Sumber sinar-X dan detektor

Presentasi berjudul: "Sumber sinar-X dan detektor"— Transcript presentasi:

1 Sumber sinar-X dan detektor

2 Sinar-X Panjang gelombang 10-7 – 10-11 m (1000 – 0,1 Å)
Ditemukan oleh Roentgen (1895) Von Laue (1910) mengembangkan teori difraksi Friedrich dan Knipping (1912) membuktikan adanya kisi kristal

3 Generator sinar-X Tabung tertutup dengan anoda tetap
Tabung tertutup dengan anoda berputar Sinkroton (akselator partikel)

4 Tabung sinar-X tertutup
Katoda memancarkan elektron Keadaan vakum, elektron dipercepat ke anoda (pelat logam) pada kecepatan tinggi Misal XRD protein, pelat Cu: bintik elektron terfokus (0,4 × 8 mm) Energi elekron diubah menjadi panas, sebagian dipancarkan sebagai sinar-X Panjang gelombang yang dipancarkan: λmin = hc/eV; misal V= 40 kV, λ=0,3Å

5

6 Spektrum sinar-X, anoda Cu
Transisi elektron pada atom Emisi garis CuKα min 8 kV; pengarutan umum 40 kV 37 mA untuk tabung 1,5 kW

7 Tabung anoda putar Pemanasan membatasi kekuatan maksimum tabung
Benturan elektron menghancurkan anoda Untuk mengatasi: anoda putar (0,1 – 0,2 mm) Sudut pantul dipilih 4o (ukuran bintik sinar 0,4 × 0,5 mm) Keuntungan: intensitas radiasi tinggi

8 Sinkroton Alat pemutar partikel bermuatan (elekton/positron) dengan kecepatan menendekati kecepatan cahaya (percobaan fisika partikel) Partikel disuntik dari akselator linear ke dalam cincin penyimpan Saat partikel berubah arah (dibelokkan dalam medan magnet), radiasi elektromagnet dipancarkan Radiasi dimanfaatkan untuk kristalografi

9 Fasilitas radiasi sinkroton eropa, ESRF di Grenoble, Perancis

10 Energi sinkrotron λc = 18,64/E2 B; B medan magnet (tesla); dan E energi (GeV) Misalnya, ESRF keliling 844,39 m, energi 6 GeV, medan magnet 0,86 T, dan panjang gelombang 0,6 Å Andaikan dibuat skala mini: diameter 4 m, energi 1,44 GeV, medan magnet 15 T, maka sistem injeksi minimal 50 m

11 Sifat radiasi sikroton
Intensitas tinggi Panjang gelombang dapat disetel (dengan monokromator) Umur terbatas (beberapa jam), hingga penyuntikan elektron berikutnya Dapat dipakai untuk mengamati perubahan perubahan struktur skala nano detik Sinar terpolarisasi

12 Monokromator Untuk memilih panjang gelombang sinar-X, sekaligus memusatkan sinar agar konvergen Misalnya anoda Cu, Kα doublet (1,5418 Å) intensitas tinggi Kβ disaring dengan filter Ni (tebal 0,013 mm menahan Kβ hingga 98% dan Kα hingga 34%) Untuk sinkrotron: disukai monokromator germanium, silikon, atau intan

13 Detektor Penghitung foton tunggal (single-photon counter) – sudah tidak dipakai; perlu beberapa minggu untuk mengambil dataset kristal protein Film fotografi – tidak dipakai karena ketersediaannya; resolusi paling baik Pelat gambar (image plate) – mengandung fosfor anorganik yang berfloresen jika dikenai sinar-X (10× lebih peka dari film) Detektor area (CCD, charge-couple device)

14

15 Koleksi data pada detektor
Hal yang perlu diperhatikan Orientasi kristal Parameter sel satuan dalam kristal Jarak kristal ke film dan panjang gelombang sinar-X yang dipakai Pusat film

16