B. Resonator Akustik pada Detektor Fotoakustik

25

II. B. Resonator Akustik pada Detektor Fotoakustik

Sensitivitas detektor fotoakustik merupakan hal yang sangat penting karena detektor fotoakustik bekerja pada orde yang sangat kecil ppb. Dari persamaan 2.1 salah satu aspek yang mempengaruhi keluaran mikropon adalah konstanta sel fotoakustik C. Sel fotoakustik yang digunakan dalam penelitian ini ditampilkan pada gambar 2.3. Gambar 2.3 Sel Fotoakustik yang digunakan dalam penelitian Sel fotoakustik dapat dikategorikan menjadi dua yaitu resonan dan non- resonan. Jika frekuensi modulasi lebih kecil dari frekuensi resonansi terendah, sel ini dioperasikan pada mode non-resonan. Kelemahan sistem non-resonan yaitu sulit menghilangkan gangguan sekitar karena beroperasi pada frekuensi rendah. Non-resonan mempunyai waktu tanggap lama dan kurang sensitif untuk mendeteksi gas. Sedangkan, untuk konfigurasi resonan, frekuensi modulasi diatur setara dengan frekuensi resonansi dari sel fotoakustik. Konfigurasi resonan memiliki waktu tanggap yang cepat dan sensitif. Konstanta sel merupakan gambaran 26 sensitifitas pada sistem yang berfrekuensi resonansi. Konstanta sel bergantung pada ukuran resonator, frekuensi dan faktor kualitas. [Basson, 2006] I: pintu masuk gas; O: pintu keluar gas M: Mikropon Gambar 2.4 Bagian-bagian sel fotoakustik Bagian-bagian sel fotoakustik yang digunakan dalam penelitian terlihat seperti pada gambar 2.2. Ukuran dari sel fotoakustik yang digunakan dalam penelitian yaitu panjang resonator L 10 cm dan jari-jari resonator R 0,5 cm. Persamaan kecepatan bunyi v dengan panjang gelombang λ dan frekuensi f secara umum mengikuti persamaan v = λ .f 2.4 Kecepatan bunyi pada medium gas dengan massa molar M pada suhu T , akan mengikuti persamaan[Besson, 2006]: M RT v γ = 2.5 dengan R konstanta gas universal = 8,3144 JMol K dan 27 v p c c = γ p c panas jenis pada tekanan konstan v c panas jenis pada volume konstan Tabel 2.1 merupakan salah satu konstanta γ dan M untuk suhu 20 C. Tabel 2.1 Konstanta γ dan M pada suhu 20 C [Basson, 2006] Jenis gas γ M kgmol Udara 1,402 0,0288 Nitrogen 2 N 1,401 0,0280 Oksigen 2 O 1,398 0,0320 Sedangkan kecepatan bunyi pada suhu 0 C v , akan mengikuti persamaan berikut [ Anderson,1989]: M R v 273 γ = 2.6 dari persamaan 2.5 dan 2.6 dapat diperoleh persamaan[ Anderson,1989]: 273 T v v = 2.7 Resonator pada sel fotoakustik berbentuk silinder dengan panjang l dan diameter d dan kedua ujung terbuka, sehingga panjang gelombangnya mengikuti persamaan[ Anderson,1989]: eff L 2 = λ 2.8 28 dengan, d l L eff 3 , + = 2.9 dengan persamaan 2.7 dan 2.8 kecepatan gelombang bunyi pada sel fotoakustik akan mengikuti persamaan[ Anderson,1989]: 273 T v = f L eff 2 2.10 3 , 2 273 d l T v f + = 2.11 29 BAB. III METODE PENELITIAN

III. A. Tempat Penelitian