LAPORAN PENELITIAN
PENGARUH TINGKAT PENYINARAN SINAR-X TERHADAP INTENSITAS PHOTO-STIMULATED LUMINESCENCE (PSL) DARI F-CENTER PADA KRTSTAL NaCI
Oleh :
LF$lrlK!.SI
.-
Dra. Ratnawulan, MSi ( K e c a Tim Peneliti)
Penelitian ini dibiayai oleh : Dana Rutin Universitas Negeri Padang Tahun Anggaran 2000 Surat perjanjian kerja Nomor : 14981K 12/KU/Rutin/2000 Tanggal 1 Mei 2000
UNIVERSITAS NEGEM PADANG 2000
PENGARUH TLVGKAT PENYINARAN SNAR-X TERHADAP IiVTEiVSITAS PHOTO-STIIMUL,~ TED LIMNESCENC'E (PSL) DARI F, CENTER PADA KRISTAL NaCl
PERSONALIA PENELITLQN Ketua: Dra. Ratnawulan, MSi Anggota :Drs. Ahmad Fauzi, MSi
Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas Photo Stimulated Luminescence (PSL)dari F-center pada kristal NaCl. F-center diperoleh dengan cara menyinari knstal NaCl dengan radiasi sinar-X. Alat yang digunakan untuk menstimulasi F-center dari kristal NaCl adalah laser He-Ne sedangkan untuk mencatat intensitas PSL adalah Lus meter. Intensitas PSL yang diperoleh dalam setiap tingkat penyinaran oleh sinar-
X, kemudian untuk memudahkan interpretasi dibuat grafik intensitas PSLterhadap tingkat penyinaran sinar-X. Untuk melihat kecendrungan garis pada grafik digunakan kurva fifting least-squares. Dari kurva di analisa tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas PSL dan kemudian disimpulkan pada tingkat penyinaran berapa intensitas PSL maksimum. Hasil penelitian ini menemukan intensitas relatif dari PSL adalah linear terhadap tingkat penyinaran 200k-600k.Untuk tingkat penyinaran yang lebih tinggi ketidaklinearan tidak dapat diabaikan.Tingkat penyinaran dimana intensitas
PSL dari F-center paling besar, belum bisa ditafsirkan, karena perlu dinaikkan tingkat penyinaran selanjutnya.
PENGANTAR
Kegiatan penelitian merupakan bagian dari darma perguruan tinggi, di samping pendidikan dan pengabdian kepada masyarakat. Kegiatan penelitian ini harus dilaksanakan oleh Universitas Negeri Padang yang dikerjakan oleh staf akademikanya ataupun tenaga fungsional laimya dalam rangka meningkatkan mutu pendidikan, melalui peningkatan mutu staf akademik, baik sebagai dosen maupun peneliti. Kegiatan penelitian mendukung pengembangan ilmu serta terapannya. Dalarn ha1 ini, Lembaga Penelitian Universitas Negeri Padang berusaha mendorong dosen untuk melakukan penelitian sebagai bagian yang tidak terpisahkan dari kegiatan mengajarnya, baik yang secara langsung dibiayai oleh dana Universitas Negeri Padang maupun dana dari surnber lain yang relevan atau bekerja sama dengan instansi terkait. Oleh karena itu, peningkatan mutu tenaga akademik peneliti dan hasil penelitiannya dilakukan sesuai dengan tingkatan serta kewenangan akademik peneliti. Kami menyambut gembira usaha yang dilakukan peneliti untuk menjawab berbagai permasalahan pendidikan, baik yang bersifat interaksi berbagai faktor yang mempengaruhi praktek kependidikan, penguasaan materi bidang studi, ataupun proses pengajaran dalam kelas yang salah satunya muncul dalam kajian ini. Hasil penelitian seperti ini jelas menarnbah wawasan dan pemahaman kita tentang proses pendidikan. Walaupun hasil penelitian ini mungkin masih menunjukkan beberapa kelemahan, namun kami yakin hasilnya &pat dipakai sebagai bagian dari upaya peningkatan mutu pendidikan pada umumnya Kami mengharapkan di masa yang akan datang semakin banyak penelitian yang hasilnya dapat langsung diterapkan dalam peningkatan dan pengembangan teori dan praktek kependidikan.
-
H a i l penelitian ini telah ditelaah oleh tim pereviu usul dan laporan penelitian Lembaga Penelitian Univmitas Negeri Padang, yang dilakukan secara "blind reviewing'. Kemudian .untuk tujuan diserninasi, hasil penelitian ini telah diseminarkan yang melibatkan dosenftenaga peneliti Universitas Negeri Padang sesuai dengan fakultas peneliti. Mudahmudahan penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pada umumnya, dan . peningkatari mutu staf akademik Universitas Negeri Padang. ,
. .
..
.
.
.
-,
: - . Pada kesempatan ini kami ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak
yang membantu terlaksananya penelitian ini, terutarna kepada pimpinan lembaga terkait yang menjadi objek penelitian, responden yang menjadi sampel penelitian, tim pereviu Lembaga Penelitian dan dosen senior pada setiap fakultas di lingkun& Universitas Negeri Padang yang menjadi pembah& utarna dalam seminar peneliian. Secara khusus kami menyampaikan terima kasih kepada Rektor Universitas Negeri Padang yang telah berkenan memberi bantuan pendanaan bagi penelitian ini. Kami yakin tanpa dedikasi dan kejasama yang tejalin selarna ini, penelitian ini tidak akan dapat diselesaikan sebagaimana yang diharapkan dan semoga kerjasama yang baik ini akan menjadi lebih baik lagi di masa yang akan datang. Terima kasih.
'
'. -
I
,
. ,
\
.
. .. ...
.
. Prof. Drs. Kumaidi, MA., Ph.D. . ' - NIP 13060523 1 .-
-. -'
DAFTAR IS1
ABSTRAK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
......... .
PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAFTARISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DAFTA!AGAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.....
DAFTARTABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
BAB I
PENDAHLnUAN A. Latar Belakang Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B. Rumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Pembatasan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D. Kegunaan Penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . BAB 11
KGTlAN PUSTAKA
A. Ketidaksempurnaan dalam Kristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B. F-Center dan Faktor yang mempengaruhinya. . . . . . . . . . . . . BAE3 m
METODOLOG1PErnLITLAN A.Sampe1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B. lnstrumentasi Penelitian.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - - . . C. Teknik Pengumpulan Data . . . . . . . . , . . . , . . . . . . . . . . . . . . D. Teknik Analisis Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BAB IV
HASIL PENELITTAN DAN PEMBPLHPcSAN
A. Hasil Penelitian dan Pembahasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN A.Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAFTAR PUSTAKA
hai . 1
Cacat Frenkel dan cacat Schottky ....................4
Gambar 2
Cacat Ketidakmurnian Kimia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . YE,
Gambar 3
Fembentuk,ul Tingkat Elektronik pada k r i s t - a 1 fJaC1..
Gambar 4
F-Center Menurut Model de Boer ...................... 7
Gaabar 5
Pkkanisme Photo Stimulated Lriinescenc:e.
Gambar 6
Rangkaian Alat Untuk Mengukw I n t e n s i t a s d a r i PSL ...9
Ganlbar 7
Hasil Difraksi Laue k r i s t a l NaC1 ...................12
Gmbar 8
Hasil X-RD k r i s t a l NaC1 ............................13
Gambar 9
Grafik I n t e n s i t a s PSL terhadap Tingkat Penyinaran
Gabc
Sinu-X
..G
........... .S
............................................ 15
ha1 . Tabel 1.
Hasil Pengarnatan Intensitas FSL ttrhadap Tingkat Penyinaran sinar-X.......................14
BLABI
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Sebagai persiapan untuk menghadapi abad teknologi yang akan mewarnai abad ke-21, penemuan dan perancangan detebor-detektor baru dari materialmaterial kristal merupakan salah satu peristiwa yang sangat penting. Dewasa ini dalam bidang knstallografi tengah dikembangkan sejenis detektor baru yang dikenal dengan nama pelat bayangan (imaging plate). Detektor tersebut terbuat dari bahan knstal golongan alkali halida. Keunggulan detektor pelat bayangan ialah marnpu merekam bayangan pada suhu yang sangat rendah dan dapat menghasilkan foto tiga dimensi serta dapat ditampilkan di layar komputer. Beberapa pemanfaatan pelat bayangan antara lain dibidang kedokteran pelat bayangan digunakan sebagai pengganti film dalam pengambilan foto Rontgen dirumah sakit (Arnemiya, dkk, 1988). Di bidang struktur bahan, pelat bayangan digunakan untuk merekam pola-pola difraksi yang dihasilkan pada suhu yang sangat rendah dimana detektor-detektor yang biasa tidak dapat merekarnnya (Arnemiya, dkk, 1995). Dari beberapa keunggulan tadi, orang mulai melirik pelat bayangan sebagai detektor masa depan. Bahan dasar dari pelat bayangan ialah knstal garam alkali halida yang dilapisi plastik fleksibel. Bila knstal alkali halida menyerap radiasi sinar-X yang datang padanya, beberapa ion alkali terionisasi dan elektron-elektron akan dibebaskan ke pita konduksi. Elektron-elektron tersebut terperangkap pada suatu lapisan kuasistabel yang disebut F-center yaitu pusat-pusat warna pada knstal disebabkan
adanya
lowongan-lowongan
(Ashroft,l976).
Karena
proses
luminescensi maka kristal tersebut akan benvama. Bila kristal yang telah mengalami F-center disinari dengan cahaya tampak seperti sinar laser He-Ne, maka elektron-elektron yang terperangkap pada Fcenter dibebaskan kembali ke pita konduksi dan kemudian transisi ke pita valensi menjadi ion-ion alkali sambil memancarkan radiasi yang dinamakan '.pl~oro-
srimzilated luminescence fPSL)". Jika sinar-X yang diserap kristal alkali halida tersebut merupakan hasil dari foto Rontgen maupun peristiwa difraksi maka radiasi PSL yang dipancarkan kristal alkali halida akan mengandung seluruh informasi dari sinar-X hasil dari foto Rontgen maupun dari peristiwa difraksi. Untuk mengolah informasi yang dibawa oleh PSL ini maka intensitas dari PSL ini haruslah sebesar mungkin agar mudah dianalisa. Hal ini merupakan bidang penelitian yang terus dikembangkan dalam dunia kristalografi. Penelitianpenelitian yang telah dilakukan pada umurnnya diarahkan dalam merancang suatu alat yang bisa memperkuat intensitas PSL yang keluar dari knstal alkali halida. Adakalanya alat yang dihasilkan tersebut pemasangannya lebih rumit dari pada desain dari pelat bayangan itu sendiri. Oleh karena itu dalam penelitian ini akan dicoba alternatif lain untuk meningkatkan intensitas PSL dari kristal alkali halida yaitu dengan mencoba mengatur tingkat penyinaran dengan sinar-X sewaktu membuat F-centers pada knstal alkali halida. Sebagai sarnpel dari kristal alkali halida digunakan kristal NaCl (Natrium Clorida).
B. Rumusan Masalah Permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas PSL dari
F-center pada kristal NaCI.
2. Pada tingkat penyinaran berapakah diperoleh intensitas PSL dari F-center paling besar.
C. Pembatasan Masalah 1 . Kristal NaCl dapat dibedakan atas kristal tunggal dan kristal Powder (bubuk).
Dalam penelitian ini dibatasi pada 'kristal tunggal.
2. Tingkat penyinaran sinar-X dibatasi pada jumlah foton sinar-X yang masuk ke kristal NaCl persatuan luas.
D. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui pengaruh tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas PSL dari F-center pada kristal NaCI. 2. Mengetahui pada tingkat penyinaran berapa intensitas PSL dari F-center paling besar.
E. Kegunaan Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan beragma antara lain : 1. Memberikan sumbangan pemikiran dalam kemajuan ilmu dan teknologi khususnya dalarn bidang fotografi dan kristalografi.
2. Menggalakkan peneli tian-penelitian murni dalarn bidang fisika 3. Sebagai altematif bagi model pengembangan sliripsi mahasiswa jurusan Fisika
UNP khusuny a di bidang non-kependidkan.
BAB I1
U . J L A N PUSTAKA A. Ketidaksempurnaan dalam Kristal
Dalam keadaan sesungguhnya tidak ada knstal dengan struktur sempurna, didalam lmstal akan ditemukan tempat-tempat dimana tejadi diskontiniutas didalam keberkalaan strukturnya. salah satu diskontiniutas adalah lowonganlowongan yang sebetulnya diisi dengan atom-atom yang membentuk kisi-kisi knstal tersebut. Lowongan-lowongan semacam ini dalam kristal alkali halida menimbulkan adanya tingkat-tingkat energi elektronik yang dapat diamati sebagai s p e h ~ u mabsorbsi. Kristal-kristal alkali halida memperlrhatkan konduktivitas elektrolit pada suhu tinggi, ha1 ini ternyata juga dijumpai dalam kristal-kristal polar lainnya. Frenkel adalah orang yang pertama mengemukakan bahwa konduktivitas dapat terjadi bila ada gerak muatan ketidaksempurnaan dalam kristal yang sempurna (Ashrofi, 1976). Bila kation dan anion karena suatu proses seperti penyinaran, berpindah dari letak mereka yang biasa dalam kisi keposisi sisipan, maka tejadilah lowongan dalam kisi. Ketidak sempurnaan yang terjadi dikenal sebagai cacat Frenkel. Lowongan dapat juga terbentuk secara lain dimana baik kation maupun anion pindah dari posisinya di dalam kristal kesuatu posisi pada lapisan baru pada permukaan knstal. kation dan anion tersebut membentuk lapisan baru pada permukaan kristal. Ketidaksempurnaan yang terjadi seperti ini dikenal sebagai cacat Schottky. Kedua cacat kristal diatas dapat dilihat pada Gambar 1.
Lowongan ion-ion dapat pula tejadi karena adanya ketidakmurnian kimia. Contoh dari ha1 ini dapat ditunjukkan dalam Gambar 2,dimana tergambar suatu kristal polar berdimensi dua, dengan ion-ion yang monoataom
Gambar 2. Cacat ketidakrnurnian kimia
Beberapa kation diganti secara sebarang oleh ion ketidakrnurnian positif yang divalen. Dengan mensubstitusikan kation divalen untuk ion monovalen maka terjadilah muatan yang berlebih didalam kristal. Dengan jumlah muatan listrik tetap netral, maka ion-ion negatif yang berlebihan berkombinasi secara sisipan. Kenetralan muatan listrilc total dapat juga dicapai bila lowongan-lowongan ion positif terbentuk pada kisi. Pada knstal terdapat beberapa macam cacat kisi seperti lowongan dan sisipan. Cacat-cacat kisi ini merubah distribusi muatan listrik dan karena itu juga tingkat-tingkat elektronik disekitar cacat tersebut. Sebagai contoh yang sederhana dapat diambil lowongan ion positif (Na+) pada kisi kristal NaC1. Elektronelektron 3p dari ion yang letaknya berdekatan dengan lowongan-lowongan tersebut tidak terikat kuat sebagaimana biasanya, karena sekarang lowongan ion positif bertindak sebagai
"
muatan"
yang negatif karena itu elektron-elektron
tersebut lebih mudah terionisasi atau tereksitasi dibandingkan dengan elektronelektron 3p dari ion CI- yang normal, yaitu yang tidak berdekatan dengan suatu
lowongan. Dalam suatu skema pita energi electron terluar dari ion-ion C1- y a y tidak normal terletak sedikit diatas batas atas pita valensi. Tingkat-tingkat ini ditandai dengan garis-garis pendek, yang berarti itu hanya merupakan "localized state". Disetiap lowongan ion positif ada enarn garis seperti itu, karena ada enam ion Cl- yang mengelilingi setiap lowongan. Keadaan disekeliling ion C1- dapat + tidak diterangkan dengan cara yang sama. Elektron terluar dari ion ~ a yang normal terletak sedikit dibawah dari batas bawah pita konduksi (Gambar 3).
-
4-
-
4-
-
.
C
-
f
'a
P i t a kon u!rsi
+
-
f
4-
-
C
.-
-
+
-
C
i
F - B U B E
+
-
C
..
f
-
.-
-
-
4-
A
B
A
. I
(a>
Pita valemi .
.-.,'
\,
-.,
,
(b)
Gambar 3. Pembentukan Tingkat Elektronik pada kristal NaCl
B. F-center dan Faktor yang Mempengaruhi F-center adalah pusat warna yang sederhana. Model F-center yang sesuai dengan pengamatan gejala fisis yang sudah diketahui dapat dilihat dalam Gambar 4. Model ini diusulkan oleh de Boer (Kittel, 1996). Dalam model ini gejala-gejala fisis tersebut dihubungkan dengan elektron yang terikat pada lowongan yang mempunyai muatan efektif yang positif. Elektron dari atom alkali yang tidak terikat pada atom mengalami migrasi dalam kristal dan terperangkap pada lowongan tempat ion negatif.
Gambar 4. F-center menurut Model de Boer
Pita absorbsi kristal alkali halida tanpa cacat terletak pada daerah ultra violet. Kebanyakan h s t a l alkali halida tidak berwarna. Apabila ada cacat kisi dalam kristal tersebut, tejadilah localized energy state yang baru, seperti umpamanya pada F-center. Pita absorbsi dari F-center tejadi karena transisi elektron F-center ketingkat eksitasi yang terletak dibawah pita konduksi. F-center dapat diperoleh dengan beberapa cara, salah satunya adalah pendedahan pada radiasi mengion. Radiasi mengion merupakan sumber yang dapat mengenerasikan elektron dan hole bebas didalam kristal. Radiasi mengion berbentuk foton mempunyai energi sekitar 10 eV, sinar-X lunak disekitar 10 KeV sampai dengan 60 KeV dan sinar gamma mempunyai energi disekitar 1,25 MeV. Surnber sinar-X mempunyai spektrum energi yang lebar, koefisien absorbsi foton sangat tergantung pada energi foton tersebut. Tumbukan yang tejadi secara langsung dapat menyisipkan ion dari tempatnya semula. Lowongan inilah yang dapat berintegrasi dengan eksiton seperti yang dijelaskan sebelumnya. Kristal alkali halida yang mempunyai F-center yang didapat dengan cara ini akan benvarna tergantung dari jenis kristalnya. Warna yang tejadi pada kristal disebabkan oleh proses luminesensi. Warna adalah sebanding dengan jumlah lowongan yang ditimbulkan oleh sinar-X, dari warna dapat diamati bahwa
intensitas berkurang secara eksponensial terhadap jarak dari permukaan kristal. Jadi dapat disimpulkan bahwa jumlah lowongan yang tejadi merupakan fungsi eksponensial dari jarak terhadap pennukaan kristal. Pendedahan kristal alkali halida terhadap radiasi mengion menghasilkan lebih dari satu pusat wama. Ketika kristal alkali menyerap energi sinar-X, maka kristal dapat menyimpan fraksi energi dalam bentuk pusat-pusat warna. Bila kemudian kristal disinari dengan cahaya tampak, maka akan dipancarkan radiasi yang dikenal sebagai "photo-stimulatied luminescence (PSL)". Mekanisme dari PSL dapat diterangkan dengan bantuan diagram tingkat energi yang diperlihatkan pada Gambar 5. C
Pompa
i
-Kristal
Pusat Lurninesensi
Gambar 5. Mekanisme photostimulatied luminescence (PSL) (Kuroiwa,dkk, 1995) Ketika pelat bayangan menyerap radiasi sinar-X yang datang padanya, beberapa dari ion pindah dari letak kisi periodik dan elektron-elektron yang dibebaskan ke pita konduksi terperangkap pada lapisan kuasistabel dari F-centers (sejenis pusat wama) yang disebabkan kekosongan ion-ion tadi . Dengan melakukan penyinaran dengan cahaya tampak (sinar laser He-Ne), elektron-elektron yang terperangkap pada F-centers dibebaskan dari pita konduksi dan kemudian tereksitasi kepita valensi sambil memancarkan radiasi PSL. Radiasi PSL ini dipancarkan sebagai sebagai konsekuensi dari transisi elektron dari pita konduksi ke pita valensi. Bayangan sisa (residual) dapat dihapus dengan cara menyinari ulang pelat bayangan dengan cahaya tampak dosis besar.
BAB ILI
METODE PENELITL48
A. Sampel
Sampel yang digunakan pada penelitian ini ialah kristal tunggal NaCl (Natrium Clorida) benvarna bening. Ukuran kristal adalah 25x4 mm dan dipesan di Belanda.
B. Instrumentasi Penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1. Unit sinar-X yang terdiri dari: a). Pesawat sinar-X
b). Transformator 2. Unit laser He-Ne 0,5 mW
3. Power Supplay
4. Lux meter 5. Jangka Sorong Alat yang dipakai mengukur intensitas PSL adalah hasil gabungan antara Power Suplay, Unit laser He-Ne dengan luxrneter seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6 PLN
~ristal
-
Power supply
-
Laser He Ne
-
Garnbar 6. Rangkaian alat untuk mengukur Intensitas dari PSL
Laser He-Ne dihubungkan dengan Power-Supplay untuk mendapatkan penyinaran yang stabil. Kemudian sinar-laser yang merupakan cahaya tampak ditembakkan pada kristal NaCl yang telah disinari dengan sinar-X. Akibatnya kristal akan memancarkan radiasi PSL yang intensitasnya diukur dengan bantuan Lux meter
C. Teknik Pengumpulan Data
Adapun langkah-langkah dalam pengumpulan data penelitian adalah sebagai berikut : 1. Mencek Kristal NaCl apakah kristal tunggal atau bukan dengan
menggunakan Difraksi Laue. Tni perlu dilakukan untuk memilih teknik pengambilan data selanjutnya, karena untuk kedua jenis knstal (tunggal atau powder) akan berbeda teknik pengambilan datanya. 2. Membuat F-center pada kristal NaCl. Dalam penelitian ini, F-centers
didapat dengan meradiasikan kristal tunggal NaCl dengan sinar-X yang tersedia dilaboratorium Fisika UNP Padang. Untuk menjamin agar tegangan pada unit sinar-X berharga stabil maka digunakan transformator yang langsung dihubungkan ketegangan PLN. Untuk mendapatkan ketebalan rata-rata dan luas permukaan dari kristal tunggal NaCl digunakan micrometer sekrup dengan ketelitian 0,05 mm. Sesuai dengan tujuan penelitian yang menyelidiki pengaruh tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas PSL yang dipancarkan oleh kristal alkali halida, maka penyinaran dengan sinar-X diatur sesuai dengan tingkat penyinaran yang diingini. Untuk dapat menghasilkan F-center kita harus tahu dahulu berapa intensitas minimum sinar-X yang dapat membuat cacat knstal dengan cara menyinari kristal dengan sinar-X sampai dapat diamati intensitas puncak hamburan 3. Pengukuran Intensitas PSL dari kristal alkali halida. Kristal alkali halida
yang sudah terbentuk F-centers didalamnya (ditandai dengan terjadinya pewarnaan kristal tsb), bila kemudian disinari dengan cahaya tampak Laser He-Ne, maka akan dipancarkan radiasi yang dikenal sebagai "photostimulatied luminescence (PSL)". Intensitas PSL ini diukur dengan bantuan Lux meter. r-
'
I.
Ti.'
!
1'.
i
[ ! I
..
.,-
'
L..:.. -
-
4. Penghapusan kembali F-centers yang ada didalam kristal alkali halida
dengan cara menqinari kristal tersebut dengan cahaya tampak dosis tinggi dan knstal NaCl bisa dipergunakan kembali. 5. Mengulangi langkah (2) yaitu pembuatan F-centers dengan meningkatkan taraf penyinaran dengan sinar-X kemudian disinari dengan cahaya tampak laser He-Ne dan mengukur intensitas PSL yang dipancarkan knstal alkali halida.
6. Mengulangi langkah (4) dan ( 5 ) , sampai 5 kali sehingga didapatkan taraf penyinaran
dengan sinar-X dan men,oukur
intensitas PSL yang
dipancarkan setelah disinari dengan cahaya tampak.
D. Teknik Analisis Data Intensitas PSL yang diperoleh dalam setiap tingkat penyinaran oleh sinar-
X, kemudian supaya mudah diinterpretasi data-data ditabelkan. Kemudian berdasarkan tabel dibuat grafik intensitas PSLterhadap tingkat penyinaran sinar-
X. Untuk melihat kecendrungan garis pada grafik digunakan kurva fifting leastsquares. Dari kurva di analisa tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas PSL dan kemudian dicari pada tingkat penyinaran berapa intensitas PSL maksimum.
I. IFssil y:mg ciidnp3tl
y n g bcrber;t?k soh.1 h111atxn itu dipnstilcnn snmplc addab I r i s h 1 h.mggal (lidlau po!y krishl '(pov;dcr)
&XI
bcrbcnluk ciriciri prdih szjn dm spotl;j.;i
~ksnI.~er.l?e!ihkbola pecs11 k e t ~ ~ u t l i aprisat i ~ spokn~nrsbias leblh d x i satu
Kzsitrrjjulaup NC! 3daldi hiistal nu!gg:J.
Ganiissr 7 . IIasil d i h k s i Lnuc krishl NnCl Rondisi I'engambilan 30 n;\, 40 KITselan~n4 menit. J ardc stunber kekrist;d 4 cln (Ian Sulr~bet.Cu K~Y. ---
.-
- ---
.
.. . --
2. Untuk mernbuat F-Centers perlu diketahui intensitas minuman pancaran sinar-X,
karena untuk sampel satu dengan yang lain intensitas
mini mumnya berbeda. Secara eksperiment intensi tas minimum bisa diketahui dari grafik hasil X-RD (X-Ray Difraction) yang hasilnya dilihat pada gambar
3
. -
-
.
... . . ,
.,
,..,
.
, : .' - ., . . . . t.
.c*:'
r . ,
_ _ I
-*--
.
.
I.
, '
. . .
Karena jenis X-RD nya menggunakan pencacah Geiger Counter maka intensitas dihitung sebanding densan intensitas awal (tergantung dari tegangan dan arus yang di supplay oleh mesin pembangkit X-Ray) 10 dan lama penyinaran. Dan digrafik dibaca sebagai
counts's (cacahan
partikevdetik). Pada permulaan X-RD, NaCl ditembak pada jarak 4 cm dengan arus 20
MA dan tegangan 40 KV selama 4 menit, ternyata tidak cukup kuat untuk menernbus kristal sehingga tidak diperoleh puncak-puncak seperti gambar 5. kemudian penyinaran htingkatkan lagi dengan arus 50 rnA dan tegagan 40 KV selama 5 menit, baru bisa diamati puncak-puncak tersebut. Intensitas puncak alam semahn tinggi jika kristal di expose semakin lama, atau semakin besar Io. Jadi kesimpulannya dalam mengamati pengaruh tingkat penyinaran sinar-X terhadap intensitas PSL, kita bisa memulai pembuatan F-Centers dengan menembak kristal dengan harga intensitas yang terdapat dalam grafik. Mulai dari 40k, 160k, 360k, 640k, lOOOk dimana setiap tingkat penyinaran tersebut dilakukan pengambilan data intensitas PSL yang diperoleh dengan menembak knstal dengan sinar tampak (laser He-Ne) Hasil pengukuran data intensitas PSL pada setiap tingkat penyinaran sinar-X dapat dilihat pada tabel 1 berikut : Tabel 1. Hasil pengukuran intensitas PSL pada setiap tingkat penyinaran Tingkat penyinaran
Intensitas
40 K
36,5 K
160 -K
175 K
360 K
392 K
640 K
697 K
1000 K
890 K
Dan secara grafik dapat dilihat seperti gambar
9
berikut ini.
Gambar 9. Grafik intensitas terhadap tingl
Dari 'graiik bisa kita tentukan intensitas relatif dari PSI adalah linear terhadap tingkat penyinaran sinar-X. pada tingkat penyinaran yang lebih tinggi yaitu pada harga intensitas 600K .ketidak linearan tidak dapat diabaikan.
D i1
kspsi.ilileil cispat clisitlpulh~i:
1. Irdznsitas rdati f dari PSL add,& linear terhadap ti115kaiperyinaran 2Gt~k-
6OOk. 2. Untuk tingkrit pecyjnxan ymg letrih ti%%
kctidsk-li~emmtidak dapat
di 33aikm. 3. Tingkat peeinaran dimam inkn5itas FSL dari F-ctrttcr paling besar, bcfurn
biss 15tafsirkan, kartna per!u di~laikmtingliat peqimran sel a n j u w .
Samn :
1.
Tjntuk mcngctahti tingkat perqinarsn dimam inkmitas PSL. dari F-ccntcr
y aling be sar di saran43n dm! n~nmlbahti!%ht penyi mran dari sinx-X
2.
Untuk mempzroleh hasil ying valid disarankan data diarhil ~u-ihlk2 stmber simr-X y i h i CUKE dan MoRF.
-4rnm$a? 'f., S a t c ~ Y? . ? ?~I&II~-I~!: T.. Ch3;~?:: J., V:di&q;:zhi* K., a d biivar3, Y., (1953), A Stornst: Phosphor Detcktor @nagkg Phtz) and its ~ G l i c d o nto Ditbction Studies Using Synchrotnn Kadiati~n_C u r r a t Chemistry, 147, hd 121-143 Amemi.ja, Y., md hTi.jn_haa, J.. 03SS), h g k g Pldc ~umlnatesmmy Fidds. N s h ~ n336, , hd 89 90,
-
Amem@% Y.,M~tsus!?itxT., N&%FA's,A., Satow, Y., h33h3ra, and [email protected], (1988). Desigti and Perfomlance 0 f An b - q i n g Plate System for X - R ~ J Difmcticjn Study. Nuclex Instnunalts and Methods UI Physics Research, A266, hd. 645 -653.
Ashroft, N.W., and Mm~lin,N, D., (1976), S olid State Physics, S m d e s C olle<e, Phifsdeip hia. GeAd, C.F., and Whedqr, P.O., 1994, Applied Nurnerkd -A!ldysis, AddisonWcslcy Publishing Company, New York.
Kittzl, C., 1996, Introduction to SoEd Stak Physics, John \Vilcy & Sons, Ncw
Yo rk. Kuroiwa. Y., Tamura, 1. Ohe, F.. Jidaisho, H.. Akiyatna, K.. and Noda. Y.. (1995). Development of a Low-Temperature X-ray D i k t o m z t e r with a Weisenberg Camera utilizing an Imaging Phte. J. Appli.Cryst.2S, h d 3 4 1 346.
