187 PENGUKURAN SUDUT BIAS (Q) CACAH OKSIDA Y, Ce, La, Sm, Nd PADA ALISIS PASIR SENOTIM DENGAN RF Sri Sukmajaya, Bambang EHB, Mulyono dan Isyuniarto P3TM BATAN ABSTRAK PENGUKURAN SUDUT BIAS (Q) CACAH OKSIDA Y,Ce,La,Sm,Nd PADA ALISIS PASIR SENOTIM DENGAN RF. Telah dilakukan pengukuran standar padat oksida Y, Ce, La, Sm, Nd dan pasir senotim, untuk menentukan sudut bias cacah oksida-oksidanya.. Tujuan penelitian ini untuk membedakan penyusutan cacah RF diantara cuplikan kelumit dan bukan kelumit,intensitas yang dikoreksi dan memahami karakteristik pengukuran suatu bahan terhadap RF. Standar tunggal,standar campuran,cuplikan pasir senotim digerus sampai lolos (-2mesh). Komposisi berat masing-masing standar ditentukan,lalu diencerkan dengan alumina sampai 3 gram. Dibuat homogen dengan vibrator selama 5 menit,kemudian ditentukan beratnya 2,5 gram. Masing-masing standar dan cuplikan senotim dicacah selama 5 menit dengan RF sumber eksitasi Am-21. Dari pengukuran standar tunggal (bukan kelumit) diperoleh sudut bias (Q) antara,5,75 dan sudut bias kelumit (standar campuran dan pasir senotime) antara,1 1,5. Koefisien matrik Y, Ce, La (Y Ce = -,537 dan Y La =,171; Ce Y =,77 dan Ce La = -28,3; La Y =,982 dan La Ce = -13,775). Koefisien matrik Sm(Sm Y = 2,35; Sm Ce = -,735 dan Sm La = -,97). Faktor proporsional standar tunggal = 1 dan standar campuran =,995. Cuplikan pasir senotime rata-rata mempunyai kadar oksida Y 2 O 3 = 16%; CeO 2 = 3%; La 2 O 3 = 1%. ABSTRACT MEASURREMENTS OF DEVIATION ANGLE (Q) OF Y,Ce,La,Sm,Nd OIDES INTENSITIES IN ENOTIME SAND ALYSIS USING RF. Measurrements of oxides standard of Y, Ce, La, Sm, Nd and xenotime sand, for the determination of their deviation angle was been done. This research aims differentiating the RF counting s reduction between trace and not trace sample, corrected intensities and to be known measurements characteristic in the sample towards RF,respectively. Single standard,mix standard and xenotime sand sample were crushed through (-2mesh). Weight composition of each standards were determinated,then diluted with alumina to 3 grams.to be homogenized by vibrator for 5 minutes,then determinated of weight 2,5 grams. Each standards and xenotime sample were counted with RF on 21Am excited for 5 minutes. From the single standard s (non trace) measurement was obtained the deviation angle (Q) of,5,75 and for trace (mixed standard and xenotime sand) of,1 1,5. Matrix coefficients of Y, Ce, La (Y Ce =-,537 and Y La =,171 ; Ce Y =,77 and Ce La = -28,3; La Y =,982 and La Ce = -13,775. Matrix coefficients of Sm (Sm Y = 2,35; Sm Ce = -,735 and Sm La = -,97). Individual standards have been proporsional factor as 1, and mixed standards as,995. In average,xenotime sands has oxides concentration of Y 2 O 3 = 16%; CeO 2 = 3%; La 2 O 3 = 1%. PENDAHULUAN Penelitian ini dilakukan bersamaan dengan pekerjaan proses pengolahan pasir senotime dengan cara asam. Persoalan pertama yang dicermati adalah tidak biasanya oksida Y berada bersama-sama dengan oksida Ce dan La (dalam 3 besar unsure mayor). Umumnya Y 2 O 3 berada bersama-sama dengan Gd 2 O 3 dan Dy 2 O 3. Persoalan kedua adalah bagaimana mengolah data hasil pengukuran RF sehingga dapat diperoleh metode perhitungan atas pengenceran bahan yang proporsional dan mengacu pada persamaan (1). Perubahan metode perhitungan sudut bias (Q) atau penurunan rumus dari cuplikan bukan kelumit ke cuplikan kelumit karena pengaruh absorbsi sendiri yang dilakukan bersama-sama antara pengencer dan fungsi interferensi. Didalam pengertian persamaan regresi linier,pengenceran preparasi linier dengan intensitas pengukuran. Tetapi didalam pengukuran RF ternyata intensitas tidak linier dengan preparasi,sehingga perlu pendekatan menggunakan persamaan simultan. Suatu pengukuran bisa didekati dengan
188 ISSN 216 3128 Sri Sukmajaya, dkk. persamaan regresi linier,bila pengukuran RF hanya muncul satu unsure oksida saja. Pemahaman sudut bias dimulai dari satu unsure oksida pada pengukuran dengan RF,yang disebut dengan bukan kelumit. Untuk menentukan seberapa besar eliminasi intensitas telah terjadi pada saat pengukuran,maka intensitas yang muncul dari konsentrasi oksida sebesar x dibagi dengan intensitas yang muncul dari konsentrasi oksida yang sama sebesar 2x-1. Untuk unsure kelumit penentuan sudut bias lebih komplek karena harus dilakukan pengujian melalui persamaan matriknya agar hasil yang diperoleh tidak jauh dari preparasi dan penggunaan persamaan 9. Metode pengenceran dua kali yang sering dilakukan dan merupakan analisis sederhana senyawa campuran, telah dipublikasikan oleh Tertian (1.p.19-196). Bahan yang dianalisis dibedakan dalam 2 fraksi yang mempunyai perbandingan konsentrasi 1 : 2, menggunakan pengencer atau pelarut padat. Intensitas relatip komponen A merupakan senyawa murni sebelum diencerkan, yang dijelaskan dengan persamaan berikut : CA 1 CA 1 CA (1 CA) r r CA(1 r)/ r (1) N A adalah intensitas senyawa A murni ; x dan 2x adalah konsentrasi dalam dua fraksi, yang diikuti oleh hubungan intensitas antara N A dan N A 2. Intensitas relatip senyawa A pada konsentrasi x dan 2x, yang diukur dalam 2 fraksi, selanjutnya ditunjukkan persamaannya pada hubungan diatas (dengan Q = (1-r)/r). 1 x (2) r 1 Q 2 1 2x (3) r 1 2Q r adalah koefisien regresi. Kemudian intensitas ini disebut intensitas dikoreksi yang dihitung, yang merupakan absorbsi dari pengenceran bahan, yang ditunjukkan oleh arah garis yang dibentuk oleh hubungan antara intensitas vs konsentrasi, yang dieliminasi. Intensitas dikoreksi N A dan N A 2 digambarkan dalam persamaan : k 1 / kelumit x () r 2 k 1 2 / kelumit 2x (5) r Persamaan berikut adalah hubungan dikoreksi dan intensitas yang diukur : N A k = N A (1 + Qx) (6) N A 2 k = N A 2 (1 + 2Qx) (7) Besaran Q dapat diambil dari intensitas yang diukur : 2 2 (1 Q) (1 2Q ) (8) 1 (2 2 Q 2 ( 2 (9) Maka, intensitas dikoreksi N A 2 k diberikan oleh hubungan sederhana berikut : N A2 k 2 ( 2 (1) BAHAN DAN METODA Bahan Sebagai standar tunggal dan campuran digunakany 2 O 3 (Merck), CeO 2 (Merck), La 2 O 3 (Merck), Sm 2 O 3 (BDH), Nd 2 O 3 (BDH), Al 2 O 3 (Merck), Gd 2 O 3 (Riedel de Haen), Dy 2 O 3 (Merck), ThO 2 (BDH), Pr 6 O 11 (BDH), dan sebagai cuplikan digunakan pasir Senotim dari PT Tambang Timah. Metoda Oksida-oksida LTJ dan Th ditentukan beratnya,kemudian diencerkan dengan Al 2 O 3 sampai 3 gram, dibuat homogen lalu ditentukan beratnya 2,5 gram. Untuk standar campuran dibuat dari oksida oksida diatas dengan masingmasing berat tertentu, diencerkan dengan Al 2 O 3 sampai 3 gram, dibuat homogen lalu ditentukan beratnya 2,5 gram. Cuplikan pasir senotim dihaluskan pada cawan porselen supaya lolos 2 mesh,kemudian ditentukan beratnya,936 gram diencerkan dengan Al 2 O 3 sampai 3 gram, dibuat homogen lalu ditentukan beratnya 2,5 gram. Masing-masing cuplikan ditempatkan dalam vial padat flexiglass lalu dicacah dengan RF sumber Am-21 selama 5 menit. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada Tabel 1 menjelaskan tentang penentuan sudut bias bukan kelumit untuk oksida Yttrium. Untuk konsentrasi Y 2 O 3,1 mempunyai intensitas 23,6 x 1,bila dibagi dengan intensitas pada konsentrasi setengahnya diperoleh angka 1,765. Maka sudut bias oksida Y 2 O 3 bukan kelumit pada konsentrasi tersebut adalah (1,765-1)=,765. Sudut ini digunakan untuk membagi intensitas pengukuran yang muncul pada konsentrasi tersebut sehingga diperoleh intensitas yang dikoreksi. Dengan
189 demikian dapat diketahui bahwa intensitas yang dieliminasi pada saat pengukuran RF sebesar (3,66-23,6)x1. Tabel 1. Intensitas dikoreksi bukan kelumit pada oksida yttrium (cacah x 1 ) Konst. Y 2O 3 Intens N A2 /N A N A2 k Konst/Y 2O 3 13,29 - - -,1 23,6 1,765 3,66 3,66,15 31,8 - - -,2 38,11 1,62 61,7 3,5,3 8,1 1,528 91, 3,37, 55,57 1,58 121,33 3,33 Konstanta rata-rata 3,8 1% Y 2O 3 + 9% MoO 3..Y 2O 3,2 5,1 - - -, 8,62 1,69 12,8 1,2%,8 13,15 1,526 25, 1,25% 1% Y 2O 3 + 9% TiO 2,2,93 - - -, 8,15 1,653 12,8 1,3%,8 12,9 1,83 25,3 1,26% Data dikutip dari Muller(2.p.195) Sudut eliminasi (QC) adalah hasil dari perhitungan persamaan (1), sedangkan (QT) adalah ratio intensitas hasil pengukuran lebih kurang dua kalinya dikurangi 1. Prosen Al adalah konsentrasi standar hasil perhitungan matrik yang rata-rata tidak jauh berbeda dengan Ci jika standar hasil matrik dengan Ni 1 = 2,5 gram untuk masing-masing oksida LTJ. Jika dibandingkan konsentrasi antara %Al dan %M maka pengertian pengenceran alumina sampai dengan 3 gram hampir sama dengan Ni 1 = 2,5 gram untuk masing-masing oksida (Tabel 2-6). dikalikan 1. Prosen M adalah konsentrasi Tabel 2. Standar hasil matrik Y 2O 3. Intensitas x 1. Ci.C Intens Q.C I kor %Al %M Ci.T Intens Q.T I kor,136 3,5 - - - -,21 2,98 - -,291 5,19,63 8,238 29,375 28,786,32,21 - -,7 5,68,538 1,558 35,6 36,32,27 6,8 - -,591 6,82,38 15,571 59,178 57,18,53 6,7,591 11,337,68 7,9,27 17,51 63,28 63,518,61 7,9 - -,78 8,13,12 19,733 7,682 71,683 1, 9,78,9 21,621 Tabel 3. Standar hasil matrik CeO 2. Intensitas x 1. Ci.C Intens Q.C I kor % Al % M Ci.T Intens Q.T I kor,19 1,27 - - - -,133 5,761 - -,33 1,75,879 1,991 5,67 5,565,267 9,732 - -,79 3,91,799,89 11,592 12,1,1 13,887 - -,133 5,8,672 8,69 13,397 13,26,81 15,532 - -,191 7,71,62 12,35 17,77 17,731,53 16,985,75 22,799,28 8,28,57 15,137 19,78 2,172 1, 23,73,75 9,985 Tabel. Standar hasil matrik La 2O 3. Intensitas x 1. Ci.C Intens Q.C I kor % Al % M Ci.T Intens Q.T I kor,6,31 - - - -,133 6,192 - -,13,5 1,6,72 1,36 1,9,267 11,178 - -,33 1,83,731 2,53 2,87 2,8,1 1,95 - -,61 1,9,69 2,795 6,373 6,291,81 15,99 - -,78 2,3,8,875 7,25 7,11,53 17,33,551 31,75,83 2,3,17 5,827 9,569 8,16 1, 2,5,56 52,73
19 ISSN 216 3128 Sri Sukmajaya, dkk. Tabel 5. Standar hasil matrik Sm 2O 3. Intensitas x 1. Ci.C Intens Q.C I kor % Al Ci.T Intens Q.T I kor,2,5 - - -,133 5,568 - -,5,18 -,33,575,267 9,55 - -,1,26 -,77,872,1 11,21 - -,19,33 -,65 1,735,81 12,719 - -,23,1,55,752 2,238,53 13,925 - -,27,8 -,881 2,717 1, 23,299,673 3,612 Tabel 6. Standar hasil matrik Nd 2O 3. Intensitas x 1. Ci.C Intens Q.C I kor % Al Ci.T Intens Q.T I kor,3,12 - - -,133,92 - -,7,15 -,13,256,267 8,925 - -,16,3 -,1,775,1 11,139 - -,29,55 -,52 1,551,81 13,127 - -,36,59 1,9,562 1,721,53 1,7 - -,,93 -,887 2,831 1, 26,335,678 33,8 2 16 Intensitas (x 1.) 12 8 Dikoreksi Awal 5 1 15 2 25 3 35 5 5 55 6 65 7 75 8 Konsentrasi Y2O3 ( % ) Gambar 1. Fungsi pengenceran preparasi yang ditampikan sebagai cacah dikoreksi pada standar Y 2O 3 (Y,Ce, La) Prosen T adalah konsentrasi standar tunggal dalam,936 gram, dengan (QT) sebagai sudut eliminasi bukan kelumit yaitu intensitas pengukuran dibagi dengan (N A2 /N A -1). Untuk menentukan Q.C adalah persoalan yang paling penting karena semua hasil perhitungan persamaan (1) harus dikombinasikan satu pasang tiga komponen kedalam matrik 3x3 (Y, Ce, La). Untuk kasus (QC) Y 2 O 3, dari hasil matrik yang paling mendekati Ci, dari kecil ke besar merupakan urutan terbalik, meskipun data hasil bagi pengukuran tidak demikian. Untuk kasus (QC) CeO 2 dari kecil ke besar adalah sudut terendah menjadi QC titik standar konsentrasi tertinggi. Demikian pula untuk La. Sudut eliminasi(q) Nd paling besar, yaitu 1,9 sebab memakai tenaga 3 kev (K-betha). Pada Gambar 1 menunjukkan bahwa makin besar konsentrasi oksida Y maka arah garis (slope) makin melebar atau sudutnya makin besar, meskipun sudut eliminasinya makin kecil. Atau dalam pengertian lain,makin besar konsentrasi maka jumlah cacah yang dieliminasi juga makin besar. Sedang slope garis yang ditemukan pada penelitian terdahulu (matrik monasit Ce, La, Nd dan absorbsi Sm, Pr) dipakai ralat intensitas dan koefisien absorbsi massa.
191 Intensitas (x 1.) 16 15 1 13 12 11 1 9 8 7 6 5 3 2 1 Dikoreksi Awal 8 12 16 2 2 Konsentrasi CeO2 ( % ) Gambar 2. Cacah dikoreksi pada standar CeO 2 (Y, Ce, La). Intensitas (x 1.) 6 5.5 5.5 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5 Dikoreksi Awal 1 2 3 5 6 7 8 9 1 Konsentrasi La2O3(%) Gambar 3. Hubungan konsentrasi hasil matrik Y, Ce, La pada standar La 2O 3 dengan cacah hasil pengukuran dan cacah dikoreksi. Intensitas dikoreksi (x 1.) 2 18 16 1 12 1 8 6 Y2O3 CeO2 La2O3 2..5.5.55.6.65.7.75.8.85.9.95 1 1.5 1.1 Sudut bias (Q) Gambar. Hubungan yang menunjukkan sudut eliminasi dan cacah dikoreksi pada oksida-oksida Y,Ce,La (matrik Y, Ce, La).
192 ISSN 216 3128 Sri Sukmajaya, dkk. Meskipun konsentrasi Ce lebih kecil disbanding Y tetapi arah garis dan cacah hampir mendekati. Pada penelitian standar monasit masih dipakai ralat untuk mengeliminasi cacah agar mendekati garis standar. Jika tidak dieliminasi oleh absorbsi diri atas bahan, maka yang ditampil-kan oleh alat ukur seharusnya cacah dikoreksi. Pada Gambar ditunjukkan arah garis (slope) yang tajam dengan sudut garis yang tinggi, tetapi interval sudut eliminasinya pendek pada oksida Y 2 O 3. Dan tampilan yang sebaliknya pada oksida La 2 O 3, dimana arah garis mempunyai sudut(slope) yang rendah tetapi memiliki interval sudut eliminasi yang panjang. Dengan demikian jika dibandingkan dengan penelitian standar monasit terdahulu maka dapat dibedakan diantaranya (Sri Sukmajaya dkk,3.h.6-1) 1. Cuplikan monasit dalam 5 gram, sedang senotim dalam 2,5 gram. 2. Penelitian terdahulu dipakai ralat intensitas. Ni 1 adalah cacah 5 gram yang diasumsikan terjadi eliminasi sehingga dilakukan estimasi cacah dikoreksi. 3. Rasio konsentrasi dalam 1 % (5 gram), sedang pada senotim rasionya ada-lah jumlah oksida terbesar matrik Y, Ce, La yaitu,936 gram.. Besaran N A2 /N A yang diasumsikan berlaku sama pada bahan kelumit dan bukan kelumit. Tetapi meskipun demikian, jika pemahaman dua standar monasit dan senotim dibandingkan, maka pada prinsipnya sama. Karena pada standar monasit dipakai Ni1 = 5 gram dan ralat intensitas. Kelebihan standar senotim adalah mempunyai akurasi lebih tinggi (komparasi %Al, %M dan Ci) hampir sama, dan ada pembedaan antara kelumit dengan yang bukan kelumit. Pada Table 1A dan 1B merupakan aplikasi dari persamaan matrik (YCeLa) dan penggunaan sudut bias untuk menentukan intensitas sebenarnya (intensitas yang dikoreksi) dari cuplikan pasir senotim. Tabel 1A. Konsentrasi oksida-oksida LTJ dalam cuplikan pasir senotime. Kode Y 2O 3 CeO 2 La 2O 3 Sm 2O 3 Nd 2O 3 Gd 2O 3 Dy 2O 3 ThO 2 Pr 6O 11 P1-P 2,869 1,833,728,128,391,168,27,,17 R,73,879 1,6,55 1,9,55,55,55,55 S 3,862 2,85,687,235,372,38.95,73,27 T 1,2 3,985 1,7,173,285,31,578,116 1,575 Catatan.: kode P = intensitas awal (x1 ); kode R = Q cuplikan; kode S = intensitas dikoreksi; kode T = konsentrasi oksida (%); P1 = kode cuplikan pasir senotime. Tabel 1B. Konsentrasi oksida-oksida LTJ dalam cuplikan pasir senotime. Cuplikan Y 2O 3 CeO 2 La 2O 3 Sm 2O 3 Nd 2O 3 Gd 2O 3 Dy 2O 3 ThO 2 Pr 6O 11 Sen-A 3,338 1,5,58,151,398,25,322,,15 16,86 3,258 1,58,261,365,63,873,16 2,27 Sen-B 3,11 2,51,851,186,99,25,285,33,16 1,96,378 1,176,258,37,378,627,99 1,761 Sen- 3,316 1,256,66,182,282,25,277,27,13 BATAN 16,668 2,889,8,361,3,539.869,113,185 Hsp. Yi 3,273,1,21,,15,26,277,26,13 16,812,1,5,8,16,39,99,65,11 Catatan.: angka baris pertama = intensitas x 1 ; angka baris kedua = konsentrasi (%); kode Hsp.Yi = produk proses asam. KESIMPULAN Sudut bias (Q) adalah penyusutan cacah yang dieliminasi dari cacah dikoreksi (fungsi pengenceran) dengan (Q) = (N A2 /N A -1) pada standar tunggal atau bukan kelumit, diperoleh ( Q) Y 2 O 3 antara,9,591, (Q) CeO 2 antara,75,75, dan ( Q) La 2 O 3 antara,56,551. Pada standar campuran atau kelumit, sudut bias (Q) adalah penyusutan cacah yang dieliminasi dari cacah dikoreksi (fungsi pengenceran) dengan persamaan 1 2 2 / 2 Q, diperoleh (Q) 2x ( 2
193 Y 2 O 3 antara,12,63, (Q) CeO 2 antara,57,879, dan (Q) La 2 O 3 antara,17 1,6. Faktor proporsional yang menunjukkan konsistensi hubungan konsentrasi dengan intensitas dikoreksi adalah 1 untuk oksida Y kelumit dan bukan kelumit. Penentuan (Q) oksida kelumit Y menjadi urutan terbalik (dari titik 5 ke 1), untuk oksida Ce dan La adalah jumlah dari urutan terbalik. Intensitas dikoreksi (N A2k ) untuk bahan bukan kelumit, dipakai persamaan N A /(N A2 /N A )-1. Dan intensitas dikoreksi untuk bahan kelumit dipakai persamaan : 1 (2 2 N A 2x ( 2 Cacah pengukuran sebenarnya adalah cacah dikoreksi, tetapi karena absorbsi diri atas bahan hasil cacah menjadi dieliminasi. Cacah dikoreksi dapat pula dianalogikan dengan pengenceran preparasi. DAFTAR PUSTAKA 1. TERTIAN R., A rapid and accurate -Ray Determination on the rare earth element in solid or liquid materials using the double dilution method., 17 th, Denver -Ray Conference, Denver,August (1968) 19-196. 2. MULLER,R.O., Spectrochemical analysis by -Ray fluorescence, Plenum Press,NY, (1972) 7-323. 3. SRI SUKMAJAYA, dkk, Linieritas Standar Padat Campuran Oksida (Ce, La, Nd) dengan RF, Prosiding PPI-PDIP, P3TM- BATAN,Yogyakarta, July (23) -12.. BERTIN,E.P., Introduction of -Ray Spectrometry analysis, Plenum Press,NY (1967) 13. 5. HEIDEL., R.H. and FASSEL, V.A., -Ray Fluorescence Spectrometric Determination of Yttrium in rare earth mixtures, Anal.Chem.3, Bazel, (1958)176.