Vibrating Sample Magnetometer [PDF]

Citation preview

MAKALAH TEKNIK KARAKTERISASI MATERIAL



VIBRATING SAMPLE MAGNETOMETER(VSM)



Oleh :



JEREMI NOVRIANDO (30)/17034109 NISA CANTIKA FITRI (34)/17034119



Dosen Pembimbing : Dra. Yenni Darvina, M.Si



JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM



UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2020



KATA PENGANTAR



Puji dan syukur Kami ucapkan kepada Allah swt, karena berkat anugerah dan limpahan rahmat-Nya berupa kesempatan dan pengetahuan sehingga makalah ini dapat diselesaikan. Materi makalah terkait dengan penjelasan tentang “Vibrating Sample Magnetometer” yang bertujuan untuk memenuhi tugas Karakterisasi Material Pada kesempatan ini Kami mengucapkan terima kasih dan apresiasi sebesar besarnya kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini terutama kepada Ibuk Yenni Darvina,M.Si selaku dosen pembimbing dalam mata kuliah Karakterisasi Material. Kami menyadari akan sangat sulit menyelesaikan makalah ini tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Penulis juga menyadari bahwa makalah ini masih belum sempurna, namun Kami berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan pada umumnya terutama pada Jurusan Fisika.



Padang, 10 Februari2020



i



DAFTAR ISI BAB I A.



Latar Belakang ........................................................................................................ 1



B.



Rumusan Masalah ................................................................................................... 2



C.



Tujuan Penulisan ..................................................................................................... 2



D.



Manfaat Penulisan .................................................................................................. 3



BAB II PEMBAHASAN A.



Pengertian Vibrating Sample Magnetometer ......................................................... 4



B.



Komponen Vibrating Sample Magnetometer ......................................................... 6



C.



Cara Kerja Vibrating Sample Magnetometer .......................................................... 8



D.



Keberadaan Vibrating Sample Magnetometer ..................................................... 10



E.



Bentuk Sample yang Diuji ..................................................................................... 10



F.



Bentuk Data dan Interpretasi Data ....................................................................... 11



BAB III PENUTUP A.



KESIMPULAN ......................................................................................................... 20



B.



SARAN ................................................................................................................... 20



DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 21



ii



DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Komponen Vibrating Sample Magnetometer ...................................... 7 Gambar 2. Prinsip Kerja Vibrating Sample Magnetometer .................................. 9 Gambar 3. Bentuk Keluaran dari Vibrating Sample Magnetometer ................... 10 Gambar 4. Foto Bentuk Sample .......................................................................... 11 Gambar 5. Grafik Tegangan Induksi Sebagai Fungsi Posisi Sample ................. 11 Gambar 6. Kurva Histeresis Sample Cair Sebagai Fungsi Volume .................... 12 Gambar 7. Grafik Perubahan Momen Magnetik dan Massa Sample ................. 13 Gambar 8. Kurva Histeresis Sampe Cair Pada Tiga Posisi Sekitar Titik Tengah 14 Gambar 9. Kurva Histeresis Sample Cair dengan Pengulangan Sample ............ 15 Gambar 10. Grafik Perubahan Momen Magnetik dan Massa Sample ................ 16 Gambar 11. Kurva Histeresis............................................................................... 16 Gambar 12. Kurva Histeresis dan Grafik Perubahan Momen ............................. 17



1



BAB I PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Dewasa ini di era globalisasi semakin banyak ilmu pengetahuan yang semakin berkembang di kalangan masyarakat. Dari berbagai macam konsentrasi ilmu pengetahuan yang berkembang, tidak ketinggalan pula berkembangnya ilmu sains terkhususnya di bidang fisika material. Fisika material merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari mengenai hubungan antara struktur dan sifat suatu material baik secara makroskopik maupun mikroskopik yang berkaitan dengan susunan komponen internal material tersebut. Material makroskopik merupakan material yang bisa diamati langsung oleh mata, sedangkan material yang berukuran mikroskopik memerlukan suatu alat untuk mengamati material tersebut. Suatu material juga memiliki berbagai macam sifat yang diantaranya seperti sifat mekanik, sifat termal, sifat optik, sifat listrik hingga sifat magnet. Hingga saat ini banyak penelitian–penelitian yang tertarik untuk mempelajari serta mengklasifikasi sifat–sifat suatu material terkhususnya bahan magnet. Hal ini dikarenakan bahan magnet tersebut sangat dibutuhkan di Indonesia dalam jumlah besar, yang dari tahun ke tahun terus meningkat dan digunakan sebagai bahan penyusun alat–alat elektronik serta sebagai bahan–bahan industri. Sebelum di distribusi menjadi bahan jadi, bahan magnet tersebut harus diidentifikasi terlebih dahulu karakteristik yang dimilikinya menggunakan alat khusus yang sesuai dengan material tersebut serta uji kelayakan untuk digunakan sebagai bahan industrialisasi sesuai standar yang ada di Indonesia. Salah satu alat khusus untuk mengkarakterisasi bahan magnet adalah Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Secara umum Vibrating Sample Magnetomet berfungsi sebagai untuk menentukan sifat magnetik partikel berdasarkan sifat kemagnetannya yaitu diamagnetik, paramagnetik, ferromagnetik serta antiferomagnetik. Secara garis besar prinsip yang diguakan alat ini adalah getaran (vibrasi) yang dihasilkan



2



dari salah satu bagian alat yaitu pickup coil. Jenis – jenis sampel yang bisa dikaraketerisasi menggunakan alat ini seperti unsur alam khusus seperti ferrofluid dan mangan. Ferrofluid dan mangan yang diteliti merupakan sampel yang berukuran nanopartikel. Sehingga, setelah melakukan karakterisasi menggunakan Vibration Sample Magnetometer ini objek ukur yang didapat adalah nilai suseptibilitas magnetik. Dimana nilai suseptibilitas magnetik tersebut menjadi tolak ukur untuk proses pabrikasi komponen – komponen industri, komponen – kompone elektronika bahkan bisa sebagai diagnosa medis.



B. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud Vibrating Sample Magnetometer ? 2. Apa saja kegunaan dari alat tersebut ? 3. Dimana saja keberadaan alat tersebut di Indonesia ? 4. Apa saja komponen penyusun alat tersebut dan bagaimana fungsi dari bagian bagian komponen penyusun alat tersebut ? 5. Bagaimana prinsip kerja dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM) untuk melihat sifat magnetic nanopartikel ? 6. Apa saja aspek fisis dari perangkat Vibrating Sample Magnetometer (VSM) ? 7. Apa sample yamg diuji pada alat tersebut ? 8. Bagaimana data yang diperoleh serta hasil karakterisasi sample yang diuji?



C. Tujuan 1. Untuk mengetahui



apa yang dimaksud dengan Vibrating Sample



Magnetometer 2. Untuk mengetahui kegunaan dari alat Vibrating Sample Magnetometer 3. Untuk mengetahui dimana keberadaan alat tersebut di Indonesia 4. Untuk mengetahui komponen penyusun alat tersebut dan mengetahui fungsi dari bagian bagian komponen penyusun alat tersebut 5. Untuk mengetahui prinsip kerja dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM)



3



6. Untuk mengetahui aspek fisis dari perangkat Vibrating Sample Magnetometer (VSM) 7. Untuk mengetahui sample yamg dapat diuji pada alat Vibrating Sample Magnetometer (VSM) 8. Untuk menganalisis data yang diperoleh dan dapat meninterpretasikan hasil karakterisasi sample yang telah diuji.



D. Manfaat Memberikan pemahaman mengenai alat Vibrating Sample Magnetometer bagi para pembaca dan menggali lebih dalam mengenai alat tersebut .



4



BAB II VIBRATING SAMPLE MAGNETOMETER (VSM)



A. Teori Pendahuluan 1. Pengertian Vibrating Sampel Magnetometer merupakan perangkat yang bekerja untuk menganalisis sifat kemagnetan suatu bahan. Alat ini ditemukan oleh Simon Foner pada tahun 1955 di Laboratorium Lincoln MIT.



2. Sifat Magnetik Sifat magnetik yang akan dikarakterisasi menggunakan Vibrating Sample Magnetometer nantinya yaitu sifat diamagnetik,paramagnetic, ferromagnetik,antiferomagnetik yang nilainya diperoleh dari kurva histeresis. a. Diamagnetik Yaitu zat yang memiliki kepekaan magnetik (k) negatif dan sangat kecil. Artinya, ketika zat ini berada dalam medan magnetik, tidak ikut menjadi magnet dan tidak tertarik oleh magnet.Kebanyakan benda di alam bersifat diamagnetik, termasuk material yang tidak tertarik oleh magnet, seperti air, kayu, plastik, dan pasir. Selain itu beberapa logam seperti aluminium (Al), emas (Au), tembaga (Cu) dan perak (Ag) juga bersifat diamagnetik dan tidak dapat ditarik oleh magnet.



b. Paramagnetik Yaitu zat yang memiliki kepekaan magnetik (k) positif dan lebih besar dari 1 dimana nilai k juga bergantung pada temperature. Artinya, ketika zat ini berada dalam medan magnet, akan tertarik oleh magnet dan ikut menjadi magnet, namun sementara dan sifat magnet akan hilang bila medan magnet sudah tidak ada.Unsur yang bersifat paramagnetik adalah magnesium (Mg), molybdenum (Mo), lithium (Li) dan tantalum (Ta).



5



c. Ferromagnetik Bahan bersifat ferromagnetic dan antiferomagnetik mempunyai nilai k yang positif dan lebih besar dari paramagnetic. Material jenis feromagnetik dan anti ferromagnetic ini mempunyai magnetisasi spontan tanpa medan luar dan kemagnetannya dipengaruhi oleh suhu. Ferromagnetisme dapat ditemui pada logam besi (Fe), nikel (Ni), kobalt (Co) dan campuran dari logam-logam ini.



3. Sample Sample atau bahan yang biasanya digunakan untuk pengujian menggunakan perangkat Vibrating Sample Magnetometer (VSM) ini adalah Ferrofluid (Fe3O4) dan mangan (Mn3MXO4).



B. Teori Fisika Beberapa aspek fisis yang berhubungan dengan prinsip dan sistem alat Vibrating Sample Magnetometer(VSM) : 1.



Hukum Faraday VSM beroperasi berdasarkan hukum Faraday induksi yang menyatakan bahwa medan magnet yang berubah akan menghasilkan medan listrik. Medan listrik ini dapat diukur dan dapat memberitahu informasi tentang medan magnet yang berubah. Menurut Hukum Faraday, Gaya Gerak Listrik (GGL) induksi yang timbul diantara ujung-ujung suatu Loop penghantar berbanding lurus dengan laju perubahan fluks magnetic yang dilingkupi oleh loop penghantar tersebut. Hukum Faraday, dirumuskan sebagai berikut : Dimana : ɛ = -N (ΔΦ / ∆t)



ε : GGL Induksi antara ujung-ujung penghantar (Volt) N: Banyaknya lilitan kumparan ΔΦ: Perubahan fluks magnetik (Wb) Δt: Selang waktu perubahan fluks magnetik (s)



6



Bila suatu magnet permanen digerakkan masuk dan keluar suatu kumparan penghantar maka pada kumparan tersebut akan timbul tegangan listrik (GGL).



2. Elektromagnetisme Elektromagnetisme adalah gaya yang menyebabkan interaksi antara partikel bermuatan elektrik, daerah terjadinya elektromagnetisme disebut medan elektromagnetik . VSM sesuai fungsinya bekerja memproses magnetisasi suatu bahan berdasarkan sinyal listrik yang dikirim oleh system pickup koil. Oleh karena itu, pada VSM juga dikenal istilah elektromagnetisme.



3. Hysteresis Magnetik Histeresis magnetik merupakan suatu sifat ketergantungan bahan terhadap proses internal system magnetic itu sendiri. Fenomena hysteresis terjadi didalam magnetik bahan, ferromagnetic material, ferroelectric bahan serta dalam elastic listrik dan magnetic perilaku bahan. Ketika sebuah medan magnet eksternal diterapkan untuk feromagnet, maka atom dipol menyesuaikan diri dengan bidang eksternal. Bahkan ketika bidang eksternal dihapus, bagian dari pelurusan akan tetap dipertahankan: bahan tersebut telah menjadi magnet.



4. Medan Magnetik dan Gaya Magnetik Medan magnet adalah suatu medan gaya yang dihasilkan dengan memindahkan muatan listrik , dengan medan listrik yang bervariasi dalam waktu , dan oleh intrinsik 'medan magnet' dari partikel dasar yang berkaitan dengan spin partikel. Pada VSM, medan magnet diaplikasikan sejalan dengan sifat elektromagnetisme sebagai tempat terjadinya proses elektromagnetik (Agus, 2017).



7



C. Kegunaan VSM Secara umum Vibrating Sample Magnetometer digunakan untuk beberapa hal berikut 1. Mengukur moment magnet berdasarkan sinyal DC proporsional partikel yang dianalisis. 2. Mengetahui fungsi temperature (analisis thermomagnetik), sudut (anisotropi), dan waktu terhadap medan magnet sampel (partikel). 3. Melihat kerentanan, kejenuhan dan daya magnetisasi suatu bahan uji. 4. Dalam bidang biomedis digunakan pada Hypethermia Treatment untuk menyembuhkan penyakit tumor.



D. Komponen Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dan Fungsinya Vibrating Sample Magnetometer (VSM) mempunyai komponen yang dapat dibedakan berdasarkan fungsi dan sifat fisisnya. Komponen-komponen tersebut tersusun membentuk satu set perangkat VSM yang menjalankan fungsinya masing-masing sesuai dengan gambar 1. Berdasarkan gambar.1 dapat diuraikan beberapa komponen dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dan fungsi masing-masing komponen penyusunnya.



Gambar 1. Komponen Vibrating Sample Magnetometer (VSM)



8



Berdasarkan gambar.1 dapat diuraikan beberapa komponen dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM), yaitu : 1. Kepala Generator Sebagai tempat melekatnya osilasi sampel yang dipindahkan oleh transduser piezoelektrik. 2. Elektromagnet atau Kumparan Hemholtz Berfungsi untuk menghasilkan medan magnet untuk memagnetisasi sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Resonansi sampel oleh transduser piezoelektrik juga dilairkan kebagian ini dengan capaian frekuensi sama dengan 75 Hz. 3. Pickup Coil Berfungsi untuk mengirim sinyal listrik ke amplifier. Sinyal yang telah diinduksi akan ditransfer oleh pickup coil ke input diferensial dari lock-in amplifier. Sinyal dari pick-up koil terdeteksi oleh lock-in amplifier diukur sebagai fungsi dari medan magnet dan memungkinkan kita untuk mendapatkan loop histeresis dari sampel diperiksa. Untuk osilasi harmonik dari sampel, sinyal (e) induksi di pick-up koil sebanding dengan amplitudo osilasi (K), frekuensi osilasi sampel (ω) dan momen magnet (m) dari sampel yang akan diukur pada Vibrating Sample Magnetometer (VSM). 4. Sensor Hall Digunakan untuk mengubah dan mentransdusi energi dalam medan magnet menjadi tegangan (voltase) yang akan menghasilkan arus listrik. Sensor hall juga digunakan untuk mengukur arus tanpa mengganggu alur arus yang ada pada konduktor. Pengukuran arus ini akan menghubungkan sensor hall dengan teslameter. 5. Sensor Kapasitas Berfungsi memberikan sinyal sebanding dengan amplitudo osilasi sampel dan persediaan tegangan untuk sistem elektronik yang menghasilkan sinyal referensi. Selanjutnya sinyal akan diberikan kepada masukan referensi dari lock-in amplifier. Output konverter digital akan dikirim ke analog (DAC1out) dan output digital (D1out) dari lock-in akan



9



mengontrol penguat arus yang mengalir melalui elektromagnet dan menunjukkan arahnya masing-masing.



Komponen pendukung Vibrating Sample Magnetometer (VSM) : 1. Teslameter Berfungsi untuk mengukur medan magnet berdasarkan sinyal yang ditransdusi oleh sensor hall. 2. Voltmeter Berfungsi untuk mengukur tegangan listrik yang dikirim oleh pickup koil ke amplifier V



E. Cara Kerja Vibrating Sample Magnetometer (VSM) Cara kerja dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM) dapat diuraikan berdasarkan gambar berikut :



Gambar2. Prinsip Kerja Vibrating Sample Magnetometer(VSM)



Berdasarkan gambar2 diatas, maka dapat diuraikan langkah kerja dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM) : 1. Menempatkan sampel dalam medium preparat Sebelum menjalankan fungsi alat VSM, langkah yang harus dilakukan adalah menempatkan sampel dalam preparat yang berada ditengah perangkat VSM. Sampel diletakkan pada ujung batang medium preparat yang dipasang pada sebuah transduser elektromekanis. 2. Menginduksi momen dipole sampel Sampel dari partikel yang telah ditempatkan pada preparat, akan dikondisikan dalam medan magnet yang seragam. Hal ini terjadi karena 10



adanya induksi magnetic yang dilakukan oleh tepi dinding magnetizing pada pickup koil VSM. 3. Mengukur sinyal standar sampel Setelah induksi magnet dilakukan pada magnetizing, sampel akan memperlihatkan sinyal berupa getaran-getaran dengan gerakan sinusoida dalam medium pickup koil. Sinyal ini memiliki frekuensi yang sama, dimana getaran sampel akan sebanding dengan amplitude dan medan magnet partikel. 4. Output unit vibrasi magnetometer Sinyal yang dikirim dari sistem pickup koil akan diteruskan ke penguat differensial yang terdapat pada unit vibrasi. Output dari penguat differensial ini kemudian diproses di amplifier yang menerima sinyal referensi. Dan hasil akhir dari proses identifikasi sinyal ini akan diberikan oleh magnetometer berupa sinyal DC proporsional yang memberikan informasi momen magnetic sampel yang sedang dianalisis.



Bentuk Output dari Vibrating Sample Magnetometer (VSM) :



Gambar 3. Hasil keluaran dari Vibrating Sample Magnetometer (Detchia, 2011)



F. Keberadaan vibrating sample magnetometer di indonesia 



BATAN (Badan Tenaga Nuklir Nasional) di Serpong Tanggerang Selatan







LIPI (Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia) di Bogor Jawa Barat



11







UI (Universitas Indonesia) di Depok Jawa Barat



G. BENTUK SAMPLE YANG DIUJI Kutipan dari jurnal “Pengkuran Sampel Magnetik Cair dengan Vibrating Sample Magnetometer (Vsm),Vol.2,No.2,2017,Page 39-47”. Pengujian, sampel cair, ferrofluid berbasis air berisi nanopartikel Fe3O4 termodifikasi HNO3 dimasukkan ke dalam tabung gelas kapiler (int.: 1,1 – 1,2 mm; l = 75 mm) menggunakan mikropipet dengan micro-tip tipe low-retention untuk memastikan tidak ada sampel yang tertinggal dalam tip. Pengisian sampel ini dilakukan baik dengan mode tekanan positif (reverse pipetting), dimana sampel dalam micro-tip melebihi volume yang akan diisikan, maupun dengan mode tekanan negatif (forward pipetting) dimana sampel dalam micro-tip sama dengan volume yang akan diisikan Selanjutnya tabung kapiler ditempatkan pada batang pemegang sampel/ sample probe VSM dan siap untuk diukur. Gambar 2 menampilkan foto sampel ferrofluid, asesori untuk preparasi sampel serta sampel yang siap diukur.



(a)



(b)



Gambar 4 : (a) Foto sampel ferrofluid berbasis air yang tertarik oleh magnet , (b) asesori preparasi sampel cair untuk pengukuran dengan VSM



H. BENTUK DATA DAN INTERPRETASI DATA



12



Langkah proses pengujian dimulai dari penentuan titik tengah atau titik setimbang dari sistem koil yang dilakukan dengan mengambil data tegangan sebagai fungsi posisi sampel pada arah vertikal baik dalam arah turun maupun naik. Pada penentuan ini digunakan sampel kalibrator Ni.Grafik yang diperoleh ditampilkan pada Gambar 5, menunjukkan bahwa posisi setimbang ada di Zc = 13,4 mm.



Gambar 5. Grafik tegangan induksi sebagai fungsi posisi sampel



Pada tahap berikutnya dilakukan pengukuran sebagai fungsi variasi volume sampel. Gambar 6 menampilkan kurva histeresis untuk sampel cair dengan volume bervariasi dari 2,5 µL hingga 20 µL.



Gambar 6. Kurva histeresis sampel cair sebagai fungsi volume



13



Tabel 1. Data nilai moment magnetic dan massa sampel cair dengan variasi volume Sampel



V1



V2



V3



V4



V5



V6



V7



V8



Volume (µL)



2,5



5



10



15



16



18



19



20



2,5838



5,1677



10,335



15,503



16,536



18,603



19,637



20,671



1,21



5,19



10,88



17,39



18,34



19,97



22,87



23,61



0,0029



0,0101



0,0235



0,0345



0,0344



0,0291



0,0315



0,0266



34,988



60,374



70,114



68,596



64,119



48,257



49,348



39,568



Massa terhitung, mh (mg) Massa tertimbang, mt (mg) Momen magnetik, M (emu) N = M/mt (emu/gram)



Hasil pengukuran massa sampel dengan volume yang terlalu kecil atau terlalu besar akan memiliki simpangan yang cukup besar dibanding data perhitungan teori. Sedangkan sifat magnetiknya cenderung menunjukkan kenaikan nilai momen dengan naiknya volume hingga volume 15 mL, dan selanjutnya nilai magnetisasi cenderung menurun dengan naiknya volume seperti Gambar 7.



Gambar 7. Grafik perubahan momen magnetik dan massa sampel sebagai fungsi volume sampel



14



Hal ini dianalisis terkait dengan daerah deteksi pick- up coil yang akan menurun dengan makin jauhnya posisi sampel dari posisi setimbang coil. Analisis lebih lanjut pada nilai momen magnetisasi yang dinormalisasi terhadap massa tertimbang (N) menunjukkan nilai N tertinggi dicapai pada volume 10 mL. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa volume optimal diperoleh untuk sampel dengan volume 10 mL. Selanjutnya dilakukan pengukuran kurva histeresis dari sampel cair pada tiga posisi, yaitu di posisi setimbang (P1 = Zc), posisi di bawah titik setimbang (P2 < Zc) dan di atas titik setimbang (P3 > Zc) yang ditampilkan pada Gambar 8. Volume sampel yang diukur adalah 10 µL. Data pada Gambar 8 menunjukkan bahwa perubahan posisi sampel akan mengakibatkan perubahan pada nilai magnetisasi saturasi. Mengacu pada pola kurva kalibrasi pada Gambar 5, maka perubahan ini dapat diartikan bahwa nilai magnetisasi terukur akan sebanding dengan nilai total tegangan yang terinduksi pada koil. Pada saat posisi sampel semakin jauh dari titik setimbang, maka nilai total tegangan induksi dapat menurun akibat mulai terjadinya induksi tegangan negatif pada koil sebagaimana tergambar pada kurva kalibrasi. Pola penurunan nilai magnetisasi akibat pergeseran posisi sampel juga ditemukan oleh peneliti lain. Pergeseran ini juga dapat dikaitkan dengan adanya pelebaran “ukuran sampel” cair akibat pemisahan sampel cair selama pengukuran yang menjadikan posisi setimbang sampel bergeser. Pemisahan sampel ini dengan sendirinya akan melemahkan interaksi sampel dan menurunkan nilai magnetisasi.



P2



m P1 P3



15



Gambar 8. Kurva histeresis sampel cair pada tiga posisi sekitar titik tengah



Untuk pengujian kedapat-ulangan pengukuran, disiapkan 7 sampel dengan volume sama yaitu 10µL yang merupakan volume optimum seperti yang diperoleh pada pengukuran sebelumnya. Kurva histeresis dan massa sampel ditampilkan pada Gambar 9 dan Tabel 2. Dari data massa pada Tabel 2, penyiapan sampel memberikan kesalahan/penyimpangan massa sampel ~3%. Namun hasil pengukuran nilai momen magnetik menunjukkan penyimpangan yang lebih besar yaitu ~4% yang dianalisis disebabkan oleh faktor posisi sampel dan kestabilan alat. Faktor kestabilan alat dicoba dievaluasi dengan mengukur secara berulang pada sampel yang sama. Untuk itu dilakukan pengukuran dengan pengulangan tiap jam dengan kondisi dijaga tetap stabil. Kurva histeresis dan grafik analisis pengulangan ditampilkan pada Gambar 11.



R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7



16



Gambar 9. Kurva histeresis sampel cair untuk pengulangan sampel



Tabel 2. Data massa sampel cair dengan pengulangan sampel Sampel



R1



R2



R3



R4



R5



R6



R7



Volume



10



10



10



10



10



10



10



10,345



10,345



10,345



10,345



10,345



10,345



10,345



10,19



10,27



10,34



10,12



10,55



10,35



10,21



0,155



0,075



0,005



0,225



-0,205



-0,005



0,135



(µL)



Massa (mg) (perhitungan)



Massa (mg) (terukur)



Selisih massa (mg)



17



Gambar 10. Grafik perubahan momen magnetik dan massa sampel pada pengulangan sampel



0.0298



0.0297



T6 T5



0.0296



T4 0.0295



T3 T2



0.0294



T1 T0



0.0293



0.0292



0.0291



0.029 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1



Momenmagnetik (emu)



H(



(a)



(b)



Gambar 11. Kurva histeresis (a) dan grafik analisis perubahan momen magnetik (b) pada pengulangan waktu pengukuran



18



Data pada Gambar 11 menampilkan hasil pengukuran sebagai fungsi waktu dalam rentang waktu 6 jam dengan simpangan hasil pengukuran kurang dari 1 %. Data ini menunjukkan cukup stabilnya fasilitas VSM yang digunakan, serta kondisi sampel dan lingkungan selama pengukuran. Mengacu pada hasil analisis pengukuran berulang pada sampel yang berbeda pada paragraf sebelumnya, maka dapat disimpulkan bahwa kesalahan terbesar pengukuran lebih pada proses penyiapan sampel dan penempatan sampel. Pengamatan lebih jauh juga menunjukkan pengisian sampel cair dalam tabung kapiler dengan menggunakan micropipette dalam kondisi tekanan positif memberikan kesalahan yang lebih kecil dibanding dengan kondisi tekanan negatif. Hal ini terkait dengan sifat sampel/ferrofluid yang cukup kental (viscous), sehingga pemilihan mode tekanan positif diharapkan dapat meningkatkan akurasi pemipetan terutama untuk sampel dalam jumlah yang sangat kecil .



Gambar 12. Kurva histeresis dan grafik perubahan momen pada sampel dengan variasi konsentrasi



Perubahan konsentrasi secara umum mengakibatkan perubahan bentuk kurva histeresis dan penurunan nilai momen magnetik seperti yang tergambarkan pada Gambar 12. Sampel cair 10 µL hasil pengenceran 1x (K1), 5x (K2), 25x (K3) dan 125x (K4) diukur dan dianalisis. Pada dasarnya dalam sampel cair, nilai magnetisasi bahan akan ditentukan oleh fraksi magnetisasi nanopartikel magnetik



19



yang bersifat ferromagnetik dan fraksi magnetisasi medium yang bersifat diamagnetik serta interaksi antara keduanya. Pengenceran akan meningkatkan jumlah fraksi air dalam sampel yang akan meningkatkan fraksi diamagnetik serta menurunkan kuat interaksi antar nanopartikel magnetik. Nanopartikel magnetik juga cenderung lebih dinamis dan random gerakannya sehingga kurva histeresis cenderung tidak stabil. Dari hasil pengukuran diperoleh penurunan nilai momen magnetik hingga ~5% pada sampel hasil pengenceran 125x atau pada konsentrasi 0,332 mg/mL. Pada pengenceran selanjutnya sampel cenderung lebih paramagnetik dan nilai saturasi magnetik menjadi sulit ditentukan.



20



BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan 1. Vibrating Sampel Magnetometer merupakan perangkat yang bekerja untuk menganalisis sifat kemagnetan suatu bahan. 2. Vibrating Sample Magnetometer (VSM) mempunyai komponen yang dapat dibedakan berdasarkan fungsi dan sifat fisisnya. Komponenkomponen tersebut tersusun membentuk satu set perangkat VSM yang menjalankan fungsinya masing-masing. 3. Vibrating Sample Magnetometer (VSM) bisa ditemukan di lembaga– lembaga peneilitan yang ada di Indonesia seperti BATAN, LIPI, Laboratorum Universitas Indonesia serta di tempat penelitian lainnya. 4. Komponen penyusun Vibrating Sample Magnetometer terdiri dari : 



Kepala generator







Kumparan Hemholtz







Pickup coil







Sensor Hall







Sensor Kapsitas







Teslameter







Voltmeter



5. Secara umum prinsip kerja yang ada pada alat ini adalah getaran (vibrasi) karena sesuai dengan nama alat yaitu Vibrating Sample Magnetometer. Getaran tersebut berasal dari pickup coil yang ada pada alat akibat dari medan magnet yang termagnetisasi di bagian kumparan Helmholtz. Setelah dari pickup coil sinyal tersebut diteruskan ke bagian sensor hall yang berfungsi sebagai tranduser yang mengubah sinyal medan magnet menjadi tegangan. Setelah itu diteruskan kembali ke teslameter yang berfungsi



mengukur medan magnet dan voltmeter yang berfungsi



mengukur teganga listrik.



21



6. Aspek fisis yang dapat diketahui menggunakan alat ini adalah : 



Hukum Faraday







Elektromagnetisme







Hysteresis Magnetik







Medan Magnetik







Gaya Magnetik



7. Sampel yang dapat di uji karakterisasi menggunakan Vibrating Sample Magnetometer (VSM) adalah sampel yang berupa unsur alam khusus seperti ferrofluid dan mangan yang berukurna nanopartikel



B. Saran Penulis tentunya masih menyadari jika makalah diatas masih terdapat banyak kesalahn dan jauh dari kesempurnaan. Penulis akan memperbaiki makalah tersebut dengan berpedoman pada banyak sumber serta kritik yang membangun dari pembaca. Penulis juga berharap jika ada dari pembaca yang ingin menulis makalah yang sama, penulis berharap makalah tersebut dapat mengkaji bahan yang berjenis lain dari bahan yang telah ada pada makalah ini.



22



DAFTAR PUSTAKA Kesuma Detchia.,”Studi Karakteristik Bahan Magnetik Dengan Vibrasi Sampel Magnetometer (VSM) ,” Institut Teknologi Bandung .,2011. Mujamilah et al., “Vibrating sample magnetometer (VSM) tipe oxford vsm1.2h,” Pros. Semin. Nas. Bahan Magn. I, vol. di, pp. 77–81, 2000. W Z Lubis, Mujamilah.,” Pengukuran Sampel Magnetik Cair dengan Vibrating Sample Magnetometer (Vsm),’JPSE.,Vol.2,No.2,pp.39-47,2017.



http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._KIMIA/2017/196808031 992031AGUS_SETIABUDI/Bahan_Kuliah_Karakterisasi_Material/Bab_7_ Analisa Sifat Magnetik.pdf ,diakses 10 februari 2020)



23



24



PERTANYAAN 1. Rifki Algifahri (9) Pertanyaan: Bagaimana cara mempersiapkan sampel cair pada



pengukuran ?



jawaban :



2. Dedi Guriandi (17) Pertanyaan : Bagaimana proses pengmabilan data pada momen magnetik ?



Jawaban: 3. Kasih Syirpia (22) Pertanyaan Apakah standar ketentuan ukuran pada bentuk sample dan jenis sample yang digunakan ? Jawaban



:



4. Shavira Meiria Sandri (13) Pertanyaan: Bagaimana besar eror yang didapat dari hasil pengukuran menggunakan alat VSM? Jawaban : 5. Nazein(33) Pertanyaan : Apa yang menyebabkan momen magnetik dari kurva yang berwarna biru tersebut menurun setelah volume 15 ml ? Jawaban : 6. Deya wazellin (27) Pertanyaan : Dari data massa sample pada tabel 1. Jelaskan kenapa hasil pengukuran massa sample dengan volume yang terlalu kecil atau terlalu besar , akan memiliki simpangan yang cukup besar dibandingkan perhitungan teori ? Jawaban :



25



7. Rika Nanda (36) Pertanyaan : Jelaskanlah bagaimana cara menginduksi momen dipole pada alat VSM ? Jawaban : 8. No Absen 25 Pertanyaan : Apakah hanya sample cair yang bisa diuji ? Jawaban : 9. No Absen 06 Pertanyaan : Apa yang menyebabkan keberadaan air diatas larutan magnet di sample ada yang naik dan ada yang tidak ? Jawaban : 10. Riki Pernanda (10) Pertanyaan: Bagaimana cara VSM tidak mudah eror dalam pembacaan ? Jawaban : 11. No Absen 19 Pertanyaan : Apa itu massa tertimbang pada grafik ? Jawaban : 12. Delvi Septiana (3) Pertanyaan : Kenapa pada kurva volume magnetik cenderung turun ? Jawaban : 13. Mhd. Fachrozy (31) Pertanyaan : Bagaimana menentukan titik seimbang sample yang digunakan ? Jawaban : 14. Selvi Indriani Pertanyaan : Kelemahan dari alat tersebut ?



26



Jawaban :



27