A. Sinyal Akustik pada Detektor Fotoakustik

22

BAB II DASAR TEORI

II. A. Sinyal Akustik pada Detektor Fotoakustik

Fenomena Fotoakustik pertama kali dikemukakan oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1880 [Spike, 2006]. Detektor fotoakustik memiliki keunggulan sensitivitas yang tinggi dan waktu tanggap yang relatif cepat sehingga dapat digunakan secara on-line. Detektor ini dapat mendeteksi lebih dari satu jenis gas secara simultan. Selain itu, detektor ini dapat digunakan untuk mendeteksi gas pada bidang biologi, pertanian, medis dan lingkungan. Gambar 2.1 Bagan efek fotoakustik 23 Efek Fotoakustik pada dasarnya merupakan konversi antara cahaya menjadi gelombang bunyi. Hal tersebut dapat dijelaskan dengan proses penyerapan cahaya oleh bahan sampel yang mengakibatkan perbedaan tekanan sekitar sampel karena fenomena eksitasi-deeksitasi sehingga memunculkan gelombang bunyi hal terebut dapat dijelaskan secara singkat dengan gambar 2.1.[Haisch et al., 2002]. Apabila laser ditala pada frekuensi transisi dari molekul yang ada dalam sel fotoakustik, sebagian tenaga Ei akan tereksitasi ke aras tenaga yang lebih tinggi Ef. Selanjutnya molekul-molekul dengan aras tenaga Ef dapat melepaskan tenaga eksitasinya secara radiasi maupun non-radiasi fenomena tersebut dapat dilihat pada gambar 2.2 [Santosa, 2003] . Gambar 2.2 Fenomena eksitasi deeksitasi 24 Pada pelepasan tenaga eksitasisi secara non-radiasi ketika bertumbukan molekul tersebut akan mentransfer tenaga eksitasinya ke tenaga translasi molekul yang ditumbuknya. Kenaikan tenaga translasi menyebabkan kenaikan suhu dan tekanan. Jika berkas laser dimodulasi, tekanan di dalam sel fotoakustik akan berubah secara periodik. Perubahan tekanan tersebut merupakan sinyal akustik. Sinyal akustik dapat ditangkap oleh mikropon. Perubahan tekanan tersebut dapat dikatakan juga sebagai sinyal akustik. Sinyal akustik yang dihasilkan atau sinyal keluaran mikropon dipengaruhi oleh daya laser, konstanta sel fotoakustik, konsentrasi gas dan koefisien serapan. Apabila di dalam sel fotoakustik hanya terdapat satu macam gas “g”, hubungan antara keluaran mikropon dan besaran-besaran yang lain dapat dinyatakan dengan persamaan [Santosa, 2003] gl g l l C CP S α = 2.1 dengan l S adalah keluaran mikropon ketika digunakan laser “l” dengan daya l P , C adalah konstanta sel fotoakustik, g C adalah konsentrasi gas “g” dalam sel fotoakustik dan gl α adalah koefisien serapan dari gas “g” pada laser “l”. Dapat diperoleh sinyal ternormalisir dengan daya laser [Santosa, 2003]. gl g l l CC P S α = 2.2 gl g l CC P S α = 2.3 25

II. B. Resonator Akustik pada Detektor Fotoakustik