Gambar 2.5 Eksitasi elektron ke tingkat energi yang lebi tinggi. [Sumber : http:www.yohanes
surya.com downloadpenulisTeknologi_18.pdf. Diakses pada tanggal 24 Maret 2015]
Elektron yang teriksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi berada dalam keadaan tidak stabil dan akan selalu berusaha untuk kembali ke keadaan awalnya
ground state atau keadaan metastabil dengan cara melepaskan kelebihan energi tersebut, dalam bentuk foton atau energi cahaya yang mempunyai panjang gelombang
tertentu seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kembalinya elektron ke tingkat energi semula disertai emisi cahaya. [Sumber :
http:www.yohanessurya.comdownloadpenulisTeknologi_18.pdf. Diakses pada tanggal 24 Maret 2014]
Foton ini akan menstimulasi atau merangsang elektron lain yang berada pada keadan metastabil sehingga akan mengemisikan foton yang identik dalam hal energi,
panjang gelombang dan frekuensi serta merambat ke arah yang sama sehingga mempunyai phase yang sama pula. Kejadian ini disebut stimulated emission of
radiation, yang mendasari terjadinya laser.
2.3.2 Laser Induced Breakdown Spectroscopy LIBS
Laser Induced Breakdown Spectroscopy LIBS adalah metode spektroskopi untuk analisis kuantitatif dan kualitatif unsur yang terkandung dalam sebuah bahan. Teknik ini
didasarkan pada analisis emisi plasma yang dihasilkan dengan cara memfokuskan laser pulsa berdaya tinggi pada sampel pada kondisi tekanan atmosfer.
Skema komponen utama secara sederhana untuk LIBS seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7, laser difokuskan ke permukaan sampel melalui lensa bikonvek. Sebagian
kecil sampel ~ 0,01 mg dengan kecepatan tinggi dan terjadi kompresi adiabatis dengan gas udara dilingkungan dan terbentuk gelombang kejut shockwave. Energi gelombang
kejut ini diserap oleh partikel-partikel yang terablasi dan digunakan untuk mengeksitasikan elektron-elektron dalam atom ke energi yang lebih tinggi. Elektron-
elektron dalam atom-atom yang tereksitasi kembali ke keadaan dasar ground state sambil memancarkan atau mengemisikan foton dengan panjang gelombang sesuai jenis
unsurnya. Emisi ini selanjutnya diolah oleh spektrometer dan selanjutnya ditampilkan dikomputer sebagai grafik intensitas fungsi panjang gelombang.
Gambar 2.7 Skema sederhana komponen utama LIBS.
2.3.3 Metode deteksi plasma menggunakan LIBS
Interaksi laser dengan sampel akan menghasilkan plasma yang mengemisikan foton dengan panjang gelombang sesuai unsurnya dan ditangkap oleh spektrometer
serta ditampilkan dalam spektrum intensitas panjang gelombang. Hasil spektrum emisi ini salah satunya bergantung pada waktu deteksi untuk menangkap emisi. Ada dua jenis
variabel waktu yaitu waktu tunggu deteksi , tt delay time detection dan waktu lama pendeteksian, tg gate time seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.8
a
b
c
Gambar 2.8 a Metode deteksi plasma pada LIBS, b spektrum dengan sinyal latar sinyal latar
tinggi, c spektrum tanpa sinyal latar sinyal latar rendah.
Gambar 2.8a menunjukkan perjalanan umur plasma. Pada saat laser difokuskan pada sampel, terbentuk plasma primer dengan kerapatan partikel yang sangat tinggi
200 400
600 800
1000 1200
1400 1600
1800
465 470
475 480
485 490
Inte ns
it a
s E
m is
i Uns
ur Z
n
a .u
Panjang Gelombang nm
100 200
300 400
500
465 470
475 480
485 490
Inte ns
it a
s E
m is
i Uns
ur Z
n
a .u
Panjang Gelombang nm
~10 ns. Kondisi ini menyebabkan ion-ion berekombinasi dengan elektron-elektron dan elektron melepaskan energi dalam bentuk foton dengan panjang gelombang kontinyu.
Selain itu, pada plasma primer juga terjadi tumbukan bebas antara elektron dengan elektron Bremsstrahlung. Hal ini juga mengakibatkan elektron mengemisikan foton
dengan panjang gelombang lebarkontinyu. Emisi kontinyu inilah yang menyebabkan spektrum terangkat atau sinyal latar background tinggi seperti ditunjukkan pada
gambar 2.8b. Proses Bremsstrahlung dan rekombinasi ion berlangsung sangat cepat ~10 ns atau selebar pulsa laser. Oleh sebab itu pendeteksian emisi sebaiknya
dilakukan setelah 1 s dari ablasi laser dan waktu inilah yang disebut dengan waktu
tunggu delay time. Nilai waktu tunggu ini bervariasi tergantung jenis unsurnya, tetapi hampir semua unsur memiliki waktu emisi lebih dari 1
s. Spektrum yang dihasilkan dengan delay time setelah 1
s ditunjukkan oleh gambar 2.8c yang mana backgroundnya sangat rendah.
2.4 Karakteristik Unsur Pb
