BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Penelitian diawali dengan pembuatan sampel untuk uji serapan panjang gelombang sampel. Sampel yang digunakan pada uji serapan panjang gelombang sampel adalah 100 ppm. Uji serapan panjang gelombang sampel menggunakan spektrofotometer UV-Vis dan hasil uji serapan panjang gelombang sampel dapat dilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4. 1. Hasil Uji Serapan Panjang Gelombang Sampel Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Setelah dilakukan uji serapan panjang gelombang sampel maka dilakukan uji coba ekperimen 1. Hasil penelitian eksperimen 1 untuk konsentrasi larutan Al(OH) 3 100 ppm dan 200 ppm dapat dilihat pada Tabel 4.1. 29
30 Tabel 4.1. Hasil Ekperimen 1 Sinyal pada konsentrasi larutan Al(OH) 3 100ppm (Eksperimen 1) Sinyal pada konsentrasi larutan Al(OH) 3 200ppm (Eksperimen 1) Pada ekperimen 2 digunakan mikropon sebagai pendeteksi sinyal fotoakustik. Hasil pada eksperimen 2 untuk konsentrasi larutan Al(OH) 3 100 ppm dan 200 ppm dapat dilihat pada Tabel 4.2 Tabel 4.2. Hasil Eksperimen 2 Sinyal pada konsentrasi larutan Al(OH) 3 100ppm (Eksperimen 2) Sinyal pada konsentrasi larutan Al(OH) 3 200ppm (Eksperimen 2) Langkah pertama pada eksperimen 3 dilakukan untuk mengetahui nilai energi laser Nd:YAG pada setiap tegangan pumping yang digunakan. Hasil data tersebut dapat dilihat pada Lampiran 1. Sebelum dilakukan pengujian terhadap
31 sampel larutan Al(OH) 3, maka dilakukan pengujian terhadap cairan tanpa sampel larutan Al(OH) 3. Salah satu gambar sinyal pada penelitian ekperimen 3 untuk bahan cairan tanpa sampel dapat dilihat pada Gambar 4.2. Pengujian berikutnya dilakukan pada sampel larutan Al(OH) 3 dengan konsentrasi yang bervariasi. Salah satu gambar sinyal pada penelitian ekperimen 3 untuk larutan Al(OH) 3 dengan konsentrasi 1666 ppm dapat dilihat pada Gambar 4.3. Salah satu gambar sinyal pada konsentrasi Al(OH) 3 yang lain dapat dilihat pada Lampiran 2. Gambar 4.2. Sinyal Tanpa Sampel Larutan Al(OH) 3
32 Gambar 4. 3. Sinyal pada Larutan Al(OH) 3 1666 ppm Hasil data nilai tegangan peak to peak untuk bahan cairan tanpa sampel larutan Al(OH) 3 dapat dilihat pada Lampiran 3 sedangkan hasil data nilai tegangan peak to peak pada larutan Al(OH) 3 dengan konsentrasi yang bervariasi dapat dilihat pada Lampiran 4. Plot grafik perubahan tegangan peak to peak terhadap konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 4.4
33 Gambar 4. 4. Grafik Perubahan Tegangan Peak To Peak Terhadap Konsentrasi Larutan Al(OH) 3 Pengujian berikutnya untuk mengetahui hubungan tegangan peak to peak terhadap energi laser Nd:YAG. Hasil data nilai tegangan peak to peak dapat dilihat pada Lampiran 5. Dari data tersebut dibuat plot grafik. Plot grafik nilai tegangan peak to peak terhadap energi laser Nd:YAG diperlihatkan pada Gambar 4.5 Gambar 4. 5. Grafik Tegangan Peak to Peak Terhadap Energi Laser Nd:YAG
34 4.2 Pembahasan Pada ekperimen 1 digunakan sumber cahaya laser dioda dengan daya 30 mw dan mempunyai panjang gelombang sebesar 532 nm. Sumber cahaya yang termodulasi dikenakan pada sampel yang diletakkan pada sel fotoakustik, pada bagian jendelanya. Kemudian fluktuasi tekanan yang mengenai membran tipis yang telah diberi lapisan pemantul diharapkan dapat terdeteksi oleh sensor pergeseran serat optik sehingga dapat diubah menjadi sinyal listrik dan diterima oleh penguat untuk diteruskan ke osiloskop. Hasil pada eksperimen 1 dapat dilihat pada Tabel 4.1. Gambar pada Tabel 4.1 merupakan gambar foto digital pada layar osiloskop. Gambar sinyal pada Tabel 4.1 tidak sesuai dengan yang diharapkan, tidak ada sinyal yang terdeteksi oleh sensor pergeseran serat optik. Hal ini diduga dikarenakan fluktuasi tekanan yang dihasilkan sangatlah kecil sehingga amplitudo getaran yang terjadi pada membran tipis yang telah diberi lapisan pemantul tidak sesuai dengan resolusi dari sensor pergeseran serat optik. Fiber coupler dengan nilai coupling ratio 0,27 dan excess loss 1,064 digunakan sebagai sensor pergeseran mikro. Performansi sensor mampu mendeteksi pergeseran obyek sampai rentang 4 mm, sensitivitas 55,4 µw/mm dan resolusi sebesar 5 µm (Samian, 2008). Pada eksperimen 2 digunakan mikropon sebagai pendeteksi sinyal fotoakustik pada bahan cairan Al(OH) 3. Penggunaan mikropon diharapkan dapat mendeteksi sinyal fotoakustik pada bahan cairan Al(OH) 3. Pada eksperimen 2 digunakan sumber cahaya laser dioda yang sama dengan yang digunakan pada eksperimen 1. Mikropon yang digunakan diletakkan di tengah pada dinding sel
35 fotoakustik 3 dengan sudut 120 0. Peletakan mikropon mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Asep Sutiadi (2003). Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.2. Pada Tabel 4.2, gambar sinyal yang didapatkan bukanlah sinyal fotoakustik melainkan sinyal noise. Dari kedua eksperimen tersebut, maka dapat diduga sumber cahaya yang digunakan yaitu laser dioda memiliki daya yang tidak sesuai. Berdasar hukum Lambert-Beer apabila serapan yang terjadi sangat lemah maka diperoleh besar sinyal akustik berbanding lurus dengan konstanta sel, daya tanggap mikropon, daya laser dan konsentrasi sampel (Asep Sutiadi, 2003). Oleh karena itu pada eksperimen 3 digunakan sumber cahaya laser Nd:YAG. Laser Nd:YAG yang digunakan mempunyai pulse duration 8 ns dan dioperasikan pada panjang gelombang 532 nm dengan tegangan pumping 730 Volt. Berkas laser Nd:YAG difokuskan untuk memperbesar intensitas laser. Detektor yang digunakan adalah ultrasonic transducer merk Olympus. Bentuk sinyal yang didapatkan pada eksperimen 3 dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3. Hasil yang didapatkan pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 bukan merupakan sinyal fotoakustik melainkan sinyal yang berasal dari shock wave. Alasannya, dikarenakan sinyal yang didapatkan memiliki frekuensi sebesar 2,5 MHz sedangkan sinyal fotoakustik berada sekitar frekuensi bunyi yaitu 20 Hz 20 KHz sesuai dengan frekuensi modulasi yang digunakan. Pada dasarnya apabila laser berkekuatan tinggi difokuskan dalam udara atau cairan, maka fenomena optical breakdown dihasilkan. Fenomena fisik yang disebut optical breakdown ditandai dengan munculnya photodisruption berupa
36 munculnya shock wave. Semakin tinggi energi laser Nd:YAG yang digunakan maka semakin tinggi sinyal shock wave yang terjadi. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.5. Fenomena optical breakdown menjadi kajian yang menarik apabila dikaitkan dengan produksi shock wave pada larutan Al(OH) 3 dengan konsentrasi yang berbeda. Terdapat interaksi antara berkas laser dengan sampel. Selama optical breakdown, energi dikirim ke sampel baik ditransmisikan, direfleksikan, disebarkan atau diabsorpsi. Adanya energi laser yang diserap oleh sampel maka mempengaruhi produksi shock wave. Sampel digunakan seperti penghalang energi laser untuk memproduksi shock wave. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.4. Adanya pengaruh konsentrasi larutan Al(OH) 3 terhadap perubahan tegangan peak to peak sinyal shock wave. Berbeda dengan peristiwa fotoakustik, energi yang terserap oleh molekul-molekul sampel digunakan untuk membangkitkan sinyal akustik sehingga semakin tinggi konsentrasi sampel maka semakin tinggi sinyal fotoakustik yang dihasilkan.