FISIKA ATOM DAN NUKLIR X-RAY FISIKA X-RAY SPEKTROSKOPI ENERGI
I.
TUJUAN 1. Untuk merekam spektrum sinar-X yang dipancarkan oleh sebuah anoda tembaga. 2. Untuk mengidentifikasi back ground kontiniu Bremsstrahlung dan garis Kα dan Kβ dari spectrum karaktaristik. 3. Untuk menentukan energy spectrum karakteristik. II. TINJAUAN PUSTAKA Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang di pancarkan, diserap, atau di pantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefenisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana “cahaya tampak“ di gunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru yang di kembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti gelombang mikro, gelombang radio, elektron, fonon, gelombang suara, sinar x dan lain sebagainya. Spektroskopi umumnya di gunakan dalam kimia fisis dan kimia analisis untuk mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat untuk merekam spektrum disebut spektrometer. Spektroskopi juga digunakan secara intensif dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Kebanyakan teleskop-teleskop besar mempunyai spektrograf yang di gunakan untuk mengukur komposisi kimia dan atribut fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur kecepatan objek astronomi berdasarkan pergeseran Doppler garis-garis spektral. Spektroskopi terdiri dari 4 macam, yaitu :
1.
Spektroskopi Elektromagnetik : berdasarkan dari Intensitas radiasi elektromagnetik
2. 3. 4.
yang dipancarkan dan jumlah yang diserap Spektroskopi Akustik : berdasarkan Amplitudo getaran-getaran makroskopik Spektroskopi energi elektron : berdasarkan energi kinetik dari partikel Spektrometri massa : berdasarkan Rasio massa molekul dan atom a. Spektroskopi Molekuler Spektroskopi molekular adalah teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi senyawa organik dan anorganik dalam spesi molekular. Spektroskopi molekuler berdasarkan atas radiasi ultraviolet, sinar tampak, dan infrared. Banyak digunakan untuk identifikasi dari banyak spesies organik, anorganik, maupun biokimia. b. Spektroskopi Atomik Spektroskopi atomik adalah teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi unsur organik dan anorganik dalam spesi atom. Spektroskopi atomik digunakan untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif dari sekitar 70 elemen. Ciri khas S. Atomik adalah bahwa dalam s. atomik, sampel harus diatomkan terlebih dahulu.
SPEKTROSKOPI ATOMIK Spektroskopi
atom
adalah
penentuan
komposisi
unsur
dengan
spektrum
elektromagnetik atau massa.Studi tentang spektrum elektromagnetik disebut Spektroskopi Atom optik. Elektron ada di tingkat energi dalam atom. Tingkat ini telah didefinisikan dengan baik energi dan elektron yang bergerak antara mereka harus menyerap atau memancarkan energi sama dengan perbedaan antara mereka Spektroskopi atom digunakan untuk penentuan kuantitatif dan kualitatif mungkin 70 unsur. Sensitivitas atom metode biasanya terletak di bagian-bagian per-juta-per-milyar jangkauan. Tambahan kebajikan metode ini adalah kecepatan, kenyamanan, selektivitas tinggi luar biasa, dan moderat biaya.
Spektroskopi penentuan jenis atom hanya dapat dilakukan pada suatu media gas di mana atom individu dengan baik dipisahkan dari satu sama lain. Oleh karena itu, langkah pertama dalam semua prosedur spektroskopi atom atomisasi, sebuah proses di mana sampel adalah volatilized dan terurai sedemikian cara menghasilkan gas atom. Efisiensi dan reproduksibilitas dari langkah atomisasi dalam ukuran besar metode yang menentukan sensitivitas, presisi, dan akurasi, sehingga atomisasi sejauh ini merupakan langkah yang paling kritis dalam spektroskopi atom. Dalam spektroskopi optik, energi yang diserap untuk memindahkan elektron ke tingkat yang lebih energik dan / atau energi yang dipancarkan sebagai elektron bergerak ke tingkat energi yang lebih sedikit energi dalam bentuk foton. Panjang gelombang dari energi radiasi yang dipancarkan secara langsung berkaitan dengan transisi elektronik yang telah terjadi. Karena setiap elemen struktur elektronik yang unik, panjang gelombang cahaya yang dipancarkan adalah properti unik dari setiap elemen individu. Sebagai konfigurasi orbit atom besar mungkin rumit, ada banyak transisi elektronik yang dapat terjadi, setiap transisi mengakibatkan emisi panjang gelombang karakteristik cahaya, seperti yang digambarkan di bawah ini. Ilmu spektroskopi atom telah menghasilkan tiga teknik untuk menggunakan analisis: a. Atomic Absorption. Spektroskopi serapan atom adalah teknik untuk menentukan konsentrasi logam tertentu elemen dalam sampel. Teknik ini dapat digunakan untuk menganalisis konsentrasi lebih dari 70 jenis logam yang berbeda dalam suatu larutan. Teknik ini memanfaatkan spektrometri penyerapan untuk menilai konsentrasi dari analit dalam sampel. Ini karena itu sangat bergantung pada hukum Beer-Lambert . Singkatnya, elektron dari atom dalam pengabut dapat dipromosikan ke orbital yang lebih tinggi untuk waktu singkat dengan menyerap jumlah set energi (cahaya yaitu panjang gelombang yang diberikan). Jumlah energi ini (atau panjang gelombang) adalah tertentu untuk transisi
elektron dalam elemen tertentu, dan secara umum, sesuai dengan panjang gelombang masing-masing hanya satu elemen. Teknik ini memberikan selektivitas unsurnya. Sebagai jumlah energi (daya) dimasukkan ke dalam api diketahui, dan kuantitas yang tersisa di sisi lain (di detektor) dapat diukur, mungkin, dari hukum Lambert-Beer , untuk menghitung berapa banyak transisi terjadi, dan dengan demikian mendapatkan sinyal yang sebanding dengan konsentrasi elemen yang diukur. Cara kerja Untuk menganalisis sampel untuk konstituen atom, ia harus di-atomisasi dahulu. Sampel kemudian harus diterangi oleh cahaya. Cahaya ditransmisikan akhirnya diukur oleh suatu detektor. Dalam rangka mengurangi efek dari emisi dari alat penyemprot (misalnya radiasi benda hitam ) atau lingkungan, spektrometer adalah biasanya digunakan antara pengabut dan detektor. b. Atomic Emission. Spektroskopi emisi atom (AES) adalah metode analisis kimia yang menggunakan intensitas cahaya yang dipancarkan dari api, plasma ,busur, atau percikan pada panjang gelombang tertentu untuk menentukan jumlah suatu unsur dalam sampel. Panjang gelombang dari garis spektral atom memberikan identitas elemen sedangkan intensitas cahaya yang dipancarkan sebanding dengan jumlah atom unsur. AES menggunakan pengukuran kuantitatif dari optik emisi dari atom tereksitasi untuk menentukan konsentrasi analit. Atom analit dalam larutan yang disedot ke daerah eksitasi mana mereka desolvated, menguap, dan teratomisasi dengan api, debit, atau plasma. Suhu-tinggi atomisasi menyediakan sumber energi yang cukup untuk mempromosikan atom ke tingkat energi yang tinggi. Peluruhan atom kembali ke tingkat yang lebih rendah dengan memancarkan cahaya. Karena transisi antara tingkat energi atom yang berbeda, garis-garis emisi dalam spektrum yang sempit. Spektrum sampel yang mengandung banyak unsur bisa sangat padat, dan pemisahan spektral atom transisi terdekat memerlukan resolusi tinggi spektrometer. Karena semua atom dalam sampel gembira secara bersamaan, mereka dapat dideteksi secara simultan menggunakan polychromator dengan beberapa detektor. Ini mengukur
kemampuan untuk secara bersamaan beberapa elemen merupakan keunggulan utama dari AES dibandingkan dengan atom-penyerapan (AA) spektroskopi. Cara Kerja Seperti dalam spektroskopi AA, sampel harus dikonversi menjadi atom bebas, biasanya dalam suhu eksitasi sumber-tinggi. Sampel Cair adalah nebulasi dan dibawa ke sumber eksitasi oleh gas yang mengalir. sampel padat dapat diperkenalkan ke sumber oleh lumpur atau ablasi laser dari sampel solid di dalam aliran gas. Padat juga dapat langsung menguap dan gembira oleh percikan antara elektrode atau dengan sebuah pulsa laser. Sumber eksitasi harus desolvate, memisahkan menjadi atom, dan atom analit merangsang. c. Atomic Fluorescence Atomic Absorption Fluoresensi spektroskopi alias atau metode spektrofluorometri, adalah jenis spektroskopi elektromagnetik yang menganalisis fluoresensi dari sampel. Ini melibatkan menggunakan berkas cahaya, biasanya sinar ultraviolet , bahwa eksitasi elektron pada molekul senyawa tertentu dan menyebabkan mereka memancarkan cahaya dari energi yang lebih rendah, biasanya, tetapi tidak harus, cahaya tampak. Molekul memiliki berbagai bentuk disebut sebagai tingkat energi . Fluoresensi spektroskopi terutama yang bersangkutan dengan elektronik dan bentuk getaran. Secara umum, spesies yang diperiksa akan memiliki bentuk energi rendah. Cara Kerja Cahaya dari sumber eksitasi melewati filter atau monokromator, dan pemogokan sampel. Sebagian cahaya insiden diserap oleh sampel, dan beberapa molekul dalam sampel berpendar. Lampu neon yang dipancarkan ke segala arah. Beberapa lampu neon ini melewati filter kedua atau monokromator dan mencapai detektor, yang biasanya diletakkan pada suhu 90 ° untuk insiden sinar untuk meminimalkan risiko memantulkan cahaya yang ditransmisikan atau kejadian mencapai detektor.
Spektroskopi difraksi sinar-X (X-ray difraction/XRD) merupakan salah satu metoda karakterisasi material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik
ini digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalam sebuah kisi periodik. Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X untuk mempelajari kisi kristal adalah berdasarkan persamaan Bragg : n.λ = 2.d.sin θ ; n = 1,2,... dengan λ adalah panjang gelombang sinar-X yang digunakan, d adalah jarak antara dua bidang kisi, θ adalah sudut antara sinar datang dengan bidang normal, dan n adalah bilangan bulat yang disebut sebagai orde pembiasan. Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel kristal, maka bidang kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang sama dengan jarak antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi. Sinar-X yang dipancarkan oleh elektron, mereka dapat dihasilkan oleh tabung sinar-X, sebuah tabung vakum yang menggunakan tegangan tinggi untuk mempercepat elektron dirilis oleh katoda panas untuk menghasilkan kecepatan tinggi. Elektron kecepatan tinggi bertabrakan dengan target logam, anoda, menciptakan sinar-X, tapi kadang-kadang molibdenum untuk aplikasi yang lebih khusus, seperti ketika lembut sinar-X diperlukan seperti pada mamografi. Dalam kristalografi, target tembaga yang paling umum, dengan kobalt sering digunakan ketika fluoresensi dari kandungan zat besi dalam sampel dinyatakan mungkin ada masalah. Penggunaan pertama kata spektrum dalam ilmu alam adalah di bidang optik untuk menggambarkan pelangi warna dalam cahaya tampak ketika cahaya tersebut terdispersi oleh sebuah prisma, dan sejak itu diterapkan sebagai analogi di berbagai bidang lain. Kini istilah itu dipakai juga untuk menggambarkan rentang keadaan atau kelakuan yang luas yang dikelompokkan bersama dan dipelajari di bawah sebuah topik untuk kemudahan diskusi,
misalnya 'spektrum opini politik', atau 'spektrum kerja dari sebuah obat', dan lain sebagainya. Pada penggunaan ini, harga-harga di dalam sebuah spektrum tidak perlu digambarkan secara tepat sebagai sebuah bilangan sebagaimana dalam bidang optik. Pada abad 17 kata spektrum diperkenalkan ke dalam bidang optika, untuk merujuk pada rentang warna yang teramati ketika cahaya putih terdispersi oleh sebuah prisma. Segera istilah tersebut merujuk pada plot intensitas cahaya sebagai fungsi dari frekuensi atau panjang gelombang. Istilah spektrum kemudian segera diterapkan untuk gelombang-gelombang lain, seperti gelombang suara, dan sekarang diterapkan untuk semua sinyal yang dapat diuraikan ke dalam komponen-komponen frekuensi. Sebuah spektrum biasanya adalah plot 2 dimensi dari sekumpulan sinyal, menggambarkan komponen-komponennya dengan ukuran lain. Kadangkadang, kata spektrum merujuk pada kumpulan sinyal itu sendiri, seperti pada "spektrum cahaya tampak", yang merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dikesani oleh mata manusia. Cahaya yang dilewatkan pada sebuah prisma terpisahkan ke dalam warna-warna berdasarkan panjang gelombang. XRF (X-ray fluorescence spectrometry) merupakan teknik analisa non-destruktif yang digunakan untuk identifikasi serta penentuan konsentrasi elemen yang ada pada padatan, bubuk ataupun sample cair. XRF mampu mengukur elemen dari berilium (Be) hingga Uranium pada level trace element, bahkan dibawah level ppm. Secara umum, XRF spektrometer mengukur panjang gelombang komponen material secara individu dari emisi flourosensi yang dihasilkan sampel saat diradiasi dengan sinar-X. Metode XRF secara luas digunakan untuk menentukan komposisi unsur suatu material. Karena metode ini cepat dan tidak merusak sampel, metode ini dipilih untuk aplikasi di lapangan dan industri untuk kontrol material. Tergantung pada penggunaannya, XRF dapat
dihasilkan tidak hanya oleh sinar-X tetapi juga sumber eksitasi primer yang lain seperti partikel alfa, proton atau sumber elektron dengan energi yang tinggi (Viklund,2008). X-Ray apparatus adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan sinar x, dimana setiap tabung x-ray memiliki klasifikasi selain molybdenum ada (Fe, Cu, Ag, W, Au). Untuk X-ray tabung Cu adalah tabung katoda panas langsung dipanaskan dengan 2-pin socket dasar untuk pemasangan di aparat X-ray (554 800). Pada X-Ray Apparatus dijelaskan bahwa : Material anoda
: tembaga
Karakteristik radiasi
: Kα = 154 pm (8,04 keV), Kβ = 139 pm (8,91 keV)
Max. Emisi saat ini
: 1 mA
Max. tegangan anoda
: 35 kV
Ukuran focal spot
: approx. 2 mm2
Minimum kehidupan pelayanan
: 300 jam
Foil Absorber (untuk menghasilkan radiasi monokromatik) : nikel (Ni) Diameter
: 4.5 cm
Panjang
: 20 cm
Berat
: 0,3 kg
Sinar-x yang lebih bermanfaat dan sering digunakan dalam setiap kegiatan eksperimen adalah sinar-x monokhromatik dan sering disebut
sinar-x karakteristik. Sinar-x
monokhromatik (sinar-x karakteristik) ini timbul akibat adanya elektron di dalam anoda. Sinar-x ini timbul secara tumpang bremstrahlung. Disamping
panjang
gelombangnya
yang
proses transisi eksitasi tindih dengan spektrum
monokhromatik,
inensitas
sinar-x
monokhromatik ini jauh lebih besar dari pada intensitas sinar-x bremstrahlung. Proses terjadinya sinar-x monokhromatik ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Jika energi kinetik
elektron itu sama dengan atau lebih besar dari pada energi eksitasi atom-atom di dalam anoda maka pada saat elektron-elektron tersebut menumbuk
anoda, atom-atom tersebut akan
tereksitasi sehingga pada saat atom-atom tersebut kembali ke kaadaan ekuilibriumnya mereka akan melepaskan energinya dalam bentuk foton gelombang elektromagnetik yang kita sebut sinar-x karakteristik. Karena tingkat-tingkat energi di dalam atom-atom itu terkuantisasi maka sinar-x yang dipancarkannya akan memiliki panjang gelombang atau energi yang tertentu, sehingga sinar-x ini disebut sinar-x monokhromatik. Sebagai contoh, apabila sinar-x ini timbul akibat transisi elektron dari kulit L ke kulit K maka sinar-x ini akan memiliki energi E = EL - EK. Garis spektrum sinar-x tersebut lazim dinamai Kα, sehingga panjang gelombangnya sering disebut λ−Κα. Nama-nama garis spektrum lainnya adalah Kβ λmin (untuk transisi dari kulit M ke kulit K), Kγ (untuk transisi dari kulit N ke kulit K), dan seterusnya. Jika transisi itu terjadi dari tingkat-tingkat energi yang lebih tinggi ke kulit L, maka nama-nama untuk garis-garis spektrum sinar-x yang dihasilkannya adalah Lα, Lβ, Lγ, .... dst., untuk transisi yang terjadi masi Energi sinar-x ini merupakan energi tertinggi tertinggi yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber sinar-x. Atau dengan kata lain panjang gelombang sinar-x ini merupakan panjang gelombang terpendek (λmin) yang dapat dihasilkan oleh sebuah sumber. Tetapi jika elektron-elektron itu direm secara perlahan, maka energi kinetiknya akan diubah secara perlahan pula menjadi energi sinar-x dan energi panas, sehingga sinar-x yang dihasilkannya akan berenergi yang bervariasi sesuai dengan besarnya energi kinetik yang diubahnya. Sinar-x ini akan memiliki panjang gelombang (energi) yang berbeda, sehingga karena itulah sinar-x ini sering disebut sinar-x polikhromatik. Sinar-x yang dihasilkan oleh adanya pengereman elektron baik secara tiba-tiba atau pun secara perlahan sering disebut sinar-x bremsstrahlung. Apabila kita bandingkan dengan sinar-x bremsstrahlung, sinar-x karakteristik tersebut muncul secara tumpang tindih di dalam spektrum bremsstahlung.
Sinar X merupakan suatu gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang cenderung sangat pendek, akan tetapi memiliki energi yang sangat besar. Sinar X juga mempunyai daya tembus yang sangat tinggi. Selain itu, sinar X juga memiliki kemampuan mengionisasi atom dari materi yang dilewati, selanjutnya menjadikan sebagai salah satu bentuk radiasi elektromagnetik. Sinar X mempunyai ukuran panjang mulai dari 0,01 sampai 10 nanometer dengan frekuensi mulai dari 30 petaHertz sampai 30 exaHertz dan mempunyai energi mulai dari 120 elektroVolt hingga 120 kilo elektroVolt. Kemampuan sinar X menembuh bahan sering kali dimanfaatkan pada bidang medis, seperti dalam ranah Radiologi Diagnostik. Sinar X terbentuk pada saat elektron-elektron bebas melepaskan sebagian energi saat terjalin interaksi dengan elektron lain yang mengorbit atau dengan inti atom atau nukleus. Energi yang dilepaskan dari elektron ini berupa foto sinar X. Kawat filamen yang dipanaskan trafo filamen dapat membangkitkan awa-awan elektron. Awan elektron tersebut menggerus target pada saat diberikan beda potensial yang tinggi. Pada saat awan elektron menggerus target, maka timbul enenrgi panas dengan kisaran 99% dan sinar sebanyak 1%. III. PERALATAN DAN BAHAN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Filter Berfungsi sebagai penyaring sinar-X agar tepat jatuh pada sampel. Kolimator Berfungsi untuk memfokuskan sinar X menuju sampel. Kabel BNC Berfungsi untuk menghubungkan sinyal output dari detector signal BNC X-ray tube Berfungsi untuk menghasilkan sinar X Komputer Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan hasil radiasi sinar X X-ray Detector Berfungsi sebagai pendeteksi sinar X Multi Channel Analyzer (MCA) box Berfungsi untuk menganalisa sinyal yang dihasilkan rontgen apparatus. Keyboard Berfungsi sebagai alat untuk memasukkan data ke komputer. Mouse Berfungsi untuk menggerakkan kursor pada layar monitor. CPU
11. 12.
Berfungsi sebagai pusat operasi computer. Unknown material ( Nikel ) Berfungsi sebagai material yang dideteksi dalam percobaan. Cassy sensor Berfungsi untuk mengolah data yang masuk dari tabung sinar X.
IV. PROSEDUR PERCOBAAN a. Dihubungkan catu atas meja daya ke listrik (setelah kira-kira 2 menit LED dari detector energy sinar-X akan bersinar hijau dan perangkat ajan siap untuk digunakan). b. Dipanggil CASSY Laboratorium dan diatur parameter ukur Multi Channel pengukuran, 512 saluran, pulsa negative, Gain = -251, waktu pengukuran 180 s. c. Dimasukkan celah attenuating ke kolimator, dan diselaraskan dengan hati-hati (sekrup harus menunjuk ke atas dan ke bawah, masing-masing). d. Dipilih tegangan tabung U yang tinggi = 35 kV dan arus Emisi I = 0,1 mA. e. Dimulai merekam spektrum dengan tombol F9. f. Dalam interval 0,1o dari 0o, dicari sudut sensor dimana tingkat maksimal dan pengurangan emisi saat ini, jika tingkat perhitungan jumlah dengan jelas melebihi 200 1/s. V. GAMBAR PERCOBAAN A. Gambar Tanpa Sampel
Filter Kabel BNC X-Ray Tube
MCA Detekt
Tabung temembaga (Cu )
Kolimator
B. Gambar Menggunakan Sampel
MCA Filter
Sampel
Kolimator
Kabel BNC
Tabung Tembaga (Cu)
X – Ray Tube
Detekto
VI. DATA PERCOBAAN A. Tanpa menggunakan sampel Sns 19 20 21 22 23 24 51 52 55 B. Dengan menggunakan sampel Sns 19 20 21 22 23 24 25 34 36
SNS 12 17 164 143 43 5 1 1 1
SNS 10 56 123 126 27 7 2 1 1
VII. ANALISA DATA 1. 2. 3. 4. 5.
Tuliskan prinsip kerja XRF ? Aplikasi dari spektroskopi ? Sebutkan karakteristik sinar X ? Tuliskan definisi dari sinar X Bremsstrahlung ? Mengapa grafik pada kelompok kami berbeda dengan kelompok sebelumnya ?
Jawab : 1. Menembakkan radiasi foton elektromagnetik kematerial yang diteliti. Radiasi elektromagnetik yang dipancarkanakan berinteraksi dengan elektron yang berada dikulit K suatuunsur. Elektron yang berada dikulit K akan memiliki energi kinetik
yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan inti, sehingga elektron itu akan terpental keluar. Pada teknik XRF, digunakan sinar-X dari tabung pembangkit sinar-X untuk mengeluarkan electron dari kulit bagian dalam untuk menghasilkan sinar-X baru dari sample yang di analisis. Untuk setiap atom di dalam sample,intensitas darisinar X karakteristik tersebut sebanding dengan jumlah (konsentrasi) atom di dalam sample. Intensitas sinar–X karakteristik dari setiap unsur, dibandingkan dengan suatu standar yang diketahui konsentrasinya, sehingga konsentrasi unsure dalam sample bisa ditentukan. 2. Aplikasi spektroskopi adalah : Spektroskopi terbagi 2 yaitu : 1. Spektroskopi Molekuler Spektroskopi molekular adalah teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi senyawa organik dan anorganik dalam spesi molekular Spektroskopi molekuler berdasarkan atas radiasi ultraviolet, sinar tampak, dan infrared. Banyak digunakan untuk identifikasi dari banyak spesies organik, anorganik, maupun biokimia. 2. Spektroskopi Atomik Spektroskopi atomik adalah teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi unsur organik dan anorganik dalam spesi atom Spektroskopi atomik digunakan untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif dari sekitar 70 elemen. Ciri khas Spektroskopi atomik adalah bahwa dalam spektroskopi atomik, sampel harus diatomkan terlebih dahulu.
Perbedaan besar lain antara spektroskopi Atomik dengan spektroskopi Molekuler terletak pada spektrumnya. Spektrum spektroskopi Atomik jauh lebih tipis dari spektrum spektroskopi Molekulel karena pada Spektroskopi Atomik hanya ada getaran elektronik dan tidak ada getaran vibrasional. Dalam Dunia Industri Spektroskopi Atomik sering digunakan untuk identifikasi kandungan unsur tertentu. Terutama dalam industri farmasi. Contoh: untuk mengetahui kandungan mineral tertentu dalam bahan makanan atau obat-obatan. Seperti selenium yang berpotensi sebagai obat kanker
Untuk Lingkungan, Teknik Spektroskopi Atomik banyak digunakan untuk menentukan konsentrasi pencemar logam berat dalam lingkungan. Contohnya untuk mengukur kadar pencemaran logam berat pada suatu ekosistem. 3. Karakteristik sinar X adalah : Karakteristik sinar-x yang dipancarkan dari unsurt berat ketika elektron membuat transisi antara tingkat energi atom yang lebih rendah. Karakteristik Emisi sinar-x yang ditampilkan sebagai dua puncak yang tajam pada gambar terjadi ketika lowongan diproduksi di n = 1 atau atom kulit-K dan elektron drop down dari atas untuk mengisi kesenjangan. X-ray yang dihasilkan oleh transisi dari n = 2 ke n = 1 tingkat disebut Kalpha x-ray, dan orang-orang untuk n = 3 -> 1 transiton disebut K-beta x-ray. Transisi ke n = 2 atau Kulit-L ditetapkan sebagai L x-ray (n = 3 -> 2 adalah Lalpha, n = 4 -> 2 adalah L-beta, dll). Distribusi kontinu x-ray yang membentuk dasar untuk dua puncak yang tajam di sebelah kiri disebut bremsstrahlung radiasi.
Produksi X-ray biasanya melibatkan membombardir target logam dalam tabung x-ray dengan elektron kecepatan tinggi yang telah dipercepat oleh puluhan hingga potensial ratusan kilovolt. Bombardir Elektron dapat mengeluarkan elektron dari kulit bagian dalam atom dari target logam. Kekosongan akan cepat diisi oleh elektron turun dari tingkat yang lebih tinggi, memancarkan sinar-x dengan frekuensi tajam ditentukan oleh perbedaan antara tingkat energi atom dari atom target. karakteristik sinar-x dapat diprediksi dari model Bohr. Moseley mengukur frekuensi karakteristik sinar-x dari sebagian besar dari unsur-unsur tabel periodik dan menghasilkan plot dari mereka yang sekarang disebut "Moseley plot" . Karakteristik x-ray yang digunakan untuk meneliti struktur kristal dengan xray difraksi. Dimensi kisi kristal dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Bragg dalam spektrometer Bragg. 5.
Defenisi dari sinar –X Bremstahlung adalah : Sinar-X Bremstahlung terjadi ketika elektron dengan energi kinetik yang terjadi berinteraksi dengan medan energi pada inti atom. Karena inti atom ini mempunyai energi positif dan elektron mempunyai energi negatif, maka terjadi hubungan tarikmenarik antara inti atom dengan elektron. Ketika elektron ini cukup dekat dengan inti atom dan inti atom mempunyai medan energi yang cukup besar untuk ditembus oleh elektron proyektil, maka medan energi pada inti atom ini akan melambatkan gerak dari elektron proyektil. Melambatnya gerak dari elektron proyektil ini akan mengakibatkan elektron proyektil kehilangan energi dan berubah arah. Energi yang hilang dari elektron proyektil ini dikenal dengan photon sinar-X bremstahlung.
6.
Grafik kelompok kami berbeda dengan kelompok sebelumnya dikarenakan ralat pada alat yang membuat hasil data pada sampel berbeda sehingga grafik yang dihasilkan tidak sesuai dengan teori.
VIII. KESIMPULAN 8.1. Kesimpulan 1. Spectrum sinar X dipancarkan oleh sebuah anoda tembaga atau sampel direkam dan ditampilkan dalam bentuk grafik oleh program CASSY Lab seperti pada data percobaan. Grafik menunjukkan perbedaan yang sangat jauh. Ketika n= 22, N=6 sementara dalam selang waktu berikutnya n=372 pada N=1. 2. Background kontiniu atau bremstrahlung yang diidentifikasi bersama garis Kα dan Kβ dari spektrum karakteristik melihatkan perbedaan garis. Jika dibandingkan secara langsung antara Cu pada berkas dengan spektrum Cu yang diukur dari fluoresensi foil Cu jelas menunjukkan latar belakang atau background tambahan dengan bremsstrahlung yang hilang dalam spektrum fluoresencence. Hasil ini mirip dengan hasil spektroskopi Bragg. 3. Energi spektrum karakteristik dapat ditentukan dengan melihat arah transisi elektronnya. Karena tingkat-tingkat energi di dalam atom-atom terkuantisasi maka sinar X yang dipancarkannya akan memiliki panjang gelombang atau energi yang tertentu, sehingga sinar X ini disebut sinar X monokromatik. Sebagai contoh, jika sinar X timbuk akibat transisi elektron dari kulit L ke kulit K maka sinar X ini akan memiliki energi E = EL – EK. Garis spektrum sinar X tersebut lazim dinamai Kα, sehingga panjang gelombangnya sering disebut λ Kα. Yang lain adalah Kβ untuk transisi dari kulit M ke kulit K), Kg (untuk transisi dari kulit N ke kulit K), dan seterusnya. Jika transisi itu terjadi dari tingkat-tingkat energi yang lebih tinggi ke kulit L, maka nama-nama untuk garis-garis spektrum sinar X yang dihasilkannya adalah La, Lb, Lg, .....dst.., untuk transisi yang terjadi masing-masing dari kulit M, N, O, ....., dst. Apabila kita bandingkan dengan sinar X bremsstrahlung, sinar X
karakteristik
tersebut
muncul
secara
tumpang
tindih
didalam
spektrum
bremsstrahlung.
IX. DAFTAR PUSTAKA Bragg, L., Phillips, D. & Lipson, H. S. 1975, The development of x-ray analysis, London : Bell. 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. Www.ld-didactic.de/phk/gruppen.asp?PT=KP6.8.1&L=2 Diakses pada tanggal 09 April 2014. Pukul 14.06 wib. Http://id.wikipedia.org/wiki/Spektrum. Diakses pada tanggal 09 April 2014. Pukul 14.06 wib. Http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray. Diakses pada tanggal 09 April 2014. Pukul 14.06 wib.
Asisten, (Jennery Seventina & Sri Anugrah Wati)
Medan, 11 April 2014 Praktikan, ( Kelompok 4)
