EVALUASI KETIDAKPASTIAN MOMEN MAGNETIK MAGNET NdFeB MENGGUNAKAN METODE SUSCEPTOMETER

Transkripsi

1 Evaluasi Moen Magnetik Magnet Nde Menggunakan Metode Susceptoeter EVLUSI KETIDKPSTIN MOMEN MGNETIK MGNET Nde MENGGUNKN METODE SUSEPTOMETER STRK Nur Tjahyo Eka D. Pusat Penelitian KIM - LIPI Kawasan Puspiptek, Serpong 1531, Tangerang Selatan e-ail: nc_eka@ki.lipi.go.id EVLUSI KETIDKPSTIN MOMEN MGNETIK MGNET Nde MENGGUNKN METODE SUSEPTOMETER. Dala pengukuran susceptiility agnetik dan agnet peranen pada anak tiangan, nilai oen agnetik pada agnet sangat penting diketahui dengan enar karena gaya agnetikyang tiul sangat tergantung dengan interaksi antar dua oen agnet terseut. Pada akalah ini akan dijelaskan etode pengukuran dan evaluasi ketidakpastian oen agnetik 3 uah agnet Nde yang terdapat pada peralatan susceptoeter. Dari perhitungan diketahui ahwa esarnya nilai oen agnetic 1S, 1S dan 1S asing-asing adalah,89 77,,9 5 dan, Sedangkan nilai ketidakpastian pengukuran oen agnetic adalah seesar,7 untuk agnet 1S dan 1S dan,1 untuk agnet 1S. Suer ketidakpastian teresar diperoleh dari gaya agnetinteraksi yang tiul antar agnet. Kata kunci: Susceptiility agnetik, Magnet peranen, Moen agnetik, Evaluasi ketidakpastian STRT UNERTINTY EVLUTION O MGNETI MOMENT O Nde agnet with SUSEPTOMETER METHOD. In the easureent of agnetic susceptiility and peranent agnet on weight, the value of the agnetic oent of the agnet is very iportant to know correctly ecause the agnetic force that arises depends on the interaction etween the agnetic oent of each other. In this paper will explain the ethod and uncertainty evaluation of agnetic oent for 3 pieces of Nde agnet that eedded with susceptoeter device. ro the calculation are known that the value of agnetic oent 1S, 1S and 1S are.89 77,.9 5 and The uncertainty value for agnetic oent easureent are.7 for 1S and 1S agnet and.1 for 1S agnet. The source of the iggest uncertainty coes fro agnetic force interaction etween two agnets. Keywords: Magnetic susceptiility, Peranent agnet, Moent agnetic, Uncertainty evaluation PENDHULUN Seagai Leaga Metrologi Nasional yang diakui peerintah elalui Keppres No. 79 Tahun 1, Puslit KIM LIPI eiliki tugas untuk eelihara standar assa elalui pengukuran yang enar dan enjaga ketertelusuran ke laoratoriu kalirasi yang ada di Indonesia. egitu pentingnya peran Puslit KIM LIPI aka diutuhkan seuah pengukuran presisi tinggi untuk enjain nilai hasil pengukuran enar, akurat dan terpercaya. aktor penting yang eerikan pengaruh pada pengukuran assa standar adalah kondisi lingkungan kalirasi seperti densitas udara dan sifat keagnetan. aktor-faktor yang erpengaruh pada pengukuran terseut harus dikontrol atau dipertiangkan dala perhitungan ketidakpastian. Menurut dokuen rekoendasi yang diteritkan oleh Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML), sifat agnetik anak tiangan aat penting ditentukan seelu elakukan proses kalirasi standar assa agar pengaruh interaksi agnet dapat diaaikan [1]. Hal ini dikarenakan gaya agnet dapat eningkat akiat interaksi antara assa standar dengan koparator assa yang digunakan [-3]. asilitas untuk engevaluasi efek agnet pada anak tiangan telah terangun di Puslit KIM LIPI yakni enggunakan peralatan susceptoeter Sartorius dan Gausseter. Sifat agnet anak tiangan yang diukur enggunakan peralatan ini adalah sifat susceptiility agnetik dan agnet peranen [-5]. Terdapat eerapa faktor penting yang eerikan pengaruh dala pengukuran susceptiilitas agnetik anak tiangan seperti faktor koreksi geoetri anak tiangan (I a, ), koponen vertikal edan agnetik 137

2 Prosiding Perteuan Iliah Ilu Pengetahuan dan Teknologi ahan 1 Serpong, 3 Oktoer 1 ISSN ( ez ) pada peralatan susceptoeter dan esarnya oen agnetik ( d ) pada agnet yang digunakan [6-7]. Pada akalah ini akan dijelaskan cara engevaluasi koponen ketidakpastian oen agnetik pada tiga uah agnet Nde yang terdapat pada peralatan susceptoeter. TEORI Moen agnetic agnet Nde telah diukur dengan etode yang digaarkan pada paper seelunya enggunakan 3 uah agnet dengan spesifikasi yang saa [8]. Gaya interaksi agnetic yang tiul diantara ketiga agnet terseut keudian diukur oleh susceptoeter dan dinyatakan dala Persaaan (1). 6 ( Z ' L / )... (1) Diana: = Gaya interaksi antara agnet dan = Moen agnet = Moen agnet ' ( Z / ) = Jarak antara pusat agnet L Gaya interaksi yang tiul dari agnet - dan -. Dengan enggunakan pendekatan secara siultan untuk ketiga persaaan interaksi di atas, aka keudian dapat ditentukan nilai oen agnet, dan yang dinyatakan dala Persaaan (), Persaaan (3) dan Persaaan (). 1/. ' / Z L 6... ()... (3) Z' L / 6... () Dari Persaaan (), Persaaan (3) dan Persaaan () diketahui ahwa suer-suer ketidakpastian pengukuran oen agnet sangat ergantung pada gaya interaksi antar agnet, oen agnetic agnet, gravitasi ui dan jarak antara uah agnet. METODE PERON Pengukuran oen agnetik dilakukan dengan cara eandingkan antara satu agnet dengan agnet yang lainnya. Seelu dan sesudah pengailan data dilakukan pencatatan suhu, keleaan dan tekanan dengan peralatan yang terdapat di dala ruang kalirasi. Selain itu dilakukan pula pengukuran terhadap tinggi agnet dengan enggunakan vernier caliper dengan resolusi seesar,1. Tinggi agnet yang diperoleh dari pengukuran adalah seesar 1,98 (dengan standar deviasi seesar,57 ). Proses pengailan data dilakukan pada posisi Z yang artinya jarak antar agnet dengan dasar pan tiangan adalah seesar 19,95. Pada pengukuran ini diutuhkan penyangga taahan dengan tinggi sekitar 8 (dengan standar deviasi seesar,837 ) untuk enaruh agnet. Pengailan data dilakukan dengan engukur gaya yang tiul dengan eandingkan agnet 1S terhadap 1S, 1S terhadap 1 S, 1S terhadap1 S pada posisi salah satu agnet up dan down. Misalnya untuk agnet 1S vs 1S, diana agnet 1S diletakkan didala tiangan, aka agnet 1S diletakkan di atas penyangga taahan. Pertaa agnet 1S erada pada posisi utara up, aka skea pengailan datanya adalah pada saat tidak ada agnet (z)-agnet ditaruh posisi up(). Pengailan data dilakukan seanyak 5 kali. erikutnya, agnet 1S diuah ke posisi utara down dan skea pengailan data juga dilakukan dengan cara yang saa seperti di atas. Nilai yang tercantu pada display tiangan keudian dievaluasi dengan enggunakan Persaaan (5) (5) HSIL DN PEMHSN Dari sertifikat kalirasi yang diteritkan oleh adan Meteorologi dan Geofisika (MG) tahun 7 diketahui ahwa nilai gravitasi lokal di dala laoratoriu assa Puslit KIM-LIPI adalah seesar 9,78138 /s (u c = 1,6 x 1-7 /s, k=). Dari data di atas dan enggunakan Persaaan (5) diperoleh nilai pengukuran seperti pada Tael 1. Sedangkan dari pengukuran terhadap jarak agnet dan penyangga taahan diketahui ahwa nilai adalah seesar 15,3. Dengan easukkan Interaksi Magnet Tael 1. Data pengukuran interaksi uah agnet 1S vs 1S (g) 1S vs 1S (g) 1S vs 1S (g) Rata-rata Standar deviasi Rata-rata Standar deviasi Rata-rata Standar deviasi 1-8,8 1,6-3978, 1,5-3995,8 1,3 11,6 1, ,, ,6 1,95 - = 3,93 x 1-5 N - = 3,891 x 1-5 N - = 3,96 x 1-5 N 138

3 Evaluasi Moen Magnetik Magnet Nde Menggunakan Metode Susceptoeter Tael. Perandingan nilai oen agnetik hasil pengukuran dengan sertifikat PT Identifikasi agnet Moen agnetic d ( ) Sertifikat PT( ) Peredaan dari Sertifikat ( ) Persentase Peredaan ( KIM PT)/ PT 1S,89 77, ,8E-5 -,8 1S,9 5,89 9-1,3E-,15 1S,89 338, ,78E-,19 nilai-nilai yang diperoleh pada Tael 1 dan nilai ke Persaaan (), Persaaan (3) dan Persaaan () di atas diperoleh nilai oen agnet untuk ketiga agnet Nde seperti ditapilkan pada Tael. Nilai terseut keudian diandingkan dengan sertifikat kalirasi Physikalisch-Technische undesanstalt (PT) di tahun 8 didapat esarnya peredaan aksiu adalah,19%. Dari Tael dapat terlihat ahwa nilai pengukuran cenderung konsisten dala rentang waktu tahun 8 hingga tahun 1. Ini erarti nilai drift ketiga oen agnet ini sangat kecil. Selain itu pula odel pengukuran ini dipandang leih representatif diandingkan dengan odel pengukuran dengan pendekatan atrik seperti pada paper seelunya [8]. Dari Persaaan (5) di atas keudian dapat ditentukan suer-suer ketidakpastian yang dinyatakan dala Persaaan (6) dan Tael. Dari Tale 3 dapat dilihat ahwa esarnya nilai ketidakpastian untuk gaya - adalah seesar 3,97 x 1-8. Nilai ketidakpastian yang diperoleh ini juga saa pada gaya - dan -. Suer ketidakpastian teresar erasal dari peredaan peacaan. rtinya resolusi tiangan dan kestailan tiangan sangat enentukan proses pegailan data ini. Sedangkan untuk enentukan nilai ketidakpastian oen agnetik ketiga agnet, aka dengan enggunakan Persaaan (), Persaaan (3) dan Persaaan () dapat diturunkan dala entuk seperti pada Persaaan (7), Persaaan (8) dan Persaaan (9). u ( ) g u( g ) ( 1) u 1 ( ) u 1... (6) u( ) u( ) u( ) u( ) / ) / u Z L Z L... (7) Tael 3. Suer ketidakpastian gaya interaksi yang tiul pada agnet 1S dan 1S Suer Siol Nilai unit x i (ui) Distriusi Peagi Koefisien Sensitivitas dala ( x ) Derajat ( x ) /v i Peredaan µg.78 noral E E-8.797E E-3 peacaan Peredaan 11.6 µg.78 noral 1.89E-9.19E-8.797E E-3 peacaan Gravitasi g /s 1.6E-7 noral 1.1E-6 6.1E E E-51 su 9.59E E-3 u( ) 3.97E-8 v eff 18 Suer Siol Nilai xi unit Tael. Suer-suer ketidakpastian oen agnetik (ui) Distriusi Peagi Koefisien Sensitivitas ci dala ui (ui x ci) Derajat (ui x ci) /vi Gaya Magnetik 3.93E- N 3.97E-8 noral 1 1.1E E E-19 5 Gaya Magnetik 3.891E- N 3.97E-8 noral E E-9 8.1E-19 5 Gaya Magnetik 3.96E- N 3.97E-8 noral 1-1.1E E-9 8.E-19 5 Jarak agnet (Z'+L noral 1 1.7E E E-19 /) su.37e-9.57e-18 =.8977 u().7 veff

4 Prosiding Perteuan Iliah Ilu Pengetahuan dan Teknologi ahan 1 Serpong, 3 Oktoer 1 ISSN u ( ) u ( ) u( ) u( )... (8) u( ) u( ) u( ) / ) / ) u Z L Z L... (9) Tael 5. Suer-suer ketidakpastian oen agnetic Suer Siol Gaya Magnetik 3.96E- 5 Gaya Magnetik 3.891E- 5 Moen Dipole Magnetik Nilai unit Distriusi Peagi Koefisien x i Sensitivitas 8.971E- dala ( x ) Derajat ( x ) /v i N 3.97E-8 noral 1.35E E-9 1.3E-17 N 3.97E-8 noral E E-9 1.3E-17.7 noral E E-18 su 1.6E E-17 =.95 u( ).1 v eff 5.97 Suer Siol Tael 6. Suer-suer ketidakpastian oen agnetic Nilai unit Distriusi Peagi Koefisien x i Sensitivitas dala ( x ) Derajat ( x ) /v i Moen dipole 8.97E-.7 noral E E-9 9.E-18 agnetic Gaya Magnetik 3.89E-5 N 3.97E-8 noral 1.96E E E-65 Jarak Magnet (Z'+L/) noral E-9..3E-1.7E- su.337e-9 9.6E-18 = u( ).7 v eff. Suer-suer dan perhitungan ketidakpastian untuk oen agnetic,, dinyatakan dala Tale. Suer-suer dan perhitungan ketidakpastian untuk oen agnetic,, dinyatakan dala Tale 5. Suer-suer dan perhitungan ketidakpastian untuk oen agnetic,, dinyatakan dala Tale 6. Jika dilihat dari Tale, Tael 5 dan Tael 6 ahwa gaya interaksi agnetic eerikan kontriusi teresar dala perhitungan ketidakpastian oen agnetik. Efek ini apu diperkecil dengan enggunakan tiangan dengan resolusi yang leih aik. Saat ini resolusi tiangan yang digunakan adalah seesar,1 g. KESIMPULN Dari serangkaian analisis data di atas dapat disipulkan ahwa esarnya nilai oen agnetic 1S, 1S dan 1S asing-asing adalah,89 77,,9 5 dan, Sedangkan nilai ketidakpastian pengukuran oen agnetic adalah seesar,7 untuk agnet 1S dan 1S dan,1 untuk agnet 1S. Dari tael suer ketidakpastian di atas diketahui ahwa pada oen agnetic 1S dan 1S, koponen ketidakpastian teresar diperoleh dari gaya interaksi antar agnet terseut. Sedangkan pada tael suer ketidakpastian pada oen agnetic 1S, koponen teresar erasal dari oen agnetic. Nilai oen agnetic yang diperoleh terseut sangat erkontriusi esar dala perhitungan nilai dan ketidakpastian sifat agnet pada standard acuan alacrite dan titaniu aupun pada anak tiangan. Sifat keagnetan yang dievaluasi untuk ketiga sapel terseut adalah sifat susceptiilitas agnetic dan agnet peranen yang elekat pada ketiga standar assa terseut. Seakin kecil nilai ketidakpastian yang dihasilkan pada oen agnetic, seakin aik nilai ketidakpastian yang dihasilkan pada perhitungan susceptiility agnetic dan agnet peranen. UPN TERIMKSIH Ucapan teriakasih penulis sapaikan kepada Ti Manajeen Puslit KIM-LIPI yang telah eerikan fasilitas dana elalui penelitian DIPTeatik 1 serta sarana dan prasarana yang endukung sehingga proses penelitian terhadap efek sifat agnet pada pengukuran assa standar ini dapat erjalan dengan aik. 1

5 Evaluasi Moen Magnetik Magnet Nde Menggunakan Metode Susceptoeter DTRUN [1]. OIML R111-1, Weights of lasses E 1, E, 1,, M 1, M 1-, M, M -3 and M 3 Part 1: Metrological and Technical Requireents, Organization Internationale de Metrologi Legal, Paris, () []. MIHEL GLSER, Meas. Sci. Technol., 1 (1) [3]. R DVIS, M. GLSER, Metrologia, (3) []. THOMS ROHLIH, THOMS EHLING, Sartorius Susceptoeter for Precise Measureent of Susceptiility and Magnetization of Weights, IMEKO T3,(5) [5]. RIHRD DVIS, Magnetization of Mass Standards as Deterined y Gausseter, Magnetoeters and Susceptoeter, IMEKO, (3) [6]. MSKI UEKI, JIN-XIN SUN, Evaluation of The Magnetic Properties of Weights at NMIJ, Proceedings of sia-pasific Syposiu on Mass, force and Torque (PM 7), (7) [7]. RIHRD S. DVIS, Journal of Research of the National Institute of Standard and Technology, 1(3) (1995) [8]. NUR TJHYO EK, Validasi Pengukuran Moen Magnet Menggunakan Metode Susceptoeter, Seinar Nasional isika, (1) 11