Gambar 3. Transmitansi kristal fotonik satu dimensi tanpa defect
13
Gambar 4. Transmitansi kristal fotonik satu dimensi dengan defect
13
Gambar 5. Model kristal fotonik satu dimensi dengan dua defect
13
BAB III METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan mulai Oktober
2010 hingga November 2011 di Koridor Departemen Fisika, Gerbang utama IPB,
Laboratorium Spektroskopi Departemen Fisika, Laboratorium Fisika Material, dan
Labolatorium PPLH IPB.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tabung penjerap,
pompa vakum, pencatat waktu, pencatat laju alir flow meter, thermometer, ocean optic
spectrophotometer UV-Vis USB 4000, high volume air sampler HVAS, kertas saring
filter, timbangan analitik, sensor kristal fotonik satu dimensi, voltmeter, sumber
cahaya, dan fotodetektor berupa spektrofotometer fotodioda. Bahan yang
digunakan adalah udara permukaan dan akuades sebagai penjerap.
Metode Penelitian
3.3.1 Karakterisasi TSP
a.
Penyediaan sampel
Sampel diambil dari asap kendaraan bermotor. Sebelumnya, tabung penjerap
tersebut disambungkan dengan pompa vakum yang berfungsi sebagai alat
penghisap asap kendaraan kemudian tabung penjerap diisi 10 ml akuades.
Setelah tabung penjerap diisi akuades dan disambungkan dengan pompa vakum,
pengambilan sampel dimulai. Pompa vakum dihidupkan, udara dihisap masuk
ke dalam tabung penjerap Lampiran1.
i b.
Pengujian secara spektroskopi Tahapan pengukuran spektroskopi :
1. Untuk standar kalibrasi
transmitansinya, digunakan akuades sebagai blanko.
2. Akuades dimasukkan ke dalam kuvet
sebagai blanko. 3.
Sampel yang ada dalam tabung penjerap dimasukkan ke dalam kuvet
sebagai sampel. 4.
Software spektrofotometer dibuka, tampil pada layar komputer.
5. Kuvet blanko diletakkan ke dalam
kuvet holder spektrofotometer. 6.
Pada tambilan software yang
digunakan, pilih scope berarti kuvet kuvet berisi akuades yang
dimasukkan pada kuvet holder sebagai blanko. Setelah itu dipilih terang icon
lampu sebagai kondisi terang, kemudian kuvet holder ditutup sebagai
kondisi gelap dan dipilih dark.
7. Pada layar komputer ditampilkan
grafik yang intesitasnya nol. Setelah grafik tersebut stabil, dipilih
transmitansi icon T. 8.
Pada layar ditampilkan grafik transmitansi akuades adalah 100 .
9. Kuvet yang berisi sampel diletakkan ke
dalam kuvet holder spektrofotometer. Kemudian dipilih transmitansi icon
T. Intensitas transmitansi sampel yang diukur menjadi kurang dari 100 .
10. Setelah diketahui data transmitansi,
dapat diperoleh juga data absorbansi sampel dengan memilih icon A pada
tampilan software. Setelah diperoleh data transmitansi dan
absorbansi sampel, diamati perubahan intensitas atau perubahan spektrum dari
blanko terhadap sampel. Panjang gelombang operasi ini selain untuk fabrikasi sensor kristal
fotonik satu dimensi, dan pemilihan sumber cahaya. Selama proses karakteristik
spektrometri TSP, sumber cahaya yang digunakan berupa sumber cahaya
polikromatis. Agar cahaya yang melewati jerapan lebih spesifik maka sumber cahaya
yang digunakan dalam karakterisasi kristal fotonik satu dimensi untuk pengukuran TSP
adalah sumber cahaya monokromatis.
3.3.2 Pengukuran konsentrasi TSP secara
gravimetri Pengukuran konsentrasi TSP sesuai
dengan metode gravimetri menggunakan alat HVAS Lampiran3 sesuai SNI 19-7119.3-
2005.
4
a. Persiapan Filter
Filter dipanaskan dalam oven dengan suhu 100-105
C selama 1-2 jam. Kemudian
filter didinginkan dalam desikator. Setelah dingin, filter ditimbang
dengan timbangan analitik ditimbang. Penimbangan massa untuk tiap filter
dilakukan tiga kali. Dicatat hasil pengukuran massa filter sebelum
digunakan. Massa rata-rata dari tiga kali penguikuran sebagai massa filter sebelum
digunakan m
1
. Kemudian, disimpan kembali ke dalam wadah tertutup.
b. Pengambilan dan pengujian sampel
1. Filter dipasang ke dalam filter holder HVAS. Kemudian disambungkan
dengan sumber listrik. 2. Alat dihidupkan lalu udara terhisap
oleh HVAS. Partikulat terperangkap pada filter.
3. Selama periode pengambilan sampel, dibaca dan dicatat laju alir, temperatur
dan tekanan minimal 2 kali. Pembacaan diawal dan diakhir dengan
asumsi perubahan pembacaan linear setiap waktu.
4. Setelah udara dihisap sampai tekanan tertentu, alat dimatikan kembali.
5. Dipindahkan filter secara hati-hati, dijaga agar tidak ada partikel yang
terlepas, dan filter dimasukkan kembali ke dalam wadah tertutup.
6. Ditimbang lembaran filter dengan timbangan analitik sebagai massa filter
setelah pengambilan sampel m
2
. c. Perhitungan
konsentrasi 1.
Koreksi laju alir volumetrik pada kondisi standar
Qs Qo
T T
1
Keterangan : Qs adalah laju alir volumetrik pada
kondisi standar 298 K dan 101.3 kPa m
3
menit; Qo adalah laju alir volum uji udara
yang terhisap m
3
menit; Ts adalah temperatur standar, 298 K;
To adalah temperatur absolut dimana Qo ditentukan K;
Ps adalah tekanan baromatik standar, 101.3 kPa;
Po adalah tekanan baromatik dimana Qo ditentukan kPa.
2. V
hisap olum udara yang di
V T
2 Keterangan :
V adalah volum udara yang diambil m
3
; Qs
1
adalah laju alir awal terkoreksi pada pengukuran pertama lpm;
Qs
2
adalah laju alir akhir terkoreksi pada pengukuran kedua lpm;
T adalah waktu pengambilan contoh uji menit.
3. Konsentrasi partikel tersuspensi total
da menggunakan
H lam udara ambien
VAS C
V
3 Keterangan :
C adalah konsentrasi massa partikel tersuspensi µgNm
3
; m
1
adalah berat filter awal g; m
2
adalah berat filter akhir g; V adalah volum contoh uji udara
liter; 10
6
adalah konversi g ke µg. 3.3.3
Karakterisasi dan uji kepekaan sensor kristal fotonik satu dimensi
Pengukuran transmisi cahaya yang diterima fotodetektor dilakukan secara
bersamaan dan kondisi yang sama dengan pengukuran konsentrasi TSP secara
gravimetri. Fotodetektor yang digunakan adalah spektrofotometer dan fotodioda.
Sensor kristal fotonik satu dimensi dipasang pada tabung penjerap Lampiran
4.
a. Pengukuran transmisi cahaya dengan
spektrofotometer Untuk uji transmisi cahaya dengan
spektrofotometer dilakukan dengan cara menempatkan
light source sebelum struktur kristal fotonik yang merambat
melalui defect pertama dan defect kedua hingga diterima oleh detektor berupa
spektrofotometer. Dalam hal ini defect kedua berupa larutan penjerap TSP yang
akan dideteksi. Keluaran parameter tersebut berupa intensitas cahaya dalam
satuan counts. Desain eksperimen dapat dilihat pada Lampiran 5.
b. Pengukuran transmisi cahaya dengan
fotodioda Untuk uji transmisi dengan
menggunakan fatodioda pada dasarnya sama dengan uji transmisi cahaya dengan
menggunakan spektrofotometer. Keluaran dari uji ini berupa transmisi cahaya yang
dikonversi dalam satuan tegangan. Tujuan desaian eksperimen ini agar hasil
pengamatan dapat digunakan untuk pengukuran secara digital. Desain
eksperimen dapat dilihat pada Lampiran 6.
Pengujian untuk memperoleh a transmisi cahaya yang diterima oleh
spektrofotometer dan b transmisi cahaya berupa tegangan keluaran fotodioda,
dilakukan melalui beberapa tahapan.
Tahapan karakterisasi sensor kristal fotonik satu dimensi untuk mendeteksi
TSP : 1.
Pengambilan dan pengujian sampel TSP
Dilakukan pada lokasi, waktu, dan tekanan yang sama, bersamaan dengan
pengukuran TSP metode gravimetri. Pompa vakum dihidupkan, udara
dihisap masuk ke dalam tabung penjerap. Diamati dan dicatat laju alir, suhu dan
transmisi cahaya baik berupa tegangan setiap 2 menit sekali selama satu jam
pengambilan sampel.
2. Perhitungan konsentrasi yang terjerap
K i TSP menggunakan sensor
kristal tonik satu dimensi adalah onsentras
fo
C C
4 Keterangan :
C
o
adalah konsentrasi akhir TSP menggunakan sensor kristal fotonik
µgm
3
; Cs adalah konsentrasi akhir TSP
menggunakan HVAS µgm
3
; Q
o
adalah laju alir rata-rata dengan
sensor kristal fotonik satu dimensi lpm;
Qs adalah laju alir HVAS lpm.
3. Pengenceran
Proses pengenceran dilakukan dengan menambahkan 0,5-1 ml akuades
secara terus menerus setiap interval waktu tertentu hingga mencapai nilai
transmisi yang stabil pengenceran hingga penambahan 10 ml akuades.
N
i o entrasi pada saat pengenceran ad a
ila k ns al h
C C
5 Keterangan :
C
o
adalah konsentrasi TSP µgm
3
; C
i
adalah konsentrasi terukur
menggunakan sensor kristal fotonik satu dimensi µgm
3
; V
o
adalah volume penjerap setelah sampling pada konsentrasi C
o
ml; V
i
adalah volume penjerap + penambahan penjerap untuk Ci ml;
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
