Nama
: Ireka Salsabila
NIM
: 1408102010008
Jurusan
: Fisika
Mata Kuliah Kuliah : Karakterisasi Karakterisasi Material
Tugas
Ada beberapa perangkat yang umum dipakai untuk uji sifat kemagnetan, yaitu” 1. Permagraph 2. Vibrating Sample Magnetometer (VSM) 3. SQUID (superconducting) 4. Liquid Magnetic Carilah cara kerja alat-alat tersebut.
Jawab 1. Permagraph
Permagraph yaitu alat yang dapat menghasilkan kurva histerisis loop yang dilengkapi dengan nilai induksi remanen (Br) dan Gaya koersif (Hc). Pada saat pengukuran berlangsung terjadi proses magnetisasi pada bahan sampel, dimana selesai pengukuran bahan sudah memiliki sifat magnetic yang permanen. Sifat-sifat magnet permanen berdasarkan kurva histerisis adalah sebagai berikut : Sulit dimagnetisasi dan didemagnetisasi, Koersivitas tinggi (Hc), dengan Hc yang tinggi maka dapat mempertahankan orientasi momen magnetiknya untuk waktu yang lama, sebagai sumber gaya gerak magnet dalam kumparan magnetic, remanensi tinggi (Br), histeris loss besar, permeabilitas (μ) kecil.
Besarnya sifat magnet suatu bahan dapat diketahui melalui kurva histerisis seperti pada gambar 3.2, dari kurva tersebut dapat diketahui besarnya induksi remanen (Br), dan koersivitas (Hc). Apabila suatu bahan magnet yang berada dalam keadaan dimagnetisasi (B=0), diberi medan magnet luar H yang membesar secara kontinu akan mencapai titik maksimum pada titik A (garis OA). Harga B pada saat itu adalah Bs (magnetisasi jenuh). Jika medan magnet luar ini diturunkan secara kontinu, maka kurva B-H tidak mengikuti garis OA tetapi mengikuti garis AB. Pada saat H berharga 0 maka induksi magnet B akan mempunyai harga Br (induksi magnet remanen).Untuk mengembalikan B menjadi 0 diperlukan medan negatif – negatif – Hc Hc (gaya koersifitas) di titik C. jika medan magnet diturunkan terusmaka akan dicapai titik induksi magnet jenuh negatif (-Bs) pada titik D. jika medan negative H dibalik maka kurva akan mengikuti garis DEFA, sampai mencapai harga Bs lagi, sehingga diperoleh kurva histerisis.
2. Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Alat VSM merupakan salah satu jenis peralatan yang digunakan untuk mempelajari sifat magnetic bahan. Dengan alat ini akan diperoleh informasi mengenai besaran-besaran sifat magnetik sebagai akibat perubahan medan magnet luar yang digambarkan dalam kurva histerisis. Semua bahan mempunyai momen magnetic jika ditempatkan dalam medan magnetic. Momen magnetic per satuan volume dikenal sebagai magnetisasi. Secara prinsip ada dua metode mengukur besar magnetisasi tersebut, yaitu metode induksi (induction method) dan metode gaya (force method). Pada metode induksi,
magnetisasi diukur dari sinyal yang ditimbulkan/diinduksikan oleh cuplikan yang bergetar dalam lingkungan medan magnet pada sepasang kumparan. Sedangkan pada metode gaya pengukuran dilakukan pada besarnya gaya yang ditimbulkan pada cuplikan yang berada dalam gradient medan magnet. VSM adalah salah satu alat ulur magnetisasi yang bekerja berdasarkan metode induksi (Mujamilah et al., 2000). Pada metode ini, cuplikan yang akan diukur magnetisasinya dipasang pada ujung bawah batang kaku yang bergetar secara vertikal dalam lingkungan medan magnet luar H. Jika cuplikan termagnetisasi secara permanen ataupun sebagai respon dari adanya medan magnet luar, getaran ini akan mengakibatkan perubahan garis gaya magnetik. Perubahan ini akan menginduksi/menimbulkan suatu sinyal tegangan AC pada kumparan pengambil (pick-up atau sense coil) yang ditempatkan secara tepat dalam sistem medan magnet ini. Dengan memakai hokum Biot-Savart untuk sistem medan dipole, tegangan induksi diberikan sebagai : V
Afm G(x,y,z)
∝
Dimana: A : amplitude getaran cuplikan, f : frekuansi getaran cuplikan, m : momen magnetik, G(x,y,z) : fungsi sensitivistas, yang ditunjukkan adanya kebergantungan sinyal pada posisi cuplikan dalam system kumparan Selanjutnya sinyal AC ini akan dibaca oleh rangkaian pre-amp dan Lock-in amplifier. Frekuensi dari Lock-in amplifier diset sama dengan frekuensi getaran sinyal referensi dari pengontrol getaran cuplikan. Lock-in amplifier ini akan membaca sinyal tegangan dari kumparan yang sefasa dengan sinyal referensi. Kumparan pengambil biasanya dirangkai berpasangan dengan kondisi lilitan yang berlawanan. berl awanan. Hal ini untuk menghindari terbacanya sinyal yang berasal dari selain cuplikan,misalnya dari akibat adanya perubahan medan magnet luar itu sendiri. selanjutnya dalam proses pengukuran, medan magnet luar yang diberikan, suhu cuplikan, sudut dan interval waktu pengukuran dapat divariasikan melalui kendali computer. Komputer akan merekam data tegangan kumparan sebagai fungsi medan magnet luar, suhu, sudut ataupun waktu.
3. SQUID
Squid (Superconducting (Superconducting Quantum Interference Device) Device) adalah detector medan magnet eksternal H squid terbentuk dari dua sambungan Josephson ( Josephson ( Josephson Junction) identik yang tersusun paralel membentuk lup. Sementara itu, sambungan Josephson tersusun dari dua superkonduktor identik yang disambungkan oleh isolator tipis (JJ-SIS) atau bahan normal tipis (JJ-SNS). Sensitivitasnya terhadap medan H yang sangat tinggi menjadikan squid memiliki aplikasi diberbagai bidang: biomedis, geofisik, giroskopik inti, komunikasi dalam laut, deteksi radiasi, optomagnetik, evaluasi nondestruktif bahan susesptometer mikro dan komputasi kuantum. Penggunaan superkonduktor tipe. Dinamika vorteks dalam squid ketika dialiri J
menghasilkan disipasi energi yang dilepaskan dalam bentuk beda potensial V . Beda potensial inilah yang menjadi kunci bagi prinsip kerja squid. Prinsip kerja squid menggunakan model RCSJ ( Resistively and Capacitively Shunted Junction). Junction). Akan tetapi, karena didasarkan pada analisis rangkaian sederhana, model rcsj tidak dapat menjelaskan peran vorteks pada prinsip kerja squid. dinamika vorteks pada squid telah berhasil dikaji berdasarkan persamaan tdgl termodifikasi. Pemicu kehadiran vorteks adalah medan magnet eksternal dan rapat arus eksternal yang dikenakan pada squid. Evolusi vorteks tersebut menghasilkan beda potensial resistif yang berfluktuasi secara periodik. Beda potensial ini menjadi kunci bagi pengukuran medan magnet eksternal. Kerapatan elektron super, medan vektor rapat arus super dan kurva beda potensial dihitung berdasarkan penyelesaian numerik persamaan tdgl termodifikasi. peran vorteks pada prinsip kerja squid dibahas berdasarkan hasil perhitungan tersebut. Model ginzburg landau termodifikasi telah berhasilmenjelaskan gejala superkonduktivitas pada suatu sampel yang terdiri dari bahan non-superkonduktor (normal) dan superkonduktor. Keberhasilan in peran vorteks pada prinsip kerja squid telah berhasil dijelaskan berdasarkan persamaan tdgl termodifikasi. pemberian rapat arus eksternal yang lebih besar dari rapat arus kritis squid menghasilkan perbedaan tekanan magnet di sisi luar squid. Keadaan ini menyebabkan vortex mengalir dari daerah tekanan magnet tinggi menuju daerah tekanan magnet rendah. Evolusi vortex tersebut menghasilkan beda potensial resistif yang berfluktuasi secara periodik. Beda potensial ini menjadi kunci bagi pengukuran medan magnet eksternal.
4. Liquid Magnetic
Sebuah ferrofluid (portmanteau dari feromagnetik dan cairan) adalah cairan yang menjadi sangat magnet di hadapan medan magnet. Ferrofluid diciptakan pada tahun 1963 oleh NASA Steve Papell sebagai bahan bakar roket cair yang dapat ditarik ke arah inlet pompa dalam lingkungan tanpa bobot dengan menggunakan medan magnet. Ferrofluids adalah cairan
koloid terbuat dari nano feromagnetik, atau ferrimagnetik, partikel tersuspensi dalam cairan pembawa (biasanya pelarut organik atau air). Setiap partikel kecil yang benar-benar dilapisi dengan surfaktan untuk menghambat penggumpalan. partikel feromagnetik besar dapat merobek keluar dari campuran koloid homogen, membentuk rumpun yang terpisah dari debu magnet bila terkena medan magnet yang kuat. Daya tarik magnetik nanopartikel cukup lemah bahwa surfaktan Van der Waals cukup untuk mencegah penggumpalan magnetik atau aglomerasi. Ferrofluids biasanya tidak mempertahankan magnetisasi dalam ketiadaan medan diterapkan
secara
"superparamagnets"
eksternal
dan
dengan
daripada
ferromagnets.
demikian Perbedaan
sering antara
diklasifikasikan ferrofluids
dan
sebagai cairan
magnetorheological (cairan MR) adalah ukuran partikel. Partikel dalam ferrofluid sebuah terutama terdiri dari nanopartikel yang ditangguhkan oleh gerak Brown dan umumnya tidak akan menetap di bawah kondisi normal. partikel fluida MR terutama terdiri dari partikel mikrometer skala yang terlalu berat untuk gerak Brown untuk menjaga mereka ditangguhkan, dan dengan demikian akan menetap dari waktu ke waktu karena perbedaan densitas yang melekat antara partikel dan cairan carrier. Kedua cairan memiliki aplikasi yang sangat berbeda sebagai hasilnya.
