Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Gambar 3.1 Diagram alir penelitian"

Leony Shinta Halim
7 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Dagram Alr Peneltan Materal Amorph Magnetk (Fe 73 Al 5 Ga 2 P 8 C 5 B 4 S 3 ) Ekspermen DfraksNeutron (I vs 2theta) Smulas Insalsas atom secara random Fungs struktur, F(Q) Perhtungan fungs dstrbus pasangan parsal g(r) Transformas Fourer + panang hamburan Fungs Dstrbus Pasangan Total G(r) Perhtungan fungs dstrbus pasangan total G(r) Optmas dengan algortma Evolus Dfferensal Struktur materal amorph: - arak antar atom/ tetangga terdekat - blangan koordnas Gambar 3.1 Dagram alr peneltan 24 Unverstas Indonesa

2 25 Peneltan kal n dklasfkaskan dalam 2 metode, yatu ekspermen serta smulas pemrograman. Ekspermen dgunakan untuk mendapatkan data yang akan danalsa, berupa penampang lntang hamburan, yang kemudan dreduks hngga dperoleh fungs dstrbus pasangan total hasl ekspermen. Sementara tu, smulas dgunakan untuk memodelkan struktur atom pada materal amorph tersebut, yang kemudan dgunakan untuk menghtung fungs dstrbus pasangan smulas. Algortma evolus dfferensal, yang merupakan algortma yang menru prnsp dasar evolus bologs untuk menyelesakan problem optmas global, dgunakan untuk mencar konfguras atom permodelan yang mendekat dengan struktur atom yang sesungguhnya dengan cara menghtung selsh antara fungs dstrbus pasangan ekspermen dengan smulas melalu metode kuadrat terkecl (least square). Hasl selsh yang kecl dharapkan akan memberkan model struktur atom yang mendekat dengan struktur atom materal tersebut. 3.2 Metode Ekspermen Sampel yang damat merupakan materal amorph soft magnetc Fe 73 Al 5 Ga 2 P 8 C 5 B 4 S 3 berbentuk pta, yang dbentuk d Ins. of Sold State Physcs Techncal, Unversty of Venna, Austra. Pembuatan pta tersebut dlakukan dengan menggunakan metode melt-spnnng dalam sebuah tabung yang kemudan ds dengan gas argon. Materal alloy kemudan dlebur dalam wadah pelebur yang terbuat dar quartz yang memlk lubang neks mm. Tekanan neks yang dgunakan adalah 5 Ps. Preparas dengan metode n menghaslkan pta alloy Fe 73 Al 5 Ga 2 P 8 C 5 B 4 S 3 dengan lebar rata-rata 5mm, dan tebal rata-rata 40 μm (Mustan, 2004). Dfraks neutron dlakukan dengan menggunakan Trple Axs Spectrometer (TAS) yang terdapat d Neutron Scatterng Laboratory (NSL), BATAN, Kawasan Puspptek, Serpong. Namun karena snyal sampel yang terlalu kecl serta snyal background TAS yang cukup tngg maka pengamblan data dulang dengan menggunakan Hgh Resoluton Powder Dffracton (HRPD) yang memlk snyal background lebh rendah dbandngkan TAS. HRPD n bertempat d lokas yang Unverstas Indonesa

$3. Hgh Resoluton Powder Dffracton (HRPD) Sumber: http://centrn.net.$

3 26 sama dengan TAS. Adapun alat TAS dan HRPD dperlhatkan oleh gambar 3.2 dan 3.3. Gambar 3.2 Trple Axs Spectrometer (TAS) Sumber: Gambar 3.3. Hgh Resoluton Powder Dffracton (HRPD) Sumber: Sampel dletakkan berdr/ tegak lurus dengan arah vektor hamburan sepert terlhat pada gambar 3.4. Panang gelombang neutron sumber yang dgunakan sebesar 1,822 Å. Data mentah hasl dfraks kemudan dkoreks untuk menghlangkan pengaruh background, hamburan Compton, serta absorps oleh sampel. Unverstas Indonesa

27 Gambar 3.4 Poss sampel pada saat pengamblan data Data yang telah dkoreks lalu dnormalsas sesua persamaan F( Q) I coh (3.1) agar dperoleh fungs struktur, F(Q).

4 27 Gambar 3.4 Poss sampel pada saat pengamblan data Data yang telah dkoreks lalu dnormalsas sesua persamaan F( Q) I coh (3.1) agar dperoleh fungs struktur, F(Q). Q merupakan nla dar vector hamburan, dmana untuk kasus hamburan elastk bernla Q 4 sn / dengan 2 adalah sudut hamburan, serta λ adalah panang gelombang neutron yang dgunakan. Adapun fungs dstrbus pasangan ekspermen dperoleh melalu transformas Fourer snus yatu 1 2 sn( Qr) G( r) 4 Q F( Q) dq (3.2) (2 ) 3 Qr 0 0 n 1 c b Dasar Pemrograman (Smulas) Insalsas Atom Sampel dalam hal n dmodelkan dalam bentuk bola. Jar-ar bola model n ddapat dar data fungs dstrbus pasangan hasl ekspermen. Msalkan selsh dar dua data arak yang berurutan adalah dr, dan arak terauh dalam data adalah r max, ar-ar bola sampel adalah r max +dr. Rumus n dplh dengan asums data dskrt arak dalam ekspermen ddapat dengan pembulatan ke bawah. Unverstas Indonesa

5 28 Proses nsalsas atom dlakukan secara random dalam suatu bola model. Hal tersebut dlakukan untuk memodelkan dstrbus atom pada materal amorph, dengan asums atom-atom dalam materal tersebut terdstrbus secara unform. Oleh karena tu, sebaga konfguras awal, atom-atom tersebut harus teracak dan terdstrbus secara unform dalam ruang 3 dmens (koordnat bola) sesua persamaan s 4R cos / 3 (3.3) Sehngga dperoleh parameter random yang perlu dlakukan untuk membentuk konfguras awal atom, yatu r (3/ 4 )(rand( s)) 1/ 3 arccos[rand(2)-1] rand(2 ) (3.4) dengan rand(x) merupakan blangan acak yang bernla antara 0 sampa x. Kemudan poss atom yang terbentuk dapat dnyatakan dalam koordnat kartesan, dengan menggunakan hubungan: x r sn cos y r cos cos (3.5) z r cos Selan tu, dengan menggunakan persamaan (3.5), dapat dperoleh besar arak antara atom acuan dengan atom tetangga sebaga berkut R 2 r r 2 2r r [sn sn cos( ) cos cos ] (3.6) Perhtungan Fungs Dstrbus Pasangan Perhtungan fungs dstrbus pasangan smulas dawal dengan menghtung fungs dstrbus pasangan parsal sesua persamaan (2.45). Setelah tu, dengan Unverstas Indonesa

6 29 menumlahkan seluruh pasangan ens atom yang terdapat dalam sampel, serta dengan menambahkan besaran panang hamburan (scatterng length) sesua persamaan (2.53), maka akan dperoleh fungs dstrbus pasangan total yang akan dgunakan untuk proses optmas yang akan delaskan berkutnya. Beberapa pendekatan dlakukan untuk mempermudah serta mempercepat proses perhtungan fungs dstrbus pasangan parsal, pertama, atom dmsalkan sebaga ttk. Hal tersebut dlakukan dengan anggapan bahwa neutron dhamburkan oleh gaya nt sepert dsebutkan pada bab 2. Jar-ar atom akan dperhtungkan pada saat menghtung fungs dstrbus pasangan total, yang akan dwakl oleh besaran panang hamburan (scatterng length). Kedua, atom tetangga (neghborng atoms) yang akan dkutkan dalam perhtungan fungs dstrbus pasangan parsal adalah atom yang hanya berada pada arak yang lebh kecl atau sama dengan ar -ar bola model. Dengan pembatasan tersebut, maka perlu dlakukan koreks perhtungan umlah atom tetangga. Gambar 3.5 Geometr koreks perhtungan atom tetangga Msalkan nt atom yang sedang menad pusat dalam perhtungan fungs dstrbus pasangan berada pada arak d dar pusat bola model (Gambar 3.5). Maka akan terdapat kekurangan umlah atom yang terhtung pada arak antara r dan r + dr dengan umlah atom yang seharusnya berada pada arak r dan r + dr (untuk volume Unverstas Indonesa

7 30 model tdak terbatas), atau dengan kata lan, terad kehlangan umlah atom tetangga. Untuk mengatas hal tersebut, proses nsalsas atom yang dsebutkan pada bagan sebelumnya dlakukan dengan cara mengacak koordnat atom dalam bola yang berar-ar 2R, namun atom acuan yang dgunakan tetap berada dalam bola berarar R. Dengan pendekatan n, maka atom-atom tetangga dapat terhtung dengan seharusnya, namun d ss lan, pendekatan n menyebabkan terdapat perbedaan umlah atom acuan dengan umlah atom yang dacak sebaga konfguras awal, sebab atom acuan yang dgunakan hanya yang berada pada arak R dar pusat bola model. Oleh karena tu, akan terdapat perbandngan umlah atom acuan denga n umlah atom keseluruhan sebaga berkut V1 : V2 R : (2R) 1: (3.6) atau dengan kata lan, umlah atom acuan hanya akan berumlah 1/8 kal dar umlah atom keseluruhan Proses Optmas dengan Algortma Evolus Dfferensal (Dfferental Evoluton) Evolus dferensal (dfferental evoluton) merupakan salah satu algortma optmas global yang berbass evolus, sepert telah delaskan pada bagan 2.5. Algortma n dperkenalkan oleh Prce dan Storn pada tahun Dasar pemkran dar algortma n adalah menganggap ndvdu sebaga vektor, modfkas ndvdu pada mutas dan rekombnas dlakukan dengan operas penumlahan dan pengurangan vektor. Optmas yang dkerakan dengan evolus dferensal adalah mnmalsas. Pada peneltan kal n, penuls menggunakan kode sumber algortma evolus dfferensal yang dbuat oleh Oll Nemtalo dan Magnus Jonsson (O. Nemtalo & M. Jonsson, 2006). Indvdu pada kasus kal n adalah poss-poss atom yang pada awalnya dbuat secara acak, yang kemudan mengalam proses evolus sepert telah dsebutkan pada bagan 2.5, sehngga dperoleh ndvdu terbak (poss atom) yang akan memnmalkan fungs obektf. Fungs obektf yang dmaksud adalah selsh Unverstas Indonesa

8 31 antara fungs dstrbus pasangan ekspermen dengan smulas, sehngga dharapkan semakn kecl selsh antara keduanya maka konfguras atom permodelan yang dperoleh semakn mendekat konfguras atom sebenarnya (sampel). Adapun untuk mencar selsh antara fungs dstrbus pasangan ekspermen dengan smulas dgunakan metode kuadrat terkecl (least square) yang dapat dnyatakan dengan f ng r0 ( G( r) G( r) (3.7) dengan ng merupakan umlah data fungs dstrbus pasangan ekspermen, G(r) exp merupakan fungs dstrbus pasangan ekspermen serta G(r) ft adalah fungs dstrbus pasangan optmas. exp ft ) 2 Unverstas Indonesa

dokumen-dokumen yang mirip

PENENTUAN DENSITAS PERMUKAAN

PENENTUAN DENSITAS PERMUKAAN Pada koreks topograf ada satu nla yang belum dketahu nlanya yatu denstas batuan permukaan (rapat massa batuan dekat permukaan). Rapat massa batuan dekat permukaan dapat dtentukan