Experiment of x Ray FINAL

7/21/2019 Experiment of x Ray FINAL

1/5

MODUL PRAKTIKUM FISIKA MODERN

DIFRAKSI SINAR X

III-1

A. TUJUAN PERCOBAAN

1.

Mempelajari karakteristik radiasi sinar-x

2.

Mempelajari pengaruh tegangan terhadap intensitas sinar x terdifraksi

3. Mempelajari sifat difraksi sinar-x pada kristal

4. Menentukan parameter kisi kristal padatan (KBr)

B. TEORI DASAR

Ditemukan oleh Wilhelm Roentgen (1895), radiasi sinar-x dihasilkan

saat elektron penembak yang bergerak dipercepat menumbuk permukaan

suatu bahan padat (logam). Semakin cepat gerak elektron, semakin besar

sinar-x yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah elektron, semakin besar

intensitas sinar x.

Jika sebuah elektron bebas bergerak dipercepat sehingga mampu

menerobos suatu atom hingga menumbuk elektron pada kulit terdalam

hingga keluar. Karena adanya kekosongan pada kulit terdalam, maka untuk

mempertahankan keadaan stabil, elektron terluar akan mengisi kekosongan

pada kulit atom terdalam sambil memancarkan gelombang sinar-x.

Gambar 1 (a) Sebuah elektron penembak menumbuk elektron dalam hingga

keluar; (b) elektron terluar mengisi kekosongan sambil memancarkan sinar-

x.

Menurut teori elektromagnetik, sinar-x juga dapat dihasilkan melalui

peristiwa pengereman elektron yang dipercepat yang disebut peristiwa

Bremsstrahlung.

Sinar-x memiliki daya tembus yang cukup besar dan panjang

gelombangnya berorde 10-10m yang bersesuaian dengan ukuran kisi kristal.

Karena itu sinar-x dapat digunakan untuk menganalisis struktur kristal

+ +

Sinar-XElektron

penembak

(a) (b)


2/5


DIFRAKSI SINAR X

III-2

bahan padatan melalui peristiwa difraksi. Peristiwa difraksi sinar x pada

kristal padatan dinyatakan dengan persamaan Bragg (1913):

(1)

dengan adalah jarak antar bidang kristal, adalah sudut difraksi, adalah panjang gelombang dan n = 1, 2, 3

Gambar 2 Diagram sinar x datang dan terdifraksi oleh atom-atom kristal

Jarak antar bidang kristal sejajar yang berdekatan merupakan fungsi dari indeks

Miller (hkl) dan tetapan kisi (a). Untuk struktur kristal kubus dapat ditulis:

(2)

Setiap senyawa padatan memiliki struktur kristal tertentu yang khas yang dapatditunjukan oleh puncak-puncal intensitas sinar x terdifraksi pada sudut difraksi

seperti yang ditunjukan oleh Gambar 3 untuk kristal KBr.

dhkl

Sinar x terdifraksi

Sinar x datang

atom kristal


3/5


DIFRAKSI SINAR X

III-3

Gambar 3 Spektrum sinar x (Cu) terdifraksi pada kristal KBr

Dari persamaan (1) dan (2) dapat diperoleh hubungan sbb:

()

(3)

Dengan ( ). Jika s diketahui maka nilai h, k, l akan diperoleh.Struktur kristal berbeda akan menunjukan kumpulan nilai s yang berbeda pula.

Untuk struktur kristal sistem kubus nilai kumpulan s yang ditunjukan adalah sbb:

Kubus sederhana : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10

Kubus pusat badan (bcc) : 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14

Kubus pusat muka (fcc) : 3, 4, 8, 11, 12, 16

C. TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan dan gambarkan mekanisme terbentuknya sinar x oleh atom Co

pada tabung sinar x.

2. Jelaskan mekanisme terbentuknya sinar x karakteristik dan sinar x

kontinyu. Apa perbedaanya?

3. Turunkan dan jelaskan arti fisika persamaan difraksi Bragg pada kristal.


4/5


DIFRAKSI SINAR X

III-4

4.

Tulis dan jelaskan apa yang dimaksud dengan kristal, struktur kristal,

bidang kristal, jarak antar kristal, sel satuan, kisi Bravais, indeks Miller

dan tetapan kisi kristal.

5. Tentukan hubungan panjang gelombang, indeks miller dan parameter

kisi

D. PERALATAN DAN LANGKAH PERCOBAAN

Gambar 4 Satu set peralatan difraksi sinar x

Peralatan yang diperlukan pada percobaan ini adalah

1. Satu set peralatan difraksi sinar x

2. Sumber tegangan

3. Sampel Kbr

Langkah-langkah percobaan adalah sebagai berikut:

1.

Susun dan siapkan peralatan difraksi sinar x dengan posisi sumber sinarx, sampel dan detektor adalah sejajar ( = 0).

2. Atur besar tegangan 15 kV

3. Catat besar intensitas sinar x terdifraksi terhadap sudut 2mulai dari 00

hingga 900, dengan waktu cacah 10s

4. Ulangi percobaan untuk tegangan 20kV dan 30 kV.


5/5


DIFRAKSI SINAR X

III-5

E. TUGAS AKHIR

1.

Gambarkan grafik hubungan intensitas sinar x terdifraksi dengan sudut

2 untuk tegangan 15, 20 dan 30 kV. Bagaimana hubungan antara

tegangan dengan intensitas sinar x terdifraksi?

2. Hitung s untuk tiap-tiap puncak intensitas dari spektrum sinar x

terdifraksi dan tentukan struktur kristal sampel KBr. Buat grafik

hubungan sin2 vs s kemudian tentukan tetapan kisi kristal dan jarak

antar bidang kristal. Bandingkan dengan literatur.

3. Gambarkan bidang-bidang kristal yang diperoleh di dalam sel

satuannya. Jelaskan kerapatan bidang Kristal tersebut dengan merujuk

pada besar intensitas yang ditunjukan.

4.

Tentukan nilai parameter kisi kristal KBr.5.

Bandingkan intensitas sinar x yang berasal dari tabung sinar x dengan

intensitas sinar x terdifraksi oleh kristal KBr. Beri penjelasan.

F. DAFTAR PUSTAKA

1. Cullity, B.D. (1978). Elements of x-ray diffraction, 2nded. New York:

Addison Wesley.

2. Phywe manual catalogue. Characteristic x-ray of copper. LEP 5.4.01

3. Phywe manual catalogue. Characteristic x-ray and Bragg scattering with

higher order. LEP 5.4.01

4.

Raymond A. Serway, Clement J. Moses and Curt A Moyer. (2005).

Modern Physics, 3 rd edition, Belmont: Thomson Learning, Inc.

5. Arthur Beiser. (1995). Concept of Modern Physics, 5th edition, New

York: McGraw Hill.

Documents

Experiment of x Ray FINAL