Makalah Prosiding Lokakarya Ilmiah Nasional Aplikasi Optik dan Fotonik (LINOF 2015) Pusat Penelitian Fisika LIPI, Tangerang Selatan 9-10 Juni 2015

dokumen-dokumen yang mirip
KARAKTERISTIK DAN FENOMENA PERUBAHAN KONSENTRASI OKSIGEN DAN NITROGEN DI UDARA DENGAN PROSES LASER- INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS)

KARAKTERISTIK UNSUR KARBON GRAFIT DAN APLIKASINYA UNTUK ADSORPSI ION Cr DAN Pb DALAM CAIRAN SKRIPSI BIDANG MINAT FISIKA TERAPAN

APLIKASI KARBON GRAFIT UNTUK IMOBILISASI ION PB DALAM CAIRAN DENGAN METODE ELEKTROLISIS

Identifikasi Unsur Utama Penyusun Permukaan Bahan Baja Ringan

ANALISIS UNSUR Ag PADA SAMPEL CAIR DENGAN LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS)

IDENTIFIKASI UNSUR-UNSUR KIMIA PADA KAYU KERAS (HARDWOOD) DAN KAYU LUNAK (SOFTWOOD) DENGAN TEKNIK LASER INDUCED SHOCKWAVE PLASMA SPECTROSCOPY

APLIKASI SERABUT KELAPA SEBAGAI ADSORBSI UNSUR Pb DALAM SAMPEL CAIR DENGAN METODE LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS) SKRIPSI

Karakterisasi Suhu Pemanasan Serbuk Zeolit Untuk Mengimobilisasi Unsur Pb Dalam Larutan (Aji Priyo Utomo, dkk.)

KARAKTERISASI UNSUR HIDROGEN DAN OKSIGEN DALAM SAMPEL POLIMER ORGANIK DENGAN LIBS

ANALISIS KUALITATIF PADA BATU KECUBUNG KOPI MENGGUNAKAN LIBS

ANALISIS KUALITATIF PADA BATU KECUBUNG KOPI MENGGUNAKAN LIBS

APLIKASI LASER DALAM ANALISA UNSUR DENGAN TEKNIK PEMBANGKITAN PLASMA DAN METODE PELAPISAN. Maria M. Suliyanti

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

COMPARATIVE ANALYSIS STUDY OF PLUMBUM (PB) ELECTROLYSIS SAMPLE BETWEEN LASER- INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS) AND CONVENTIONAL METHOD

Berkala Fisika ISSN : Vol.9, No.2, April 2006, hal 55-62

IDENTIFIKASI KANDUNGAN UNSUR-UNSUR VARIETAS SERBUK KOPI DENGAN TEKNIK LASER INDUCED SHOCK WAVE PLASMA SPECTROSCOPY

Analisis Kuantitatif Serbuk Obat Herbal untuk Standarisasi Kualitas dengan Metoda Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Rinda Hedwig

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA BAHAN AJAR KIMIA DASAR BAB VI IKATAN KIMIA

Comparison study between shock wave model and recombination model in the generation of low pressure laser plasma

STUDI PENETRASI Ag PADA MEMBRAN BIOPOLIMER KITOSAN DENGAN METODE LIBS. Ni Nyoman Rupiasih, Hery Suyanto, Rendra Rustam Purnomo

Studi pendahuluan untuk analisa kualitatif dan kuantitatif elemen hidrogen pada sampel logam dengan menggunakan teknik ablasi laser

APLIKASI DOUBLE PULSE LIBS (DP-LIBS) UNTUK MENINGKATKAN SINYAL EMISI PADA LIBS SPEKTROMETER

Bab V Ikatan Kimia. B. Struktur Lewis Antar unsur saling berinteraksi dengan menerima dan melepaskan elektron di kulit terluarnya. Gambaran terjadinya

Studi Metode Spektroskopi Plasma Laser Tekanan Rendah untuk Identifikasi Unsur Tembaga

TITIK LELEH DAN TITIK DIDIH. I. TUJUAN PERCOBAAN : Menentukan titik leleh beberapa zat Menentukan titik didih beberapa zat II.

KIMIA DASAR TEKNIK INDUSTRI UPNVYK C H R I S N A O C V A T I K A ( ) R I N I T H E R E S I A ( )

PENENTUAN PANJANG GELOMBANG EMISI PADA NANOPARTIKEL CdS DAN ZnS BERDASARKAN VARIASI KONSENTRASI MERCAPTO ETHANOL

Laporan Praktikum KI-3121 Percobaan 06 Spektrofotometri Emisi Atom (Spektrofotometri Nyala)

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Raman merupakan teknik pembiasan sinar yang memiliki berbagai

LEMBAR KEGIATAN SISWA (LKS)

Ionisasi Gas Butana pada Metode Pelepasan Listrik Tegangan Searah dengan Ketidakmurnian Udara Tekanan Tinggi, Plasma Termal

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Dalam Bab IV ini akan dipaparkan hasil penelitian aplikasi multimode fiber

LEMBAR KEGIATAN SISWA (LKS) IKATAN KOVALEN. 1. Menjelaskan proses terbentuknya ikatan kovalen tunggal, rangkap dua, dan rangkap tiga.

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK II PERCOBAAN IV PENENTUAN KOMPOSISI ION KOMPLEKS

BAB V PERHITUNGAN KIMIA

Rekayasa Bahan untuk Meningkatkan Daya Serap Terhadap Gelombang Elektromagnetik dengan Matode Deposisi Menggunakan Lucutan Korona

Spektrometer massa A. Garis besar tentang apa yang terjadi dalam alat spektrometer massa Ionisasi Percepatan Pembelokan Pendeteksian

BAB V SIMPULAN DAN SARAN. Berdasarkan hasil dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

Pengembangan Spektrofotometri Menggunakan Fiber Coupler Untuk Mendeteksi Ion Kadmium Dalam Air

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. molekul yang memberikan spektrum yang benar benar sama dan intensitas

Titik Leleh dan Titik Didih

IKATAN KIMIA DALAM BAHAN

IKATAN KIMIA. RATNAWATI, S.Pd

I. PENDAHULUAN. Pencemaran udara adalah masuknya, atau tercampurnya unsur-unsur berbahaya ke dalam

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS

Menguasai pengetahuan dan menerapkan teknik, ketrampilan dan tools dalam bidang industri. Memiliki kemampuan untuk mengaplikasikan pengetahuan yang

Deteksi Konsentrasi Kadar Glukosa Dalam Air Destilasi Berbasis Sensor Pergeseran Serat Optik Menggunakan Cermin Cekung Sebagai Target

UJI RADIONUKLIDA GIPSUM DENGAN METODE LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS) DAN PROTEKSI RADIASI DENGAN METODE JARAK

BENDA WUJUD, SIFAT DAN KEGUNAANNYA

Distribusi Celah Pita Energi Titania Kotor

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. spektrofotometer UV-Vis dan hasil uji serapan panjang gelombang sampel dapat

Studi Awal Aplikasi Fiber coupler Sebagai Sensor Tekanan Gas

KARAKTERISASI GaAs DENGAN PHOTOLUMINESCENCE LASER ARGON

Atom unsur karbon dengan nomor atom Z = 6 terletak pada golongan IVA dan periode-2 konfigurasi elektronnya 1s 2 2s 2 2p 2.

DETEKTOR RADIASI INTI. Sulistyani, M.Si.

PENENTUAN RUMUS ION KOMPLEKS BESI DENGAN ASAM SALISILAT

DETEKSI DAN ANALISIS KLOROFIL PADA BERBAGAI JENIS SAYURAN DAN BUAH-BUAHAN MENGGUNAKAN PENGUJIAN FOTOLUMINESENSI

BAB III METODE PENELITIAN

Ikatan kimia. 1. Peranan Elektron dalam Pembentukan Ikatan Kimia. Ikatan kimia

Tembaga 12/3/2013. Tiga fasa materi : padat, cair dan gas. Fase padat. Fase cair. Fase gas. KIMIA ZAT PADAT Prinsip dasar

SPEKTROMETRI MASSA. Kuliah Kimia Analisis Instrumen Pertemuan Ke 7.

BAB III METODE PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. Pencemaran udara adalah permasalahan besar yang harus dihadapi pada

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Pada pembuatan dispersi padat dengan berbagai perbandingan

KARAKTERISASI TiO 2 (CuO) YANG DIBUAT DENGAN METODA KEADAAN PADAT (SOLID STATE REACTION) SEBAGAI SENSOR CO 2

30 Soal Pilihan Berganda Olimpiade Kimia Tingkat Kabupaten/Kota 2011 Alternatif jawaban berwarna merah adalah kunci jawabannya.

ANALISIS FASA KARBON PADA PROSES PEMANASAN TEMPURUNG KELAPA

Jl. Syech Abdurrauf No. 3 Darussalam, Banda Aceh 23111, Aceh, Indonesia

Soal dan jawaban tentang Kimia Unsur


Studi Analisis Serbuk dengan Teknik Krim Silikon Menggunakan Plasma Tekanan Tinggi yang Diinduksi oleh Laser Nd: YAG

IKATAN KIMIA. Tim Dosen Kimia Dasar FTP

KIMIA DASAR JOKO SEDYONO TEKNIK MESIN UMS 2015

STRUKTUR KIMIA DAN SIFAT FISIKA

KIMIA. Sesi KIMIA UNSUR (BAGIAN IV) A. UNSUR-UNSUR PERIODE KETIGA. a. Sifat Umum

Ikatan Kimia & Larutan

PENGARUH KONDISI ANNEALING TERHADAP PARAMETER KISI KRISTAL BAHAN SUPERKONDUKTOR OPTIMUM DOPED DOPING ELEKTRON Eu 2-x Ce x CuO 4+α-δ

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA BAHAN AJAR KIMIA DASAR BAB IV STOIKIOMETRI

Sistem Pengembangan Pendeteksian Indeks Bias Zat Cair Menggunakan Serat Optik Singlemode Berbasis Otdr (Optical Time Domain Reflectometer)

Tabel 3.1 Efisiensi proses kalsinasi cangkang telur ayam pada suhu 1000 o C selama 5 jam Massa cangkang telur ayam. Sesudah kalsinasi (g)

: Dr. Budi Mulyanti, MSi. Pertemuan ke-15 CAKUPAN MATERI

JURNAL PRAKTIKUM SENYAWA ORGANIK DAN ANORGANIK 12 Mei 2014

Hubungan koefisien dalam persamaan reaksi dengan hitungan

Struktur dan Ikatan Kimia dalam senyawa Organik

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. 4:1, MEJ 5:1, MEJ 9:1, MEJ 10:1, MEJ 12:1, dan MEJ 20:1 berturut-turut

ANALISA SPEKTRUM CAHAYA LASER He-Ne MENGGUNAKAN SPEKTROMETER DIGITAL

Superkonduktor Eu 2-x Ce x CuO 4+α-δ

OAL TES SEMESTER I. I. Pilihlah jawaban yang paling tepat!

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

! " "! # $ % & ' % &

SINTESIS DAN KARAKTERISASI SENYAWA KOMPLEKS NIKEL(II) DENGAN LIGAN ETILENDIAMINTETRAASETAT (EDTA)

IKATAN KIMIA MAKALAH KIMIA DASAR

Kimia Organik I. Pertemuan ke 1 Indah Solihah

SOAL-SOAL LATIHAN BAB II

BAB II A. KONSEP ATOM

UJI RADIONUKLIDA GIPSUM DENGAN METODE LASER INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS) DAN PROTEKSI RADIASI DENGAN METODE JARAK SKRIPSI

C. ( Rata-rata titik lelehnya lebih rendah 5 o C dan range temperaturnya berubah menjadi 4 o C dari 0,3 o C )

Transkripsi:

1

2

3

4

5

6

7

KARAKTERISASI EMISI UNSUR KARBON C I 247,8 nm DENGAN LASER-INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY (LIBS) Hery Suyanto 1, Nyoman Wendri 1, Ni Wayan Sariasih 1, Ni Nyoman Ratini 1 1 Jurusan Fisika, FMIPA- Universitas Udayana Jl. Kampus Bukit Jimbaran, Badung-Bali 80361 Email : hery6@yahoo.com ABSTRAK Karbon (C) merupakan suatu unsur yang mempunyai banyak keistimewaan diantaranya dapat berikatan kovalen rangkap dengan unsur-unsur lain termasuk gas baik secara rantai linear maupun siklik yang cukup kuat. Dibalik keistimewaan ini, ada kesulitan untuk mendeteksi unsur karbon dilingkungan udara dengan beberapa peralatan tertentu. Hal ini dapat diatasi dengan teknik Laser- Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) melalui metode penundaan waktu deteksi (delay time detection). Bila laser Nd-YAG (1064 nm, 7 ns) difokuskan pada permukaan sampel karbon (grafit), maka sebagian kecil sampel terablasikan dengan kecepatan tinggi dan terjadi kompresi adiabatik dengan lingkungan udara dan terbentuk plasma. Plasma berisikan elektron-elektron, atom-atom netral, ion-ion dan atom-atom tereksitasi. Elektron-elektron dalam atom-atom C yang tereksitasi akan segera kembali ke keadaan dasar (ground state) sambil mengemisikan foton dengan panjang gelombang 247,8 nm. Emisi ini ditangkap oleh spektrometer dan ditampilkan sebagai intensitas fungsi panjang gelombang. Hasil menunjukkan bahwa setiap peningkatan energi laser sebesar 20 mj (80 mj, 100 mj, 120 mj), maka ada peningkatan nilai intensitas emisi C I 247,8 nm rata-rata sebesar 1,5 kali. Data juga menampilkan bahwa kondisi optimum pendeteksian emisi C I 247,8 nm berada di antara waktu tunda deteksi 0-1 μs. Hal ini disebabkan karena, setelah waktu tersebut atom C sebagian besar berekombinasi dengan gas nitrogen yang ada dilingkungan (udara) dan membentuk senyawa CN. Berdasarkan hasil penelitian bahwa kondisi optimum pendeteksian molekul CN berada diantara 1 3 μs dan ratio CN/C paling tinggi terjadi pada saat menggunakan energi laser 80 mj dibandingkan energi laser lebih tinggi 100 mj maupun 120 mj. Untuk membuktikan adanya rekombinasi antara atom C dengan gas nitrogen, maka telah dilakukan penelitian di lingkungan gas He dan ditemukan intensitas emisi CN yang sangat kecil yang mana diasumsikan bahwa CN tersebut berasal dari dalam bahan dan bukan hasil rekombinasi atom C dengan gas nitrogen di lingkungan. Kata kunci : karbon (C), LIBS, waktu tunda deteksi PENDAHULUAN Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) merupakan peralatan serbaguna yang mana dapat sebagai alat analisis dan juga sebagai peralatan eksperimen untuk hampir semua bahan dengan hampir tidak membutuhkan prepasi sampel dan hampir tidak merusak sampel (nondestructive test). Metode peralatan ini didasarkan pada pendeteksian secara optik dari emisi atom maupun molekul dalam plasma laser. 1 Beberapa parameter penting yang harus diperhatikan dengan teknik ini diantaranya : laser (lebar pulsa, panjang gelombang dan energi laser), waktu tunggu deteksi (delay time detection) dan lingkungan gas penyangga disekitar sampel. 2 Dengan mengkombinasikan parameter-parameter tersebut, maka akan dapat mengkarakterisasi suatu atom 8

atau molekul bahkan dapat mengetahui proses rekombinasi antara atom dengan gas membentuk molekul. Karbon atau zat arang merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom 6 pada tabel periodik. Karbon merupakan unsur non-logam dan bervalensi 4 (tetravalen), yang berarti bahwa terdapat empat elektron yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. 3 Karbon memiliki beberapa jenis alotrop, yang paling terkenal adalah grafit, intan, dan karbon amorf. Sifat-sifat fisika karbon bervariasi bergantung pada jenis alotropnya. 4 Semua alotrop karbon berbentuk padat dalam kondisi normal, tetapi grafit merupakan alotrop yang paling stabil secara termodinamik di antara alotrop-alotrop lainnya. Semua alotrop karbon sangat stabil dan memerlukan suhu yang sangat tinggi (titik didih 4827 0 C) untuk bereaksi, bahkan dengan oksigen dan nitrogen. Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur-unsur lainnya, dengan hampir 10 juta senyawa organik murni yang telah dideskripsikan sampai sekarang. 5 Berdasarkan sifat karbon tersebut diatas maka sulit untuk mendeteksi atom karbon secara terpisah, kecuali dengan peralatan yang berdasarkan sifat optik seperti LIBS. Ini disebabkan karena atom karbon merupakan unsur ringan dan mudah berikatan dengan unsur-unsur lain termasuk dengan gas seperti oksigen, hidrogen dan nitrogen di udara untuk membentuk senyawa CO, CH dan CN. Berdasarkan kenyataan tersebut maka pada makalah ini membahas karakteristik atom karbon dengan LIBS yang mana untuk mengetahui berapa waktu tunggu deteksi (delay time detection) dan energi laser yang optimum untuk mendeteksinya. Selain itu juga membahas fenomena rekombinasi atom karbon dengan gas nitrogen baik di lingkungan udara maupun di lingkungan gas nitrogen murni. SET-UP EKSPERIMEN Set-up eksperimen pada penelitian ini seperti ditunjukkan pada gambar 1. Laser Nd-YAG (1064 nm, 7 ns) dengan energi 80, 100 dan 120 mj difokuskan oleh lensa Quartz (f =10 cm) pada permukaan lempengan sampel karbon (grafit) dilingkungan udara 1 atm. Sebagian kecil sampel akan terablasikan dengan kecepatan sangat tinggi dan terjadi kompresi adiabatik dengan gas penyangga lingkungan dan menghasilkan gelombang kejut (shockwave), sehingga terbentuklah plasma. 6 Energi gelombang kejut ini digunakan untuk mengeksitasi atom-atom yang terablasi. Elektron-elektron dalam atom-atom tereksitasi kembali ke keadaan dasar (ground state) sambil mengemisikan foton dengan panjang gelombang yang sesuai jenis atomnya. Selanjutnya foton ini ditangkap oleh spektrometer HR 2500 ++ ( spectrometer range 200 980 nm, resolusi 0.1 nm (FWHM), 7 detector CCDs with a combined 14,336 pixels ) dan ditampilkan sebagai spektra intensitas fungsi panjang gelombang dengan software OOILIB dan OOICOR. Intensitas menunjukan konsentrasi atomnya sedangkan panjang gelombang menunjukkan jenis atomnya. 9

intensitas, a.u C I 247.8 Makalah Prosiding Dengan memvariasi energi laser, jenis gas penyangga dan waktu tunggu deteksi akan diperoleh karakteristik dari suatu atom karbon dan senyawanya. 7,8 Gambar 1. Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). 9 Dalam penelitian ini menggunakan energi laser 80, 100 dan 120 mj; gas penyangga : udara, nitrogen dan helium pada 1 atm; dan waktu tunggu deteksi dari 0 sampai 4 µs. HASIL DAN PEMBAHASAN Pada saat laser dengan energi 80 mj difokuskan pada permukaan sampel karbon (grafit), maka sebagian kecil sampel terablasikan dan terjadi kompresi adiabatis dengan gas lingkungan yang selanjutnya terbentuk plasma. Elektron-elektron dalam atom-atom netral karbon yang tereksitasi dalam plasma kembali ke ground state sambil mengemisikan foton dan ditangkap oleh spektrometer dengan waktu tunggu deteksi 0 μs yang selanjutnya ditampilkan sebagai intensitas fungsi panjang gelombang seperti pada gambar 2. 140 120 100 Sampel : Lempengan Karbon (grafit) Energi Laser : 80 mj lingkungan gas : udara, N2, He (1 atm) waktu tunggu deteksi : 0 μs Udara, 0 μs N2 30 ml/s, 0 μs He 30 ml/s, 0 μs 80 60 40 20 0 247 247.5 248 248.5 panjang gelombang, nm Gambar 2. Spektrum Emisi Karbon C I 247,8 nm pada tekanan 1 atm di lingkungan gas : Udara, N2 dan He 10

intensitas, a.u CN 386.03 nm CN 387.1 nm CN 388.3 nm Makalah Prosiding Gambar 2, menunjukkan intensitas emisi atom netral karbon C I 247,8 nm fungsi panjang gelombang yang berada pada lingkungan gas udara, nitrogen (N2) dan helium(he). Grafik menunjukkan bahwa intensitas atom karbon dilingkungan gas He paling tinggi dibandingkan di udara dan di gas N2. Ini disebabkan karena hampir semua atom karbon yang terablasi dari sampel akan tereksitasi akibat adanya energi gelombang kejut serta cadangan gas panas yang dihasilkan oleh gas He yang selanjutnya mengemisikan foton dengan panjang gelombang 247,8 nm. Selain dari itu, karena dilingkungan gas He dengan kemurnian 99,99%, maka atom C tidak dapat berikatan gas lain seperti N, O dan H untuk membentuk molekul CN, CO dan CH sehingga intensitas karbon paling tinggi. Sebaliknya, intensitas emisi karbon C I 247,8 nm dilingkungan gas N2 paling rendah dibandingkan dilingkungan udara maupun gas He. Ini karena sebagian besar atom karbon yang terablasi dari sampel berekombinasi dengan gas N2 disekitarnya dan membentuk molekul CN. Untuk membuktikan kenyataan-kenyataan tersebut, maka ditinjau spektrum molekul CN yang ditampilkan pada gambar 3. 120 100 80 Sampel : Lempengan Karbon (grafit) Energi Laser : 80 mj lingkungan gas : udara, N2, He (1 atm) waktu tunggu deteksi : 0 μs 60 40 Udara, 0 μs N2 30 ml/s, 0 μs He 30 ml/s, 0 μs 20 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 Panjang gelombang, nm Gambar 3. Spektrum Emisi CN pada tekanan 1 atm di lingkungan gas : Udara, N2 dan He Gambar 3 menunjukkan spektrum emisi molekul CN (CN 386,03 nm ; CN 387,1 dan CN 388,3 nm) dilingkungan gas udara, N2 dan He. Besarnya intensitas emisi CN kebalikan dengan nilai intensitas C pada gambar 2. Nilai intensitas emisi molekul CN yang berada pada lingkungan gas N2 adalah paling tinggi. Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa sebagian besar atom karbon yang terablasi dari sampel berikatan dengan gas N2 membentuk molekul CN. Demikian juga intensitas molekul CN dilingkungan gas He adalah paling rendah yang mana ini karena hampir tidak ada gas nitrogen di lingkungan gas He sehingga atom karbon tidak berikatan dengan 11

intensitas, a.u intensitas, a.u Makalah Prosiding nitrogen. Sedangkan dilingkungan udara, baik intensitas emisi karbon maupun molekul CN selalu berada diantara lingkungan gas He dan gas N2. Untuk memahami sifat atau karakteristik emisi atom netral karbon C I 247,8 nm dan molekul CN 388,3 nm, maka perlu dilihat pengaruhnya terhadap perubahan energi laser dan waktu tunggu deteksi (delay time detection) yang hasilnya seperti ditunjukkan pada gambar 4,5 dan 6. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 sampel : lempengan Karbon (grafit) laser energi : 80 mj dilingkungan : di udara (1 atm) CN I 388,3 nm C I 247,8 nm 0 1 2 3 4 waktu tunggu deteksi, μs Gambar 4. Intensitas emisi atom karbon C I 247,8 nm dan molekul CN I 388,3 nm fungsi waktu tunggu untuk energi laser 80 mj di lingkungn udara 1 atm. 60 50 40 30 sampel : lempengan Karbon (grafit) laser energi : 100 mj dilingkungan : di udara (1 atm) CN I 388,3 nm C I 247,8 nm 20 10 0 0 1 2 3 4 waktu tunggu deteksi, μs Gambar 5. Intensitas emisi atom karbon C I 247,8 nm dan molekul CN I 388,3 nm fungsi waktu tunggu untuk energi laser 100 mj di lingkungn udara 1 atm. 12

intensitas, a.u Makalah Prosiding 80 70 60 50 40 30 20 10 sampel : lempengan Karbon (grafit) laser energi : 120 mj dilingkungan : di udara (1 atm) CN I 388,3 nm C I 247,8 nm 0 0 1 2 3 4 waktu tunggu deteksi, μs Gambar 6. Intensitas emisi atom karbon C I 247,8 nm dan molekul CN I 388,3 nm fungsi waktu tunggu untuk energi laser 120 mj di lingkungn udara 1 atm. Gambar 4, 5 dan 6, merupakan intensitas emisi karbon C I 247,8 nm dan molekul CN 388,3 nm fungsi waktu tunggu deteksi dari 0 4 μs yang masing-masing menggunakan energi laser 80, 100 dan 120 mj di lingkungan udara 1 atm. Secara umum grafik menunjukkan intensitas emisi atom karbon C I 247,8 nm menurun dengan bertambahnya waktu deteksi dan meningkat sebesar 1,5 kali dengan bertambahnya energi laser sebesar 20 mj. Ini disebabkan semakin besar energi laser, maka jumlah atom-atom karbon yang terablasi dan tereksitasi juga semakin banyak yang mana akan mengemisikan banyak foton. Akan tetapi, semakin lama waktu tunggu deteksi, maka semakin habis jumlah fotonnya yang mengakibatkan intensitasnya menurun. Selain dari itu semakin lama waktu tunggu deteksi, maka semakin banyak atom-atom karbon yang berekombinasi dengan gas nitrogen (N2) yang ada di udara dan membentuk molekul CN, sehingga jumlah emisi atom karbon menurun. Pembentukan molekul CN ini diyakini berasal dari hasil rekombinasi antara atom-atom karbon dari sampel dengan gas nitrogen yang ada disekitar sampel. Ini dapat dilihat pada gambar 4,5 dan 6, bahwa menurunnya intensitas atom karbon akan dibarengi dengan meningkatnya molekul CN. Berdasarkan gambar 4,5 dan 6, bahwa pendeksian atom netral karbon C I 247,8 nm sebaiknya dilakukan diantara waktu tunggu deteksi 0 1 μs. Sedangkan waktu tunggu deteksi untuk molekul CN sebaiknya dilakukan diantara 1 3 μs. Untuk melihat probabilitas terbentuknya rekombinasi antara atom karbon dengan gas nitrogen disekitarnya, maka perlu dihitung rasio antara CN dengan C fungsi waktu tunggu deteksi dan hasilnya seperti pada gambar 7. 13

Ratio intensitas CN/C Makalah Prosiding 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 sampel : Karbon grafit laser energi : 80,100, 120 mj dilingkungan : di udara (1 atm) Ratio CN/C (80 mj) Ratio CN/C (100 mj) Ratio CN/C (120mJ) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 waktu tunggu deteksi, μs Gambar 7. Ratio intensitas CN/C fungsi waktu tunda deteksi dari 0 3 μs, untuk energi laser 80, 100 dan 120 mj di lingkungan udara 1 atm. Gambar 7, menunjukkan ratio intensitas CN/C fungsi waktu tunda deteksi dari 0 3 μs, untuk energi laser 80, 100 dan 120 mj di lingkungan udara 1 atm. Berdasarkan data pada gambar tersebut, bahwa dengan menggunakan energi laser 80 mj akan terjadi rekombinasi antara atom karbon C dengan gas nitrogen di udara yang paling besar dibandingkan dengan menggunakan energi laser 100 mj maupun 120 mj. Ini disebabkan karena semakin rendah energi laser, semakin rendah kecepatan atom karbon yang terablasikan sehingga menghasilkan energi gelombang kejut yang rendah dan menyebabkan banyak atom karbon berikatan dengan gas nitrogen membentuk CN. KESIMPULAN Berdasarkan data penelitian bahwa ada korelasi nilai intensitas emisi atom karbon C dengan nilai intensitas emisi molekul CN pada eksperimen di lingkungan udara 1 atm. Penurunan intensitas emisi atom C fungsi waktu tunda deteksi akan diikuti peningkatan intensitas emisi molekul CN. Pendeteksian atom C sebaiknya dilakukan pada waktu tunggu deteksi antara waktu 0 1 μs, sedangkan untuk molekul CN berada antara 1 3 μs untuk semua energi laser 80, 100 dan 120 mj. Penelitian untuk pendeteksian CN sebaiknya dilakukan pada energi laser yang lebih rendah. Data menunjukkan bahwa rasio intensitas CN/C untuk energi laser 80 mj paling besar dibandingkan dengan energi laser 100 dan 120 mj. Untuk menunjukkan adanya rekombinasi antara atom C dengan gas nitrogen, maka telah dilakukan penelitian di lingkungan gas He dan ditemukan intensitas emisi CN yang sangat kecil yang mana diasumsikan bahwa CN tersebut berasal dari dalam bahan dan bukan hasil rekombinasi atom C dengan gas nitrogen. 14

UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyampaikan terimakasih atas dukungan pendanaan penelitian ini dari dana PNBP Universitas Udayana melalui skim Hibah Penelitian Unggulan Program Studi Tahun Anggaran 2015 dengan Surat Perjanjian Penugasan Nomor: 1308/UN14.1.28.1/PP/2015 DAFTAR PUSTAKA 1. H.R. Griem, Principles of Plasma Spectroscopy (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1997) 2. D.A. Cramers and L. J. Radziemski, Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (Wiley, New York, 2006) 3. "Periodic Table: Date of Discovery". Chemical Elements.com. Diakses 2007-03-13 4. "World of Carbon - Interactive Nano-visulisation in Science &Engineering Edukation (IN- VSEE)". Diakses 2008-10-09. 5. Chemistry Operations (December 15, 2003). "Carbon". Los Alamos National Laboratory. Diakses 2008-10-09 6. W.S. Budi, H. Suyanto, K.H. Kurniawan, M.O. Tjia, K. Kagawa. Shock Exitation and Cooling Stage in the Laser Plasma Induced by a Q-Swictched Nd:YAG laser at Low Pressure. Appl. Spectroscopy. 1999.53(6).719-730 7. D.A. Cremers, L.J. Radziemski, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Fundamentals and Applications, UK :Cambridge University Press, Cambridge, 2006 8. Marincan Pardede, Rinda Hedwig, Syahrun N.A, Kurnia Lahna, Nasrullah Idris, Eric Jobiliong, Hery Suyanto, A.M. Marpaung, M.M. Suliyanti, Muliadi Ramli, M.O. Tjia, T.J. Lie, Zener Sukra Lie, D.P. Kurniawan, K. H. Kurniawan, dan K. Kagawa. Quantitative and Sensitive Analysis of CN Molecules Using Laser Induced Low Pressure He Plasma. Journal of Applied Physics, AIP. 2015. Vol. 117, number 11(113302 1-7). 9. Suyanto, H. Diktat kuliah Spektroskopi terapan. Bukit Jimbaran: Universitas Udayana, 2012. TANYA-JAWAB : 1. Pertanyaan dari Mogari (UKI): Bagaimana cara mendeteksi unsur-unsur atau molekul di udara bebas secara langsung dengan metode LIBS? Jawaban: LIBS juga menawarkan pendeteksian secara insitu, jadi laser langsung difokuskan pada udara dan terbentuk plasma yang mana emisinya ditangkap dengan detektor melalui fiber yang kemudian ditampilkan spektrum intensitas fungsi panjang gelombang yang selanjutnya dianalisis dengan software addlibs untuk menentukan jenis-jenis unsurnya(di demokan). Untuk menjangkau jarak agak jauh, maka diperlukan lensa yang mempunyai jarak fokus yang lebih panjang. 15