PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DAN APLI (1)

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DAN APLIKASI SINAR-X
KARYA TULIS
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Fisika Modern
Dosen Pengampu :
Dr. Parlindungan Sinaga, M.Si.

Disusun Oleh:
NIM. 1500293

Nurul Azizah

DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2017

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Bagaimana cara kerja pembangkit listrik tenaga surya (PLTS)?
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS), merupakan pembangkit listrik yang
mengubah energi surya menjadi energi listrik. Pembangkit listrik tenaga surya

dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu pembangkit listrik tenaga surya tipe
fotovoltaik (langsung) dan pembangkit tenaga listrik tipe pemusatan energi surya
(tidak langsung).
Pembangkitan listrik tenaga surya tipe fotovoltaik adalah pembangkit listrik
yang menggunakan perbedaan tegangan akibat efek fotoelektrik untuk
menghasilkan listrik. Efek fotoelektrik adalah pengeluaran elektron dari suatu
permukaan (biasanya logam) ketika dikenai dan menyerap radiasi elektromagnetik
(seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu) yang berada diatas frekuensi
ambang tergantung pada jenis permukaan. Pada pembangkit tenaga listrik tenaga
surya tipe fotovoltaik ini, alat yang digunakan untuk mengubah energi cahaya
menjadi energi listrik menggunakan efek fotoelektrik dinamakan sel surya atau sel
fotovoltaik. Solar panel yang terdiri dari 3 lapisan, yaitu lapisan panel P di bagian
atas, lapisan pembatas di tengah dan lapisan panel N di bagian bawah. Efek
fotoelektrik terjadi ketika solar panel terkena sinar matahari yang kemudian
menyebabkan elektron di lapisan panel P terlepas, sehingga hal ini menyebabkan
proton mengalir ke lapisan panel N di bagian bawah dan perpindahan arus proton
ini adalah arus listrik.
Pembangkit listrik tenaga surya tipe pemusatan energi surya menggunakan
lensa atau cermin dan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari dari
luasan area tertetntu ke satu titik. Panas yang terkonsentrasikan lalu digunakan

sebagai sumber panas untuk pembangkitan listrik biasa yang memanfaatkan panas
untuk menggerakan generator. Lensa atau cermin yang biasanya digunakan adalah
sistem cermin parabola, lensa reflektor fresnel, dan menara surya.

Adapun cara kerja pembangkit listrik tenaga surya lebih jelasnya adalah
sebagai berikut.
A. Pembangkit listrik tenaga surya tipe fotovoltaik
Pembangkit listrik tenaga surya tipe foltovoik memerlukan komponenkomponen, sebagai berikut.
1.

Panel Surya (Fotovoltaik), berfungsi merubah cahaya matahari menjadi
listrik. Komponen utama panel surya adalah modul yang merupakan unit
rakitan beberapa sel surya fotovaltik. Sel-sel fotovaltik tersebut
dihubungkan secara seri dan paralel.

2.

Controller Regulator, berfungsi mengatur lalu lintas listrik dari modul
surya ke battery/accu (apabila battery/accu sudah penuh maka listrik dari
modul surya tidak akan dimasukkan ke battery/accu dan sebaliknya),

dandari battery/accu ke beban (apabila listrik dalam battery/accu tinggal
2-3, maka listrik beban otomatis dimatikan.

3.

Battery/ACCU, berfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh
panel surya (solar panel) sebelum dimanfaatkan untuk menggerakan
beban. Beban dapat berupa lampu penerangan atau peralatan elektronik
dan peralatan lainnya yang membutuhkan listrik.

Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga surya tipe fotovoltaik, sebagai berikut.
Cahaya matahari mengandung energi dalam bentuk foton. Ketika foton ini
megenai

permukaan

selsurya, elektron-elektronnya

akan tereksitasi


dan

menimbulkan aliran listrik. Prinsip ini dikenal sebagai prinsip photoelectric. Sel
surya dapat tereksitasi karena terbuat dari material semikonduktor, yang
mengandung unsur silikon. Silikon ini terdiri atas dua jenis lapisan sensitif:
lapisan negatif (tipe-n) dan lapisan positif (tipe-p). Listrik yang dihasilkan oleh
panel surya dapat langsung digunakan atau disimpan lebih dahulu ke dalam
baterai. Arus listrik yang dihasilkan adalah listrik dengan arus searah (DC). Untuk
menghasilkan arus bolak-balik (AC) diperlukan alat tambaha yang disebut
inverter. Kemudian arus yang diperoleh dari inverter dapat menyuplai beban AC.

Skema Pembangkit listrik tenaga surya tipe fotovoltaik
Sumber: https://goo.gl/images/OyVIKq
B. Pembangkit listrik tenaga surya tipe pemusatan energi surya
Pembangkit listrik tenaga surya tipe pemusatan energi surya memerlukan
komponen-komponen, sebagai berikut.
1. Lensa atau cermin yang digunakan untuk mengkonsentrasikan sinar
matahari sehingga energi matahari yang didapatkan melebihi intensitas
normal. Lensa atau cermin ini dapat digunakan seperti setengah pipa dan
linear berbentuk reflektor parabola ditutupi dengan lebih dari 900.000

cermin dari utara-selatan secara sejajar dan mempunyai poros putaran
mengikuti matahari ketika bergerak dari timur ke barat di siang hari,
menara listrik yang bergantung pada ribuan heliostats, cermin datar
matahari sebagai pelacakan, untuk fokus dan mengkonsentrasikan radiasi
matahari ke penerima menara tunggal, dan mesin yang mempunyai dua
komponen berupa konsentrator surya dan unit konversi daya.
2. Turbin dan generator, digunakan untuk menghasilkan listrik.
3. Penyimpanan off-peak, yang digunakan sebagai sistem penyimpanan
energi panas tekanan tinggi pada tangki penyimpanan cairan yang
digunakan bersama dengan sistem panas matahari untuk memungkinkan
pembangkit menyimpan energi potensial listrik. Penyimpanan dapat

dilakukan dengan sistem langsung dua tangki, sistem tidak langsung dua
tangki dan sistem termoklin tunggal-tank.
Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga surya tipe pemusatan energi sebagai
berikut.
Cermin dibentuk seperti setengah pipa dan linear berbentuk reflektor parabola
ditutupi dengan lebih dari 900.000 cermin dari utara-selatan secara sejajar dan
mempunyai poros putaran mengikuti matahari ketika bergerak dari timur ke barat
di siang hari. Karena bentuknya, jenis pembangkit ini bisa mencapai suhu operasi

750˚F (400˚C), mengkonsentrasikan sinar matahari pada 30 sampai 100 kali
intensitas normal perpindahan panas-cairan atau air/uap pipa. Cairan panas yang
digunakan untuk mennghasilkan uap, dan uap kemudian memutarkan turbin
sebagai generator untuk menghasilkan listrik.
Menara listrik bergantung pada ribuan heliostats yang besar, cermin datar
matahari sebagai pelacakan untuk fokus dan mengkonsentrasikan radiasi matahari
ke penerima menara tunggal. Seperti halnya, pada palung cermin parabola,
transfer cairan panas atau uap dipanaskan dalam receiver (menara yang mampu
mengkonsentrasikan energi matahari sebanyak 1.500 kali), kemudian diubah
menjadi uap dan digunakan untuk menghasilkan listrik dengan turbin dan
generator.
Mesin menunjuk dan melacak matahari dan mengumpulkan energi matahari,
serta mampu mengkonsentrasikan energi sekitar 2.000 kali. Sebuah penerima
termal, serangkaian tabung diisi dengan cairan pendingin (seperti hidrogen atau
helium), berada di antara piring dan mesin. Hal ini bertujuan untuk menyerap
energi surya terkonsentrasi dari piringan, kemudian mengkonversi panas dan
mengirimkan panas ke mesin di mana berubah menjadi listrik.
Listrik yang dihasilkan dari generator yang di putar menggunakan uap dari
lensa dan cermin di atas kemudian dapat dipakai ke barang elektronik melalui
proses-proses yang sama dengan pembangkit listrik lainnya. Sedangkan untuk

menyimpan energi panas matahari yang didapatkan dari pengkonsentrasian dapat

digunakan tiga teknologi TES (Thermal Energy Storage), yaitu bisa menggunakan
sistem langsung dua tangki, sistem tidak langsung dua tangki dan sistem
termoklin satu tangki, yang akan dijelaskan sebagai berikut.
1.

Dalam sistem langsung dua-tangki, energi panas matahari disimpan tepat
di tempat yang sama dengan transfer cairan panas yang dikumpulkan,
cairan ini dibagi menjadi dua tank, satu tangki penyimpanan pada suhu
rendah dan yang lain pada suhu tinggi, cairan yang disimpan dalam tangki
suhu rendah berjalan melalui kolektor surya pembangkit listrik di mana
dipanaskan dan dikirim ke tangki suhu tinggi, cairan disimpan pada suhu
tinggi dikirim melalui penukar panas yang menghasilkan uap, yang
kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik di generator, dan setelah
melalui penukar panas, cairan kemudian kembali ke tangki suhu rendah.

2. Sebuah sistem tidak langsung dua-tangki berfungsi pada dasarnya sama
dengan sistem langsung kecuali bekerja dengan berbagai jenis transfer
panas cairan, biasanya dengan harga yang mahal atau tidak dimaksudkan

untuk digunakan sebagai cairan penyimpanan. Untuk mengatasi hal ini,
sistem tidak langsung melewati cairan suhu rendah melalui penukar panas
tambahan.
3. Berbeda dengan sistem dua tangki, sistem termoklin tunggal-tank
menyimpan energi panas sebagai padatan, biasanya berbentuk pasir silika.
Di dalam sebuah tangki tunggal, bagian padat disimpan dari suhu rendah
ke suhu tinggi, dalam gradien suhu, tergantung pada aliran cairan. Untuk
tujuan penyimpanan, transfer cairan panas mengalir ke bagian atas tangki
dan mendingin karena perjalanan ke bawah, keluar sebagai cairan suhu
rendah. Untuk menghasilkan uap dan menghasilkan listrik, proses dibalik.

Skemapembangkit listrik tenaga surya tipe pemusatan energi surya
Sumber: https://goo.gl/images/bj6wmS
Bagaimana merancang PLTS yang menghasilkan 500 kilowatt?
Rancangan PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) ini digunakan tipe
fotovoltaik yang rancangannnya, sebagai berikut.
A. Alat yang digunakan untuk PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya):
1.

Panel Surya

Spesifikasi PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) yang digunakan:

Solar Module-Type
Power Tolerance
Maximum Power (Pmax)
Voltage at Pmax (Vmp)
Current at Pmax (Imp)
Open Circuit Voltage (Voc)
Short Circuit Current (Isc)
Maximum Series Fuse
Weight
Size
Cells
Operating Temperature
Standard Test Condition

Solar Panel 100 Wp
KOBE
SPM 100-P
±3%

100 W
17,4 V
5,74 A
21,6 V
6,3 A
10 A
9,0 Kg
1015*670*30 mm
36 pcs Polycrystalline
-40˚C to +80˚C
AM 1,51 KW/m2 25˚C

715 VDC
Max. System Operating Voltage
Ket: Wp (Wattpeak), yaitu daya maksimal yang dapat dihasilkan oleh panel

surya persatuan waktu.
2.

Solar charge controller


3.

Baterai

4.

Inverter

B. Perhitungan untuk memperoleh daya sebesar 500 kilowatt:
1.

Panel Surya
Daya yang dibutuhkan = 500.000 watt
Waktu optimal penyinaran matahari = 5 jam
Daya maksimal yang dihasilkan oleh panel surya = 100 W
Jumlah panel surya yang dibutuhkan:
500.000 W
jumlah panel surya=
=1 000 panel surya
5 × 100
Jumlah panel surya yang dibutuhkan untuk menghasilkan daya sebesaar
500 kilowatt adalah ±1000 panel surya.

2.

Baterai
Baterai yang digunakan 12 Volt 100 Ah dengan kemampuan supply 50 %
dari kapasitasnya sehingga baterai yang dibutuhkan menjadi dua kali
lipat. Dan digunakan faktor angka pengali 3 (tiga) adalah untuk
kebutuhan Battery, angka 3 ini adalah kemungkinan terburuk dari jumlah
hari yang diasumsikan terjadi hujan/mendung/tidak ada sinar matahari
selama 3 hari berturut-turut, maka jumlah baterai:
3 ×2 ×500.000 W
jumlah baterai=
=2500 baterai
12× 100 Volt
Jumlah baterai yang dibutuhkan, yaitu sebanyak ±2500 baterai
bertegangan 12 Volt 100Ah.

3.

Solar charge controller
Isc pada panel surya yang digunakan adalah 6,3 A
Panel surya yang digunakan adalah 1000 panel surya

Charge controller yang digunakan 300 Amp
Arus minimal solar charge controller adalah
Arus solar charge control ler=1000 × 6,3=630 0 A
Jadi, arus minimal solar charge controller yang digunakan harus 6300 A
Charger controller yang dibutuhkan
6300 A
jumlah charge cotroller=
=21 charge controller
300 A
Charger controller yang digunakan harus lebih dari 21 charge controller
dengan kapasitas 1 charge controller adalah 300 Amp
4.

Inverter
Daya yang dibutuhkan adalah 500 kilowatt.
Kapasitas inverter yang digunakan adalah 15 kilowatt
Jumlah inverter yang digunakan
500.000W
Jumlahinverter =
=33,33inverter
15.000W
Inverter yang dibutuhkan sebanyak 34 inverter dengan kapasitas 1
inverter adalah 15 kilowatt.

C. Rangkaian yang digunakan adalah sebagai berikut.
1.

Untuk mendapatkan daya sebesar 500 kilowaat atau 500.000 watt
diperlukan 1000 panel surya yang disusun secara seri.

2.

Baterai yang dibutuhkan untuk menyimpan daya sebesar 500.000 watt
dengan kapasitas penyuplaian daya 50% dan dengan memperhitungkan
kemungkinan tidak ada sinar matahari selama 3 hari yaitu sebanyak 2500
baterai disusun secara seri agar output tidak begitu besar.

3.

Dengan dimensi panel surya 1015 x 670 x 30 mm. Luas yang dimliki
panel surya 0,68 m maka dibutuhkan ladang panel surya seluas 680 m.

Adapun sistem distribusi listrik seperti diagram berikut.

Contoh Blok Diagram Sistem Distribusi Listrik
Sumber:
https://www.academia.edu/10223211/Analisa_dan_Perancangan_PEmbangkit
_Listrik_Tenaga_Matahari

APLIKASI SINAR-X
Sinar-X merupakan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang
berkisar antara 10 nanometer ke 100 pikometer (sama dengan frekuensi dalam
rentanf 30 petahertz-30 exahertz) dan memiliki energi dalam rentang 100eV-100
KeV. Alat yang digunakan untuk menghasilkan sinar-X disebut dengan mesin
sinar-X. Di dalam mesin sinar-X, terdapat sebuah tube yang di dalamnya terdapat
alat penembak elektron. Alat tersebut menembakkan energi tinggi elektronelektron pada target yang terbuat dari atom-atom yang besar, contohnya tungsten
(sebuah unsur kimia yang disimbolkan dengan W nomor atom 74). Radiasi sinarX keluar karena proses atomik yang diinduksi oleh elektron berenergi tinggi yang
ditembakkan ke target.
Sinar-X banyak digunakan dalam bidang-bidang, seperti medis, industri,
penelitian ilmiah, dll. Aplikasi sinar-X dalam bidang-bidang tersebut sebagai
berikut.
A. Aplikasi Sinar-X dalam Bidang Medis
1. Sinar-X banyak digunakan untuk mendeteksi patah tulang, tumor,
adanya benda asing seperti peluru, dll, dalam tubuh manusia.
Sinar-X dapat melewati objek non logam, termasuk jaringan dan organ
manusia. Untuk menghasilkan gambar, mesin sinar-X memproduksi sinar
yang terdiri dari elektron-elektron ke dalam film logam. Sinar tersebut
berjalan di udara hingga masuk dan kontak dengan jaringan tubuh. Jaringan
lunak, seperti kulit, dan organ tidak dapat mengabsorbsi radiasi sinar-X
sehingga sinar-X selalu digunakan untuk mendeteksi kerusakan tulang,
seperti contoh fraktur atau patah tulang. Proyeksi keadaan tubuh ke film
dengan menggunakan sinar-X dinamakan foto rontgen. Pada foto rontgen,
udara tampak berwarna hitam, lemak berwarna abu-abu, jaringan lunak dan
air menyerupai bayangan terang berwarna abu-abu, dan tulang serta logam
berwarna putih. Semakin pada jaringan, semakin pucat warnanya pada hasil
tes rontgen. Jaringan yang padat berwarna buram pucat pada film, sedangkan

jaringan yang kurang padar warnanya menyerupai transparan dan gelap pada
film.
Dengan melihat hasil dari foto rontgen kita dapat mengetahui bagian
tulang yang patah (fraktur) dan adanya benda asing ke dalam tubuh dengan
memperhatikan warna putih pada hasil rontgen dan untuk tumor dapat dilihat
dengan bayangan terang abu-abu.

Prinsip kerja mesin rontgen
Sumber: https://goo.gl/images/DrP7CE
2. Sinar-X juga digunakan untuk diagnosis tuberkulosis, batu ginjal,
kantung empedu, dll.
Untuk mendiagnosis suatu penyakit, alat yang digunakan adalah CT-Scan
(Computed Tomography Scanner). CT-Scan merupakan sebuah proses
radiologi untuk menghasilkan gambaran dari potongan melintang (transaxial) tubuh pasien yang mampu menghasilkan gambaran digital dan
gambaan irisan yang mempresentasikan volume atau informasi 3 dimensi.
Prinsip kerja dari CT-Scan adalah sebagai berikut.
Dengan menggunaan tabung sinar-X sebagai sumber radiasi yang berkas
sinarnya dibatasi oleh kollimator, sinar-X tersebut menembus tubuh dan
diarahkan ke detektor. Intensitas sinar-X yang diterima menjadi arus listrik,
dan kemudian diubah oleh integrator menjadi tegangan listrik analog. Tabung
sinar-X tersebut diputa dan sinarnya diproyeksi dari berbagai posisi, besar
tegangan listrik yang diterima diubah menadi besaran digital oleh analog to
digital coverter yang kemudian dicatat oleh komputer. Selanjutnya diolah

dengan menggunakan Image Processor dan akhirnya dibentuk gambar yang
ditampilkan ke layar monitor TV. Gambar yang dihasilkan dapat dibuat ke
dalam film dngan Multi Imager atau Laser Imager. Dalam CT-scan untuk
menghasilkan citra obye, berkas radiasi yang dihasilkan sumber dilewatkan
melalui suatu bidang obyek dari berbagai sudut. Radiasi terusan ini didteksi
oleh detektor untuk kemudian dicatat dan dikumulkan sebagai data masukan
yag kemudian diolah menggunakan komputer untuk menghasilkan dengan
suatu metode yang disebut rekonstruksi.

Bagan prinsip kerja CT-Scanner
Sumber:
http://unhas.ac.id/tahir/BAHAN-KULIAH/BIO-MEDICAL/TUGAS/TU
GAS-2006/D41103020-CT%20Scan/PUTRI%20RAMADHANI
%20D41103020.pdf
Dengan melihat hasil CT-Scan penyakit seperti tuberkulosis, batu ginjal,
kantung empedu, dll. Pada gambar hasil CT-Scan, untuk penderita batu ginjal
akan terdapat warna putih pada ginjal, untuk penderita tuberkulosis akan
dihasilkan gambara pertoneum yang berpasir, dan untuk penderita kantung
empedu akan diperoleh gambar seperti kantung (bulat) dan berwarna putih.

3. Banyak jenis penyakit kulit, luka ganas, kanker dan tumor telah
disembuhkan dengan paparan sinar-X yang terkontrol dengan
kualitas yang sesuai.
Alat yang digunakan untuk menghancurkan tumor di dalam tubuh adalah
linear accelelator (LINAC). LINAC adalah device yang menggunakan
gelombang eleketromagnetik dengan frekuensi tinggi unutk mempercepat
partikel bermuatan seperti elektron dengan energi tinggi saat melewati linear
tube. Elektron berenergi tinggi tersebut dilewatkan ke magnet pembelok
(bending magnet). Bending magnet akan membelokkan berkas elektron yang
biasanya sebesar 90˚. Pada bending magnet elektron dengan energi yang
sedikit lebih tinggi atau lebih rendah dari yang dikehendaki akan dibelokkan
sedemikian rupa sehingga energi dan lintasannya dapat sesuai kembali
dengan yang dikehendaki. Sedangkan elektron dengan penyimpangan energi
agak besar akan dihilangkan oleh sebuah filter celah mekanis. Dengan
demikian, dapat dihasilkan pemfokusan yang sangat baik dari berkas elektron
serta energi yang monokromatis. Setelah mengalami pembelokan, berkas
elektron yang berenergi tinggi yang keluar dari bending magnet akan dipakai
untuk terapi foton atau terapi elektron. Untuk terapi tumor yang dekat dengan
permukaan kulit digunakan terapi elektron. Pada terapi elektron, hasil ekstrak
elektron dari microton langsung diteruskan ke primary collimator. Kemudian
saat melewati bagian carrousel, yang dikeluarkan adalah alat scattering foil.
Lalu dilanjutkan lagi pada secondary collimator. Electron applicator
membantu berkas elektron hasil secondary collimator jatuh pada field size.

Model terapi elektron
Sumber: http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/624/jbptitbpp-gdl-rizkifadli31180-3-2008ta-2.pdf
4. Sinar-X keras digunakan untuk menghancurkan tumor di dalam
tubuh.
Sinar-X yang digunakan untuk menghancurkan tumor berasal dari linear
accelerator (LINAC) yang cara kerjanya seperti di atas tetapi yang digunakan
adalah elektron berenergi tinggi yang keluar dari bending magnet adalah
untuk terapi foton. Pada terapi foton berkas elektron yang berenergi tinggi
dilewatkan pada target. Pengereman oleh target pada elektron yang dipercepat
menghasilkan

Bremsstrahlung.

Bremsstrahlung

adalah

foton

dengan

spektrum energi yang kontinu. Penciptaan foton mempunyai intensitas yang
tinggi pada arah sumbu target. Foton tersebut akan diteruskan melewati
primary collimator menuju bagian carrousel. Bagian carrousel akan
mengeluarkan alat filter pemerata. Filter pemerata yang terbuat dari baja anti
karat bertujuan untuk mencapai kerataan yang diperlukan. Kemudian foton
hasil pemerata diteruskan ke ion chamber untuk membentuk dosis foton
dalam jumlah motor unit (MU). Lalu diteruskan ke secondary collimator
untuk lebih mendapatkan foton dalam MU yang flat. Hasil akhir foton akan
kelua pada LINAC yang disebut gantry, yang berotasi sekitar pasien. Pasien

berbaring pada meja perawatan yang dapat bergerak. Untuk menjamin
ketepatan posisi pasien digunakan bantuan laser yang vertikal dan horizontal
dan dipasang di dinding ruangan perawatan.

Model terapi foton
Sumber: http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/624/jbptitbpp-gdl-rizkifadli31180-3-2008ta-2.pdf
B. Aplikasi Sinar-X dalam Bidang Industri
1. Sinar-X digunakan untuk mendeteksi cacat atau kekurangan pada
material.
Tabung sinar-X yang terdiri dari sebuah glass envelope tempat
terpasangnya dua elektroda, yiatu katoda dan anoda. Katoda berlaku sebagai
sumber lektron. Setelah tegangan tinggi dialirkan melalui katoda, elektronelektron akan dipercepat oleh anoda, dan kemudian elektron-elektron tersebut
akan berhenti akibat adanya solid target yang terpasang dianoda. Proses
menghentikan

pergerakan

elektron

yang memiliki

kecepatan

tinggi

menyebabkan terciptanya sinar-X. sinar-X kemudian ditembakkan pada
meterial yang diperiksa dengan intensitas radiasi bergantung pada berat jenis
dan ketebalan dari material tersebut. Sinar-X yang dipancarkan kemudian
menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya
berkurang. Intensitas akhir kemudian direkam pada film yang sensitif. Jika

ada cacat material, intenitas yang terekam tersebut akan bervariasi. Hasil
rekaman inilah yang akan memperlihatkan bagian material yang mengalami
cacat.

Prinsip kerja uji radiografi sinar-X
Sumber: http://www.snf-unj.ac.id/files/9514/8611/1566/SNF2016-F-02MPS06-29-36.pdf
2. Sinar-X dapat digunakan untuk menguji homogenitas sambungan
las, bahan insulasi, dll.
Sinar-X dari tabung sinar-X ditembakkan pada sambungan las atau bahan
insulasi yang tentunya intensitas radiasi bergantung pada berat jenis dan
ketebalan dari sambungan tersebut. Sinar-X yang dipancarkan menembus
objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang.
Intensitas akhir kemudian direkam pada film yang sensitif. Sambungan itu
akan homogen jika warna yang ditampilkan film sama karena apabila
sambungan tidak homogen warna film akan berbeda dikarenakan semakin
tebal bahan sinar akan lebih diserap sehingga radiasi yang tembus berkurang.
Radiasi yang tembus berkurang secara eksponensial.

Sumber: https://goo.gl/images/pKAnFD
3. Sinar-X digunakan untuk menganalisis paduan dan komposit
lainnya.
Untuk menganalisis paduan dan komposit digunakan Energy Dispersive
X-Ray (EDS atau EDX). EDX dapat mengidentifikasi perbandingan
komposisi penyusun bahan dan pemetaan elemen pada komposit/paduan.
Cara kerja EDX sebagai berikut.
Suatu sinar berenergi tinggi dari partikel yang bermuatan elektron atau
sinar-X di fokuskan pada spesimen yang awalnya atom pada spesimen berisi
elektron yang berada dalam kondisi dasar (tereksitasi) dan setiap elektron
tersebut memiliki level energi yang berbeda-beda. Lalu sinar yang berenergi
tinggi yang datang secara tiba-tiba membangkitkan elektron yang berada pada
kulit bagian dalam dan mengeluarkannya dari kulit sehingga terdapat lubang
elektron. Elektron dari kulit luar yang memiliki energi lebih tinggi mengisi
lubang tersebut, perbedaan energi dari kulit yang berenergi tinggi dengan
kulit yang energinya llebih rendah akan dilepaskan dalam bentuk sinar-X.
Pelepasan sinar-X menciptakan garis spektrum yang sangat sepsisifik untuk
setiap elemen. Sinar-X yang terbentuk kemudian dideteksi dan dianalisis
dengan detektor EDX.

Contoh EDS Spektrum untuk Alloy MP35N
Sumber: https://goo.gl/images/MQTJag
4. Sinar-X juga digunakan untuk mempelajari struktur bahan seperti
karet, selulosa, serat plastik, dll.
Karet, selulosa, dan serat plastik tersusun atas rantai-rantai polimer.
Sehingga struktur dari bahan tersebut dapat diamati dengan menggunakan
teknik X-Ray Diffraction (XRD) atau difraksi sinar-X oleh kristal. Difraksi
sinar-X ini memberikan informasi tentang struktur polimer, termasuk tentang
keadaaan amorf dan kristalin polimer. Polimer dapat mengandung kristalin
yang secara acak bercampur dengan daerah amorf. Difraktogram siinar-X
polimer kristalin menghasilkan puncak-puncak tajam, sedangkan polimer
amorf cenderung menghasilkan puncak yang melebar. Pola hamburan sinar-X
juga dapat memberikan informasi tentang konfigurasi rantai dalam kristalit,
perkiraan ukuran kristalit, dan perbandingan daerah kristalin dengan daerah
amorf (derajat kristalinitas) dalam sampel polimer. Difraksi sinar-X terjadi
pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalam sebuah kisi
periodik. Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut memberikan
interferensi yang konstruktif. Berdasarkan persamaan Braag, jika seberkas
sinar-X dijatuhkan pada sampel kristal, maka bidang kristal itu akan
membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang sama dengan jarak
antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh
detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi. Makin

banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, main kuat intensitas yang
dihasilkannya. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu
bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi.

Ilustrasi Hukum Bragg
Sumber:
https://www.academia.edu/30190336/LAPORAN_PRAKTIKUM_ANALISI
S_MATERIAL_DIFRAKSI_SINAR_X
C. Aplikasi Sinar-X dalam Bidang Penelitian Ilmiah
1. Sinar-X digunakan untuk mempelajari struktur padatan dan paduan
kristal
Wide Angle X-Ray Scattering (WAXS) adalah teknik yang umum
digunakan untuk mengkarakterisasi struktur kristal dari polimer. Teknik
WAXS bisa menentukan struktur baik kristalin maupun non kristalin. WAXS
pada umumnya menyajikan kurva intensitas hamburan (I) dengan scattering
vector (q) yang biasanya dalam bentuk gambar 2D. Teknik WAXS digunakan
untuk menentukan fasa dan kristalinitas sampel uji. WAXS berada di daerah
atomik, hamburan terjadi di setiap atom dan membentuk secondary waves.
Teknik WAXS biasanya digunakan untuk menentukan ukuran kristalin,
derajat kristalinitas, membedakan struktur order/disorder, parameter kisi,
identifikasi fasa kristalin dari material polimer. Dalam analisis struktur data
difraksi banyak metode yang bisa digunakan, salah satunya metode Rietveld.

Program yang digunakan untuk penghalusan Rietveld salah satunya adalah
Rietica.

Contoh pola hamburan WAXS
Sumber: http://repository.its.ac.id/2462/1/1114201203-Master_Theses.pdf
2. Sinar-X digunakan untuk identifikasi unsur kimia termasuk
penentuan nomor atom mereka.
Teknik yang digunakan untuk identifikasi unsur kimia adalah Teknik
Fluresensi Sinar-X (XRF). XRF merupakan suatu teknik analisis yang dapat
menganalisa unsur-unsur yang membangun suatu material dan juga dapat
digunakan unutk menentukan konsentrasi unsur berdasarkan pada panjang
gelombang dan jumlah sinar-X yang dipancarkan kembali setelah suatu
material ditembaki sinar-X berenergi tinggi. Prinsip kerjanya sebagai berikut.
Digunakan sinar-X dari tabung pembangkit sinar-X untuk mengeluarkan
elektron dari kulit bagian dalam untuk menghasilkan sinar-X baru dari sampel
yang dianalisis. Untuk setiap atom yang di dalam sampel, intensitas dari
sinar-X karaketeristik tersebut sebanding degan jumlah (konsentrasi) atom di
dalam sampel. Intensitas sinar-X karakteristik dari setiap unsur dibandingkan
dengan suatu standar yang diketahui konsentrasinya sehingga konsentrasi
dalam sampel bisa ditentukan.

Skema cara kerja alat
Sumber:
http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._KIMIA/19680803199203
1-AGUS_SETIABUDI/Bahan_Kuliah_Karakterisasi_Material/
BAb_4_Teknik_XRF.pdf
3. Sinar-X dapat digunakan untuk menganalisis struktur molekul
kompleks dengan memeriksa pola difraksi sinar-X mereka. Padatan
dan paduan kristal.
Teknik yang digunakan untuk untuk menentukan struktur padatan dan
paduan kristalin adalah metode difraksi sinar X serbuk (X-Ray powder
diffraction). Sampel berupa serbuk padatan kristalin yang memiliki ukuran
dengan diameter butiran kristalnya sekitar 10-7-10-4 m ditempatkan pada suatu
plat kaca. Sinar-X diperoleh dari elektron yang keluar dari filamen panas
dalam keadaan vakum pada tegangan tinggi dengan kecepatan tinggi
menumbuk permukaan logam. Sinar-X tersebut menembak sampel padatan
kristalin kemudian mendifraksikan sinar ke segala arah dengan memenuhi
Hukum Bragg. Detektor bergerak dengan kecepatan sudut yang konstan
untuk mendeteksi berkas sinar-X yang didifraksikan oleh sampel. Sampel
serbuk atau padatan kristalin memiliki bidang-bidang kisi yang tersusun
secara acak dengan berbagai kemungkinan orientasi, begitu pula partikel-

partikel kristal yang terdapat di dalamnya. Setiap kumpulan bidang kisi
tersebut memiliki beberapa sudut orientasi sudut tertentu.
Bentuk keluaran dari difraktometer dapat berupa data analog atau digital.
Rekaman data analog berupa grafik garis-garis yang terekam per menit
sinkron, dengan detektor dalam sudut 2θ, sehingga sumbu-x setara dengan 2θ.
Sedangkan rekaman digital menginformasikan intensitas sinar-X terhadap
jumlah intensitas cahaya per detik. Pola difraktogram yang dihasilkan berupa
deretan puncak-puncak difraksi dengan intensitas relatif bervariasi sepanjang
nilai 2θ tertentu. Besarnya intensitas relatif dari deretan puncak-puncak
tersebut bergantung pada jumlah atom atau ion yang ada, dan distribusinya di
dalam sel satuan material tersebut. Pola difraksi setiap padatan kristalin
sangat khas, yang bergantung pada kisi kristal, unit parameter dan panjang
gelombang sinar-X yang digunakan. Dengan demikian, sangat kecil pola
difraksi yang sama untuk suatu padatan kristal yang berbeda. Sehingga bisa
dibedakan setiap padatan kristal dengan menbandingkan berdasarkan pola
difraksi data struktur padatan kristal yang sudah ada (data base internasional).

Metode difraksi sinar X serbuk (X-Ray powder diffraction)
Sumber:
http://e-campus.fkip.unja.ac.id/eskripsi/data/swf/skripsi_mhs/cover02000061
75.pdf

DAFTAR PUSTAKA
Ariaswanto, Suko. tt. Bagaimana Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
[Online].

Diakses

dari:

https://www.academia.edu/8317703/Bagaimana_Cara_Kerja_Pembangkit_
Listrik_Tenaga_Surya (diakses tanggal 18 Juli 2017)
Dina, Annisa. tt. Cara Mudah Membaca Hasil Foto Ronsen. [Online]. Diakses
dari:

https://www.medicalogy.com/blog/cara-mudah-membaca-hasil-foto-

ronsen/ (diakses tanggal 18 Juli 2017)
Fadli,

Rizki.

2008.

Linear

Accelerator.

[Online].

Diakses

dari:

http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/624/jbptitbpp-gdl-rizkifadli-31180-32008ta-2.pdf (diakses tanggal 20 Juli 2017)
Hakim, Rizky Aji. 2015. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik. [Online].
Diakses

dari:

https://www.academia.edu/12603389/Pembangkit_Listrik_Tenaga_Surya_F
otovoltaik (diakses tanggal 18 Juli 2017)
K, Jamaluddin. 2010. X-RD (X-Ray Diffraction). [Online]. Diakses dari: http://ecampus.fkip.unja.ac.id/eskripsi/data/swf/skripsi_mhs/cover0200006175.pdf
(diakses tanggal 20 Juli 2017)
Lailiyah, Feni. 2015. Laporan Pratikum Analisis Material Difraksi Sinar-X.
[Online].

Diakses

dari:

https://www.academia.edu/30190336/LAPORAN_PRAKTIKUM_ANALIS
IS_MATERIAL_DIFRAKSI_SINAR_X (diakses tanggal 20 Juli 2017)
Muchlis, Khairanissa. 2017. Study On Crystal Structure and Local Structure
Using Wide Angle X-Ray Scattering (WAXS) and X-Ray Absorption
Spectroscopy (XAS) Synchrotron Radiation Data. Tesis magister sains.
[Online}.

Diakses

dari:

http://repository.its.ac.id/2462/1/1114201203-

Master_Theses.pdf (diakses tanggal 20 Juli 2017)
Nurul, Ratih. tt. EDX (Energy Dispersive X-Ray Sepectroscopy). [Online].
Diakses

dari:

https://www.coursehero.com/file/p2sdsqf/EDX-Energy-

Dispersive-X-ray-Spectroscopy-1-Pengertian-Energy-Dispersive-X-ray/
(diakses tanggal 20 Juli 2017)
Pitalokha, RA, dkk. 2016. Inspeksi Cacat (Diskontinuitas) pada Material dengan
Menggunakan Uji Ultrasonik dan Uji Radiografi. [Online]. Diakses dari:
http://www.snf-unj.ac.id/files/9514/8611/1566/SNF2016-F-02-MPS06-2936.pdf (diakses tanggal 18 Juli 2017)
Ramadhani, Putri. 2006. Elektronika Kedokteran “CT Scanner”. [Online].
Diakses

dari:

http://unhas.ac.id/tahir/BAHAN-KULIAH/BIO-MEDICAL/TUGAS/TUGA
S-2006/D41103020-CT%20Scan/PUTRI%20RAMADHANI
%20D41103020.pdf (diakses tanggal 19 Juli 2017)
Setiabudi, Agus. tt. X-Ray Flourescence Analysis (Analisis RF). [Online]. Diakses
dari:
http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._KIMIA/196808031992
031-AGUS_SETIABUDI/Bahan_Kuliah_Karakterisasi_Material/
BAb_4_Teknik_XRF.pdf (diakses tanggal 20 Juli 2017)
Suharni, Frida Iswinning Diah & Pramudita Anggraita. 2010. Tinjauan Teknologi
Akselerator Linear (LINAC) Elekta Precise Di RSUP DR. SARDJITO.
[Online].

Diakses

dari:

http://digilib.batan.go.id/ppin/katalog/file/AP9-

Suharni_166-175.pdf (diakses tanggal 20 Juli 2017)
Team Medicalogy. tt. Hal-Hal yang Perlu Diketahui pada Prosedur X-Ray
(Rontgen). [Online]. Diakses dari: https://www.medicalogy.com/blog/halhal-yang-perlu-diketahui-pada-prosedur-x-ray-rontgen/
Wikipedia. tt. Pembangkit Listrik Tenaga Surya. [Online}. Diakses dari:
https://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_surya
tanggal 18 Juli 2017)

(diakses