan secara matematik dapat dikemukakan dengan menghubungkan panjang gelombang sinar-X, jarak antar bidang dalam kristal, dan sudut difraksi:



nλ = 2d sin θ (Persamaan Bragg)



Difraksi Sinar X



Difraksi Sinar X • Derajat kristalinitas (Xc) ditentukan menggunakan persamaan berikut : Xc(%) =



100%



Difraksi Sinar X Serbuk (X-ray powder diffraction)



Difraksi Sinar X Serbuk (X-ray powder diffraction) • Pola Difraksi Sinar-X Serbuk



Difraksi Sinar X Serbuk (X-ray powder diffraction) • Metode Le Bail



overlap



metoda Rietvel d



sulitnya pemisahan intensitas dari tiap-tiap pemantulan sinar



Difraksi Sinar X Serbuk (X-ray powder diffraction)



Difraksi Sinar X Serbuk (X-ray powder diffraction) • Hasil Refinement Pola Difraksi Sinar-X Serbuk Menggunakan Metode Le Bail Dengan Menggunakan Program Rietica



Spektrum Sinar X



Berkas Sinar X



Spektrum Kontinue Spektrum Karakteristi k



Mempunyai rentang panjang gelombang yang lebar, spektrum ini dihasilkan dari peristiwa bremsstarhlung



Sinar yang berasal dari adanya transisi eksitasi didalam anoda



Spektrum Sinar X • spetrum kontinyus (polikhromatik)



Spektrum Sinar X • spektrum diskrit (monokhromatik)



Spektrum Karakteristik Sinar X (Smallman,2000)



Aplikasi Difraksi Sinar – X Penentuan struktur kristal bidang kimia Bahan logam bahan polimer



• fase-fase atau senyawa yang ada dalam suatu bahan atau campuran seperti batuan, lempung, bahan keramik, paduan logam, produk korosi



• Analisis kualitatif dengan mengidentifikasi pola difraksi, analisis kuantitatif dengan menentukan intensitas puncaknya dimana intensitas lebih tinggi menunjukkan konsentrasi lebih tinggi



• analisis struktur kristal produk korosi, tegangan sisa dan tekstur



• dapat memberikan informasi untuk menentukan derajat kristalinitas, orientasi dan menentukan aditif secara kualitatif dan kuantitatif