Prinsip Kerja XRD (X-Ray Diffraction)

Prinsip Kerja XRD (X-Ray Diffraction)

Karakterisasi XRD (X-Ray Diffraction) dilakukan untuk menganalisis fase dan mengetahui struktur kristal dan derajat kekristalan dari material yang dihasilkan. Analisis kristal menggunakan difraktometer sinar-X yang dilengkapi dengan pencacah radiasi untuk mencatat sudut dan intensitas difraksi. Sebuah recorder mencatat plot berkas difraksi pada rentang sudut 2- Theta.

Sinar X adalah radiasi elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang kurang dari 0,01 sampai 10 nm (energinya kurang lebih dari 100 eV hingga 100 KeV). Panjang gelombang tersebut sama ordenya dengan konstanta kisi kristal, sehingga sinar-X sangat berguna untuk menganalisa struktur kristalnya. Jika sinar-X dikenai pada suatu material, maka intensitas sinar yang dihamburkan akan lebih rendah dari intensitas sinar yang datang. Hal ini disebabkan adanya penyerapan oleh material dan juga penghamburan oleh atom-atom dalam material tersebut. Berkas sinar yang dihamburkan tersebut ada yang saling menghilangkan, karena fasanya berbeda dan ada yang saling menguatkan karena fasanya sama. Berkas sinar yang saling menguatkan yang disebut sebagai berkas difraksi sinar-X. Intensitas sinar-X terdifraksi bergantung pada berbagai faktor yang mempengaruhi berasal dari polarisasi sinar-X, penyerapan sinar-X, faktor geometri, posisi dan getaran atom-atom karena adanya pengaruh temperatur. Berkas sinar-X yang dijatuhkan pada kristal dapat dilihat pada gambar di bawah.

Gambar 1. Model difraksi Bragg (Subaer, 2015)

Spektrum yang dihasilkan memperlihatkan radiasi sinar-X kontinu dengan panjang gelombang antara 0,2 hingga 1,4 วบ (0,02 nm-0,14 nm) dan dua puncak tajam radiasi karakteristik K alpha dan K beta . Panjang gelombang K alpha dan K beta  bergantung pada jenis elemen. Radiasi katrakteristik tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. Untuk, elektron K (elektron pada kulit n = 1) terlepas dari atom sebagai akibat tumbukan dengan elektron berenergi tinggi yang dilepaskan oleh katoda. Elektron pada kulit yang lebih besar (n = 2) “turun” ke tingkat energi yang lebih rendah untuk menggantikan elektron K, sambil memancarkan energi dengan panjang gelombang tertentu. Transisi elektron dari L (n=2) ke K(n =1) menghasilkan energi dengan panjang gelombang dari garis K alpha. Spektrum sinar-X dipancarkan dengan menggunakan target molybdenum diperlihatkan pada Gambar di bawah.
Gambar 2.Spektrum emisi sinar-X dari molybdenum (Subaer, 2015)

Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkannya. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi.

Demikian artikel penjelasan singkat tentang Prinsip Kerja XRD (X-Ray Diffraction) semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika maupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.

Daftar Pustaka

Subaer, (2015). Pengantar Fisika Geopolimer. Jakarta: DP2M Dikti. 

Nursanto, Edy., Idrus, Arifuddin., Amijaya, Hendra., Pramumijoyo, Subagyo,. (2011). Keterdapatan dan tipe mineral batubara serta metode analisisnya. Jurnal teknologi Technoscientia. ISSN: 1979-8415.

Widyawati, N. (2012). Analisa Pengaruh Heating Rate terhadap tingkat Kristal dan Ukuran Butir Lapisan BZT yang Ditumbuhkan dengan Metode Sol Gel. Surakarta: Universitas Sebelas Maret.