analisis citra sem dan tem

Download Analisis Citra SEM Dan TEM

Post on 15-Jul-2016

54 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Setelah suatu material berstruktur nano berhasil disintesis, untuk meyakinkan bahwa material yang dibuat berukuran nanometer atau lebih besar, penentuan ukuran partikel dari material tersebut perlu dilakukan. Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) merupakan dua alat yang umumnya paling sering digunakan untuk menentukan ukuran partikel. Faktanya, ukuran partikel dari material berstruktur nano hasil sistesis tidak selalu seragam, tetapi bervariasi. Sehingga, penentuan distribusi ukuran partikel juga sangat diperlukan.

TRANSCRIPT

  • 1TUGASNama : Nadya AmaliaNIM : 20213042Mata Kuliah : Fisika Material dan Divais Nano (FI6131)Dosen Pengajar : Prof. Dr. Eng. Mikrajuddin Abdullah, M.Si

    Karakterisasi SEM dan TEM (Menentukan Distribusi Ukuran)Setelah suatu material berstruktur nano berhasil disintesis, untuk meyakinkan bahwamaterial yang dibuat berukuran nanometer atau lebih besar, penentuan ukuran partikel darimaterial tersebut perlu dilakukan. Scanning Electron Microscopy (SEM) dan TransmissionElectron Microscopy (TEM) merupakan dua alat yang umumnya paling sering digunakan untukmenentukan ukuran partikel [1]. Faktanya, ukuran partikel dari material berstruktur nanohasil sistesis tidak selalu seragam, tetapi bervariasi. Sehingga, penentuan distribusi ukuranpartikel juga sangat diperlukan.Distribusi ukuran partikel dari hasil pengukuran dengan SEM dan TEM dapatditentukan dengan cara yang sama. Tugas ini berusaha memberikan penjelasan yang rincimengenai penentuan distribusi ukuran partikel dari suatu citra hasil pengukuran dengan SEMdan TEM. Citra SEM dan TEM yang digunakan pada tugas ini diambil secara acak dari internet,masing-masing berjumlah 5 citra. Citra-citra tersebut merupakan:1. Citra SEM

    a. HA-Hydrogel Particles

    b. Gold Nanoshells

    c. Polystyrene Nanoparticlesd. HfO(2)e. ZnO Nanorods2. Citra TEMa. Silver Colloid

    b. Nickel Nanopowderc. Fe3O4 Nanoparticlesd. Hydrogen Nenophotocatalyst

    e. Gold NanorodsAdapan teknik penentuan distribusi ukuran yang diterapkan adalah: Paint Brush Microsoft Excel Origin [2]. Sebelum menentukan distribusi ukurannya, ukuran dari masing-masing partikel yang dapat diamati perlu ditentukan terlebih dahulu. Pada tugas ini, untukpartikel yang menyerupai bola (mis. gold nanoshell, lihat Gambar 2), ukuran yang dimaksud

  • 2merujuk kepada diameter yang dimilikinya, begitu juga untuk yang berupa nanowire (diameterpermukaannya). Sementara untuk partikel yang memiliki bentuk menyerupai kapsul (mis. goldnanorod, lihat Gambar 4), ukuran yang dimaksud merupakan nilai rata-rata dari lebar dantingginya (lihat Gambar 10). Gambar 1-10 di bawah ini menunjukkan penentuan koordinatpiksel dari masing-masing partikel dengan menggunakan Paint Brush, yang selanjutnyadimanfaatkan untuk menentukan ukuran dari masing-masing partikel tersebut denganmenggunakan Excel.

    Gambar 1. Penentuan koordinat pada citra SEM HA-Hydrogel Particles

    Gambar 2. Penentuan koordinat pada citra SEM Gold Nanoshells

    Gambar 3. Penentuan koordinat pada citra SEM Polystyrene Nanoparticles

  • Gambar

    Gambar 5. Penentuan koordinat pada citra SEM

    Gambar 6. Penentuan koordinat pada citra

    3

    Gambar 4. Penentuan koordinat pada citra SEM HfO(2)

    Gambar 5. Penentuan koordinat pada citra SEM ZnO Nanorods

    Gambar 6. Penentuan koordinat pada citra TEM Silver Colloid

    ZnO Nanorods

    Silver Colloid

  • Gambar 7. Penentuan koordinat pada citra

    Gambar 8. Penentuan koordinat pada citra

    Gambar 9. Penentuan koordinat pada citra4

    Gambar 7. Penentuan koordinat pada citra TEM Nickel Nanopowder

    Gambar 8. Penentuan koordinat pada citra TEM Fe3O4 Nanoparticles

    Gambar 9. Penentuan koordinat pada citra TEM Hydrogen Nenophotocatalyst

    Nickel Nanopowder

    Nanoparticles

    Hydrogen Nenophotocatalyst

  • 5Gambar 10. Penentuan koordinat pada citra TEM Gold NanorodsGaris-garis merah pada Gambar 1-10 merupakan sampel penegasan untuk ukuran yangdiukur dari masing-masing partikel. Untuk garis yang tepat horizontal maupun vertikal ukuranmasing-masing partikel dalam piksel bisa langsung didapat dengan menghitung nilai selisihdari koordinat X atau koordinat Y-nya. Adapun untuk garis yang memotong secara diagonal,ukuran partikel dalam piksel bisa dihitung dengan memanfaatkan Teorema Phytagoras.Setelah ukuran partikel dalam piksel didapatkan, selanjutnya masih denganmenggunakan Excel, ukuran dalam piksel tersebut dikonversi ke dalam ukuran nanometer.Adapun rumus yang digunakan adalah [1]:Ukuran dalam nano = Ukuran dalam pikselPanjang bar skala dalam piksel Panjang bar skala dalam nanoPanjang bar skala dalam nano merupakan bar skala yang dimiliki setiap citra SEM dan TEM.Panjangnya sudah tertentu dan menjadi acuan dalam penentuan ukuran partikel. Sementaraitu, panjang bar skala dalam piksel didapat dengan menghitung nilai selisih dari koordinat X(apabila bar skala tertera secara horizontal) atau koordinat Y (apabila bar skala tertera secaravertikal) dari bar skala masing-masing citra tersebut.Ukuran setiap partikel dari masing-masing citra yang telah didapat kemudian disortirdari yang memiliki nilai paling kecil hingga yang paling besar. Selanjutnya, ukuran tersebutdikelompokkan berdasarkan rentang tertentu dengan memperhatikan variasinya. Tabel 1-10menunjukkan pengelompokkan ukuran partikel dari masing-masing citra dengan rentangtertentu yang bersifat acak.

    Tabel 1. Pengelompokkan ukuran HA-Hydrogel ParticlesUkuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 200 100 1200 < s 400 300 55400 < s 600 500 75600 < s 800 700 41800 < s 1000 900 371000 < s 1200 1100 19

  • 61200 < s 1400 1300 151400 < s 1600 1500 51600 < s 1800 1700 91800 < s 2000 1900 52000 < s 2200 2100 82200 < s 2400 2300 22400 < s 2600 2500 12600 < s 2800 2700 22800 < s 3000 2900 13000 < s 3200 3100 03200 < s 3400 3300 03400 < s 3600 3500 2Tabel 2. Pengelompokkan ukuran Gold Nanoshells

    Ukuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 20 10 020 < s 40 30 040 < s 60 50 260 < s 80 70 380 < s 100 90 18100 < s 120 110 28120 < s 140 130 254140 < s 160 150 193160 < s 180 170 17180 < s 200 190 2200 < s 220 210 0220 < s 240 230 0240 < s 260 250 0260 < s 280 270 0280 < s 300 290 1300 < s 320 310 0320 < s 340 330 0340 < s 360 350 0360 < s 380 370 0380 < s 400 390 0400 < s 420 410 2Tabel 3. Pengelompokkan ukuran Polystyrene NanoparticlesUkuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 20 10 020 < s 40 30 040 < s 60 50 060 < s 80 70 380 < s 100 90 5100 < s 120 110 5

  • 7120 < s 140 130 3140 < s 160 150 2160 < s 180 170 2180 < s 200 190 0200 < s 220 210 3220 < s 240 230 3240 < s 260 250 4260 < s 280 270 4280 < s 300 290 3300 < s 320 310 10320 < s 340 330 10340 < s 360 350 19360 < s 380 370 11380 < s 400 390 7400 < s 420 410 1420 < s 440 430 1Tabel 4. Pengelompokkan ukuran HfO(2)

    Ukuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 50 25 050 < s 100 75 0100 < s 150 125 0150 < s 200 175 0200 < s 250 225 0250 < s 300 275 0300 < s 350 325 0350 < s 400 375 11400 < s 450 425 20450 < s 500 475 7500 < s 550 525 1550 < s 600 575 1Tabel 5. Pengelompokkan ukuran ZnO Nanorods

    Ukuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 20 10 020 < s 40 30 040 < s 60 50 060 < s 80 70 180 < s 100 90 5100 < s 120 110 6120 < s 140 130 8140 < s 160 150 15160 < s 180 170 15180 < s 200 190 13200 < s 220 210 6

  • 8220 < s 240 230 9240 < s 260 250 7260 < s 280 270 9280 < s 300 290 4300 < s 320 310 6320 < s 340 330 1340 < s 360 350 1360 < s 380 370 0380 < s 400 390 1400 < s 420 410 2Tabel 6. Pengelompokkan ukuran Silver Colloid

    Ukuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 5 2.5 05 < s 10 7.5 2810 < s 15 12.5 13015 < s 20 17.5 8220 < s 25 22.5 5325 < s 30 27.5 2730 < s 35 32.5 1335 < s 40 37.5 440 < s 45 42.5 545 < s 50 47.5 750 < s 55 52.5 455 < s 60 57.5 260 < s 65 62.5 165 < s 70 67.5 1Tabel 7. Pengelompokkan ukuran Nickel Nanopowder

    Ukuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 10 5 010 < s 20 15 320 < s 30 25 1130 < s 40 35 2440 < s 50 45 2850 < s 60 55 3060 < s 70 65 2870 < s 80 75 1980 < s 90 85 1590 < s 100 95 11100 < s 110 105 9110 < s 120 115 3120 < s 130 125 2130 < s 140 135 4

  • 9Tabel 8. Pengelompokkan ukuran Fe3O4 NanoparticlesUkuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 5 2.5 15 < s 10 7.5 610 < s 15 12.5 4515 < s 20 17.5 11020 < s 25 22.5 4225 < s 30 27.5 1930 < s 35 32.5 335 < s 40 37.5 040 < s 45 42.5 145 < s 50 47.5 050 < s 55 52.5 155 < s 60 57.5 060 < s 65 62.5 065 < s 70 67.5 070 < s 75 72.5 075 < s 80 77.5 080 < s 85 82.5 085 < s 90 87.5 090 < s 95 92.5 095 < s 100 97.5 0100 < s 105 102.5 0105 < s 110 107.5 1

    Tabel 9. Pengelompokkan ukuran Hydrogen NenophotocatalystUkuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 5 2.5 05 < s 10 7.5 510 < s 15 12.5 1315 < s 20 17.5 3120 < s 25 22.5 2525 < s 30 27.5 2430 < s 35 32.5 1535 < s 40 37.5 240 < s 45 42.5 045 < s 50 47.5 150 < s 55 52.5 1

    Tabel 10. Pengelompokkan ukuran Gold NanorodsUkuran (nm) Nilai tengah (nm) Jumlah Partikel0 < s 10 5 010 < s 20 15 020 < s 30 25 030 < s 40 35 0

  • 10

    40 < s 50 45 1750 < s 60 55 1060 < s 70 65 0Berdasarkan hasil pengelompokan ukuran pada Tabel 1-10 di atas, kita dapatmengamati distribusi ukurannya. Nilai tengah dari rentang ukuran partikel dapat dikatakansebagai peubah acak bebas (independen) positif dan logaritmanya cenderung terdistribusisecara normal, sehingga distribusinya dapat dimodelkan sebagai log-normal. Adapun distribusilog-normal dirumuskan dengan [3]:

    () = 12 () , > 0Pada tugas ini, nilai merupakan nilai tengah dari rentang ukuran partikel, merupakan nilai rata-rata (mean) dan merupakan standar deviasinya. Distribusi log-normalsimetri pada yang menunjukkan bahwa densitas probabilitas yang paling besar da