Komponen Spectrophotometer & Fungsinya

Komponen Spectrophotometer & Fungsinya

 

Spectrophotometer dibagi dalam 4 bagian penting, diantaranya yaitu : Sumber cahaya, monokromator, cuvet, dan detector.

1. Sumber Cahaya
Sumber cahaya untuk spectrophotometer UV digunakan lampu D2 (Deutrium) atau lampu hidrogen. Untuk spectrophotometer visible dapat digunakan lampu wolfram. Dan untuk spectrophotometer infra red dapat digunakan lampu Nernst Lampu Deutrium (Hidrogen) menghasilkan spectrum kontinyu dalam daerah Ultraviolet (UV) yang dihasilkan oleh eksitasi elektrik dari deuterium atau hidrogen pada tekanan rendah.

Lampu filament tungsten adalah lampu yang umum dipakai di rumah tangga dan jenis lampu yang sering dipakai sebagai lampu kedaraan bermotor. Arah energi yang dipancarkan oleh lampu tersebut bermacam-macam. Lampu-lampu Tungsetn iodine mengandung campuran gas inert dan sejumlah gas iodine (halogen).

Untuk mencegah penguapan yang cepat dari filament tungset melalui lingkaran halogen di bawah suasana panas, oleh karena itu lampu tersebut tahan lama dan untuk menjaga radiasi yang kuat dalam waktu yang lama.

2. Monokromator
Monokromator berfungsi untuk mengubah cahaya polikromatik menjadi cahaya monokromatik menurut DAY dan UNDERWOOD (1993) monokromator adalah peralatan optic yang dapat mengisolasi suatu berkas sinar dari sumber kontinyu dengan kemurnian spektral yang tinggi untuk semua panjang gelombang.

Unsur terpenting pada sebuah monokromator adalah sistem celah masuk, kemudian dikumpulkan oleh sebuah lensa atau cermin sehingga sinar pararel jatuh pada prisma atau kisi difraksi, selanjutnya melalui jalan optik monokromatis melewati contoh yang diperiksa.
Ada dua jenis monokromator, yang satu menggunakan prisma dan yang lainnya menggunakan grating (kisi) sebagai pendispersi cahaya.

a) Monokromator Prisma
Komponen ini dibuat dari bahan quartz untuk daerah ultraviolet (UV), visible, dan infra red (IR) dekat. Prinsip kerja suatau prisma adalah apabila seberkas sinar melewati dua medium yang berbeda, maka berkas sinar tersebut akan mengalami pembelokan (refraksi). Besarnya refraksi tergantung pada index bias ini berubah-ubah dengan panjang gelombang yang berbeda, cahaya biru akan lebih dibelokkan dari pada cahaya merah.

b) Monokromator Grating (kisi)
Dispersi radiasi ultra violet dapat diperoleh dengan menjatuhkan sinar polikromatis pada granting transmisi atau pada permukaan granting refleksi yang lebih praktis dan sering digunakan. Tahap pertama pada pembuatan grating refleksi yaitu penyediaan master granting yang tersusun dari lekukan paralel dengan jarak rapat disusun pada permukaan keras yang telah dilapisi dengan peralatan seperti intan.

3. Wadah Sampel (cuvet)
 
Menurut DAY dan UNDERWOOD (1993), larutan yang akan diperiksa dengan spectrophotometer ditempatkan dalam tempat contoh (cuvet). Tempat contoh tersebut harus terbuat dari bahan yang dapat meneruskan sinar. Dari daerah spectrum yang dipakai, kaca silica biasa digunakan untuk daerah panjang gelombang antara 350 sampai 3 µm. Pada daerah 300 nm sampai daerah tampak dapat digunakan sel dari bahan kaca pyrex.

Tetapi bahan demikian tidak boleh digunakan untuk daerah ultraviolet (UV), karena bersifat menyerap radiasi sinar UV. Sehingga pengukuran daerah ultraviolet di bawah 350 nm, digunakan cuvet yang terbuat dari bahan quartz dan leburan silica (fused silica). Kedua bahan tersebut dapat digunakan juga di daerah sinar tampak (visible) sampai 3 µm, tetapi harganya juga cukup mahal. Bahan yang lebih murah, seperti cuvet plastic dapat digunakan untuk daerah tampak. Syarat- syarat terpenting untuk cuvet, Yaitu :

a. Mempunyai ketebalan permukaan yang sama.
b. Harus transparan, sehingga dapat mentransmisikan sinar dengan baik.
c. Tahan terhadap senyawa kimia.

4. Detektor
Detektor berfungsi mengubah cahaya menjadi arus listrik. Detector yang bias digunakan adalah Foto Tube dan Layar Cell. Sinyal listrik yang diberikan oleh detector selanjutnya diubah oleh prosesor sehingga dapat ditampilkan oleh alat baca.

Prinsip kerja detector pada spectrophotometer adalah energy foton sinar yang jauh mengenai dan mengubah energy tersebut menjadi suatu besaran yang dapat diukur, misalnya penghitaman pelat foto, arus listrik atau perubahan-perubahan panas. Sifat –sifat detector yang ideal harus mempunyai kepekaan yang tinggi, perbandingan sinyal dan noise tinggi, dan mempunyai respon tetap pada daerah panjang gelombang pengamatan.

Kalibrasi Spectrophotometer

Untuk menghasilkan analisa yang akurat, cahaya yang digunakan harus spesifik mempunyai panjang gelombang tertentu, dengan kata lain harus digunakan panjang gelombang dimana sample menyerap cahaya sebesar mungkin (panjang gelombang maksimum).

Oleh karena itu harus dilakukan kalibrasi. Dahulu orng melakukan kalibrasi spectrophotometer dengan mengambil larutan standar dengan konsentrasi tertentu, kemudian ukur konsentrasi pada berbagai panjang gelombang. Kemudian dibuat kurva hubungan absorbance (A) dengan panjang gelombang (λ), kemudian ambil panjang gelombang yang absorbance maksimum.

Gunakan panjang gelombang yang didapat untuk kalibrasi terhadap beberapa larutan standar sesuai dengan sampel dan metoda yang dilakukan. Dalam anilisis menggunakan spectrophotometer dilakukan kalibrasi terlebih dahulu terhadap beberpa larutan standar sesuai dengan contoh dan metoda analisis yang akan dilakukan.

Dibuat suatu deret standar dari larutan standar yang telah diketahui pasti konsentrasinya, lalu ditambahkan pereaksi tertentu sesuai dengan metoda analisis yang dilakukan. Diukur absorbance deret standar tersebut dengan spectrophotometer dan dibuat grafik hubungan antara konsentrasi dengan absorbance.

Karena banyaknya contoh yang ditetapkan dan seringnya dilakukan analisis yang sama secara kontinyu, maka untuk mempercepat analisis dibuat suatu factor yang diperolah dari hubungan antara konsentrasi dengan absorbance dari beberapa larutan standar yang berbeda konsentrasinya. Faktor ini dapat digunakan selama ± 6 bulan selama spectrophotometer tersebut belum mengalami kerusakan.

Faktor penyebab kesalahan sistematik yang sering terjadi dalam analisis menggunakan spectrophotometer adalah :

1. Adanya serapan oleh pelarut

Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi matrik selain komponen yang akan dianalisis.

2. Serapan oleh kuvet

Kuvet yang dapat digunakan adalah dari bahan gelas atau kuarsa. Kuvet kuarsa memberikan kualitas yang lebih baik, namun tentu saja harganya jauh lebih mahal. Serapan oleh kuvet ini dapat diatasi dengan penggunaan jenis, ukuran dan bahan kuvet yang sama untuk tempat blanko dan sample.

3. Kesalahan fotometrik normal pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi.

Hal ini dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi , sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat yang digunakan (melalui pengenceran atau pemekatan ).