1. ANALISIS KRISTAL &
MINERAL DENGAN DIFRAKSI
SINAR-X
1

2. Sejak ditemukannya, sinar-x telah umum
dipergunakan untuk tujuan pemeriksaan tidak
merusak pada material maupun manusia.
Disamping itu, sinar-x dapat juga digunakan
untuk menghasilkan pola difraksi tertentu yang
dapat digunakan dalam menganalisa kualitatif
dan kuantitatif material.
Sinar-x adalah gelombang elektromagnetik
dengan panjang gelombang sekitar 0,2 sampai
2,5 A (panjang gelombang cahaya tampak
adalah sekitar 6000 A). Teori tentang difraksi
sinar-x dikemukakan pertama kali oleh Von
Laue (1912), dari Universitas Munich (Jerman),
dan dikembangkan lebih lanjut oleh W. H.
Bragg, dari Universitas Leed (inggris).
2

3. Sumber Radiasi
X – Ray dan Gamma Ray adalah suatu gelombang
ELECTROMAGNETIC dengan tingkatan energy Radiasi sebagai berikut:
Semakin tinggi Energy
radiasi semakin tebal daya
tembusnya dalam
memeriksa suatu material
Abrianto@T.Metalurgi-UNJANI 3
3

4. High Electrical Potential
Electrons
+ -
X-ray Generator or
Radioactive Source
Creates Radiation
Radiation
Penetrate
the Sample
Exposure Recording Device
4

5. Sinar X dapat dihasilkan dengan menumbukkan
elektron yang dilepaskan oleh katoda pada
anoda di dalam suatu tabung hampa udara.
Sifat-sifat sinar X yang dihasilkan sangat
tergantung dari tegangan dan arus dari
tabung, maka tinggi tegangannya makin besar
daya tembus dari sinar X yang dihasilkan.
Tegangan 150 volt untuk tebal plat 4 mm dan
250 volt untuk tebal plat 6 mm. Sedangkan
arus tabung yang besar akan mempertinggi
intensitas dari sinar X.
5

6. 6

7. Spektrum sinar X yang dihasilkan mampu
mempunyai intensitas, dimana spektra
dengan intesitas melonjak yang diberi
tanda Kα dan Kβ dinamakan radiasi
monokromatik atau radiasi karakteristik.
Sinar X yang dihasilkan dengan tegangan
rendah biasanya tidak mempunyai radiasi
karakteristik dan disebut radiasi putih.
7

8. 8

9. 9

10. Logika dibalik teori ini adalah asumsi bahwa
seandainya suatu kristal terdiri dari atom-atom
yang tersusun secara teratur dan periodik dalam
ruang dan jarak antar atom hampir sama
dengan panjang gelombang sinar-x, maka kristal
tersebut dapat berfungsi sebagai kisi-kisi yang
menghamburkan cahaya. Dengan konsep ini
dan mengingat bahwa sinar-x mempunyai
panjang gelombang yang mendekati jarak antar
atom, maka difraksi dapat terjadi kalau kristal
dikenai oleh sinar-x.
10

11. Berkas sinar-x yang dihamburkan tersebut ada yang
saling menghilangkan karena fasanya berbeda dan ada
juga yang saling menguatkan karena fasanya sama.
Berkas sinar-x yang saling menguatkan itulah yang
disebut sebagai berkas difraksi. Hukum Bragg
merupakan perumusan matematik tentang persyaratan
yang harus dipenuhi agar berkas sinar-x yang
dihamburkan tersebut merupakan berkas difraksi yang
secara umum, difraksi orde n dari bidang (h k l) dengan
jarak antar bidang d’, dapat dianggap sebagai difraksi
orde 1 dari bidang (nh nk nl) yang berjarak d=d’/n ,
sehingga:
n λ = 2 d’ sin θ
λ = 2 d sin θ
dimana, λ adalah panjang gelombang sinar-x, dan θ
adalah sudut difraksi.
11

12. Ada dua faktor yang perlu diingat:
 Sinar datang, bidang normal terhadap bidang
difraksi, dan berkas difraksi selalu sebidang.
 Sudut antara berkas sinar difraksi dan berkas
sinar transmisi adalah 2θ. Sudut 2θ inilah yang
diukur pada percobaan difraksi, bukan θ.
Metoda difraksi dapat dibagi atas 3 jenis, yaitu
metoda Laue, Metoda kristal berputar dan
metoda serbuk. Dalam metoda Laue, θ dibuat
tetap dan λ berubah-ubah, sedangkan metoda
kristal berputar dan metoda serbuk, λ dibuat
tetap dan θ berubah-ubah.
12

13. Aplikasi teknik difraksi sinar-x ini antara lain
adalah untuk:
 Penentuan struktur kristal
 Penentuan ukuran sel satuan
 Analisis kualitatif identifikasi unsur/senyawa
 Analisis komposisi kimia
 Pengukuran tekstur
13

14. Jika Hukum Bragg ditulis sebagai: sin θ =
λ/2d maka arah difraksi hanya ditentukan
oleh jarak antar bidang (d), jarak antar
bidang tersebut bergantung pada ukuran
dan bentuk sel satuannya, karena itu arah
difraksi hanya ditentukan oleh ukuran dan
bentuk sel satuan saja. Sebaliknya jika
arah difraksi tertentu, maka bentuk sel
satuan dapat ditentukan pula, karena
setiap sistim kristal mempunyai pola
urutan difraksi tertentu yang menghasilkan
urutan s 14

15. 15
Gambar 1. Indeks Miller Sistim Sel Satuan

16. Sedangkan ukuran sel satuan (kisi kristal, a)
dapat ditentukan dari persamaan jarak
antar bidang, yaitu sebagai berikut:
Cubic
1/d2 = (h2+k2+l2)/a2
Tetragonal
1/d2 = (h2+k2)/a2 + l2/c2
Hexagonal
1/d2 = 4/3{(h2+hk+k2)/a2} + l2/c2
16

17. Teknik difraksi sinar-x dapat digunakan pula
untuk analisis kualitatif karena setiap
unsur atau senyawa mempunyai pola
difraksi tertentu, dengan demikian jika pola
unsur atau senyawa tersebut diketahui,
maka unsur atau senyawa tersebut dapat
diidentifikasi.
17

18. Hasil difraksi serbuk dengan difraktometer
adalah berupa pola difraksi yang berisi
data intensitas dan sudut difraksinya.
Jarak antar bidang dapat dihitung dengan
hukum Bragg. Karena sangat banyak
sekali unsur/ paduan/senyawa
organik/senyawa anorganik dan material
yang telah ditemukan, maka pola-pola
difraksinya telah tersedia dan telah
dikelompokkan.
18

19. 19

20. 20

21. Abrianto@T.Metalurgi-UNJANI 21
21