COMMUNICATION IV ABSTRAK

Size: px

Start display at page:

Download "COMMUNICATION IV ABSTRAK"

Isaac Manning
5 years ago
Views:

Pertanika (2), 257- (987) COMMUNICATION IV Perbandingan Nilai <* /p dari Tiga Kaedah Penganalisisan untuk Sampel Gas Kripton dalam Nyahcas Townsend (A Comparison of <* /p Values from Three Methods of

1 Pertanika (2), 257- (987) COMMUNICATION IV Perbandingan Nilai <* /p dari Tiga Kaedah Penganalisisan untuk Sampel Gas Kripton dalam Nyahcas Townsend (A Comparison of <* /p Values from Three Methods of Analyses in Townsend Discharge for Krypton Gas) ABSTRAK Pekali pengionan primer Townsend yang dianalisis dengan menggunakan tiga teknik analisis kepada kaedah ujikaji penggandaan arus dilaporkan. Teknik analisis yang diguna ialah; teknik titik tiga, teknik penyesuaian lengkung ganda dua terkecil dan teknik plot Gosseries. Pekali pengionan primer yang didapati dengan kaedah Townsend dan kaedah Gosseries juga dibandingkan. Hasil pengukuran ini mengesahkan bahawa pengaruh teknik analisis yang berbeza dan juga pengaruh kaedah ujikaji yang berbeza dalam penentuan nilai a/p untuk lima nilai E/p,,,,, dan adalah dianggar <#%. ABSTRACT The Townsend primary ionization coefficients obtained using three analytical techniques to current'amplification method are reported. The analysis techniques used are; three point technique, least square curve fitting technique and Gosseries plot. The primary ionization coefficient obtained by Townsend's method and Gosseries' method are also compared. The result of the measurements comfirm that the influence of different techniques of analysis as well as different experimental methods in the determination of a /p for five values of E/p,,,, and is about < 8%. PENGENALAN Nilai OL /p ++ untuk kripton telah ditentukan pertama kali secara ujikaji oleh Kruithof (940) dan telah diambil sebagai nilai piawai sehingga hari ini. Pada akhir-akhir ini, khasnya dalam tahun 70 an pengkaji-pengkaji dalam bidang ini telah melaporkan bahawa nilai < /p berbeza di antara -% dengan nilai yang telah didapati oleh Kruithof (940). Sebagai contoh nilai a /p yang dilaporkan oleh Heylen (97) berbeza dengan nilai a/p yang telah diper kenalkan oleh Kruithof (940) sebanyak faktor 2 kali untuk E/p < 0 volt/(cm. torr). Nilai a/p yang telah didapati oleh Bhattacharya (979) pula adalah % lebih kecil daripada nilai Kruithof (940). Kedua-dua penyelidik ini tidak memberi alasan yang kuat mengapa nilai 'ot/p yang mereka dapat berbeza dengan nilai Kruithof (940), tetapi daripada sistem vakum dan sampel gas yang diguna, perbezaan tersebut mungkin disebabkan oleh gas yang mereka guna adalah lebih tulen daripada sampel gas yang digunakan oleh Kruithof (940). Hasil yang dikemukakan oleh Jacques dan Bruynooghe (98) pula menyatakan nilai <* /p yang mereka dapati adalah % lebih tinggi daripada nilai Kruithof (940) untuk E/p > 45 volt/(cm. torr). Untuk nilai E/p < 45 didapati nilai a/p lebih kecil daripada nilai Kruithof, di mana pada E/p = 5 vplt/(cm. torr)," penyimpangan ini dianggarkan dalam lingkungan % lebih kecil daripada nilai Kruithof. Dutton et ai (983) ' Ujikaji ini telah dilakukan di Department of Physics, University College of Swansea, Wales, U.K. Nilai tekanan p diukur dan dibetulkan kepada nilai pada suhu 25 C.

2 W. MAHMOOD BIN MAT YUNUS melaporkan nilai yang mereka dapati berada dalam lingkungan 7-% di bawah nilai Kruithof (940) bagi E/p < 75 volt/(cm torr). Mereka telah memberi dua alasan untuk menjelaskan perbezaan nilai-nilai tersebut; pertama, sampel gas yang mereka guna adalah lebih tulen daripada sampel gas yang telah digunakan oleh penyelidik-penyelidik yang terdahulu. (di mana penulenan gas sampel telah dibantu oleh moden BOC MK3 'rare gas purifier"). Kedua, mereka telah menggunakan sistem vakum yang cukup bersih, bebas daripada sebarang bahan asing dan gas-gas asing yang lain, dalam mana tekanan dasar kebuk vakum adalah torr dengan kadar kebocoran dalam lingkungan b (mikronliter)/s. Pada umumnya penyelidik-penyelidik berkenaan membuat kesimpulan, bahawa perbezaan nilai yang didapati adalah diakibatkan oleh ketulenan gas sampel dan kebersihan sistem yang digunakan. Sejauh mana perbezaan nilai a /p boleh terhasil akibat daripada penggunaan teknik penganalisisan yang berbeza belum lagi ada satu data yang sah dikemukakan. Kruithof (940), Heylen (979), Jacques dan Bruynooghe (98) dan Dutton et al. (983) menggunakan kaedah Townsend dalam menentukan nilai <*/p dalam penyelidikan mereka, sementara Bhattachrya (979) menggunakan kaedah luminous fluk dalam menentukan nilai o. /p kripton. Dalam teknik penganalisisan data-data pula, kita dapati Kruithof menggunakan Kaedah titik tiga, manakala Dutton et al. dan Jacques serta Bruynooghe menggunakan kaedah ganda dua terkecil. Dengan itu kertas ini bertujuan untuk membincangkan perbezaan nilai Ot /p untuk gas kripton dengan menggunakan 2 kaedah ujikaji (kaedah Townsend dan kaedah Gosseries) dan 3 teknik analisis yang berbeza iaitu teknik-teknik titik tiga, ganda dua terkecil dan plot Gosseries. PERALATAN DAN KAEDAH UJIKAJI Ujikaji ini telah dilakukan dengan menggunakan kebuk pengionan yang sama seperti yang dilaporkan oleh Dutton et al. (983), W. Mahmood dan Williams (985) dan W. Mahmood (985; 986). Kebuk pengionan berisipadu 40 liter diisi dengan gas kripton sehingga tekanan 203 torr. Nilai a/p ditentukan untuk 6 nilai E/p, iaitu E/p - 5, 4, 3, 2, dan volt/(cm. torr) dengan mengambil masa selama 2 hari. Data direkodkan berdasarkan teknik Townsend yang digunakan oleh Kruithof (940) di mana arus di antara elektrod diukur untuk setiap jarak elektrod, d, berdasarkan kepada persamaan Townsend di bawah. Langkah dan teknik ujikaji telah dibincangkan dengan terperinci oleh Abdulla (982); Dutton et al. (983) dan W. Mahmood dan Williams (985). I _ Cexp(ad) () T o -co/a {exp(ad) - } Selepas 2 hari tekanan gas dikurangkan menjadi 8 torr dengan cara mengepam keluar sebahagian daripada gas dalam kebuk pengionan, satu siri penentuan a /p dengan 6 nilai E/p ditentukan seperti langkah di atas. Seterusnya ujikaji ini diteruskan dengan nilai-nilai tekanan dalam kebuk pengionan 8, 96, 73 dan 52 torr. Keadaan ini menjadikan ujikaji pada 8 torr dilakukan setelah gas berada selama 8 hari dalam kebuk. Siri ujikaji pada tekanan 96 torr dilakukan setelah gas berada 2 hari dalam kebuk. Seterusnya untuk p = 73 dan 52 torr ujikaji dilakukan setelah gas berada dalam kebuk masing-masing 5 dan 9 hari. Siri terakhir dalam kaedah ini dilakukan pada p =.9 torr setelah gas berada selama hari dalam kebuk pengionan. Kemudian gas dibiarkan terus berada dalam kebuk sehingga 48 hari. Pada hari ke 48 satu siri penentuan nilai <x /p dilakukan untuk E/p =,,,, volt/(cm. torr). Satu siri penentuan &/p dengan kaedah Gosseries juga telah dilakukan kepada gas sampel pada p =,9 torr ini. Kaedah ini menentukan nilai a/p dengan mendapatkan plot Y dterhadap Y +A yang dinamakan plot Gosseries (939) yang diberi oleh persamaan berikut. ) & d) - (2) di mana Y d I/I (d) dan Y d d + A = l/i~(d + A d), A d ialah pertambahan nilai d, iaitu jarak antara elektrod. Ujikaji dilakukan dengan memilih nilai d awal sebagai 0.025cm dan A d bernilai 0.025cm. Siri ujikaji ini telah men- 258 PERTANIKA VOL. NO. 2, 987

3 PERBANDINGAN NILAI a/p DARI TIGA KAEDAH PENGANALISISAN cakupi nilai E/p =,,, dan volt/ (cm. torr). Penganalisisan data untuk penentuan nilai a/p telah dilakukan seperti berikut; untuk sampel gas Al hingga A5 Rajah (2), analisis dilakukan dengan kaedah ganda dua terkecil. Untuk sampel A6, penganalisisan dilakukan dengan kaedah ganda dua terkecil dan kaedah titik tiga. Hanya sampel Bl dianalisis dengan kaedah Gosseries. Ketiga - tiga kaedah penga - nalisisan nilai dt/p ini memberikan pengertian yang bermakna dalam membandingkan nilai sebenar a /p untuk gas-gas lengai, seperti kripton, helium dan sebagainya. HASIL, PERBINCANGAN DAN KESIMPULAN Rajah () menunjukkan contoh plot Gosseries untuk sampel gas Bl bagi E/p = 20 volt/(cm torr) ~\ Hasil daripada ujikaji ini ditunjukkan dalam Rajah (2) di mana kita dapati nilai a /p untuk sampel Al hingga A6 adalah berfungsi kepada tekanan di samping E/p. Ini telah disahkan bahawa pergantungan kepada tekanan gas adalah disebabkan oleh kaedah pengurangan tekanan untuk mendapat berbagai nilai E/p tidak cukup baik (Abdulla, 982) untuk ujikaji ini. Ini bererti kaedah pengurangan tekanan ini tidak boleh mempastikan pergantungan nilai Of/p terhadap tekanan gas dan seterusnya mempastikan nilai & /p yangbenar untuk gas sampel. Nilai pekali pengionan primer dalam sebutan a /p untuk gas sampel A6 dan Bl juga ditunjukkan dalam Rajah (2), di mana nilaiot /p untuk gas sampel Bl lebih besar daripada <*/p untuk gas sampel A6. Perbezaan ini dalam julat 2.6%. Ini telah menunjukkan ketulenan gas sampel telah berubah dalam masa hari berada dalam kebuk pengionan selepas data-data untuk sampel A6 direkodkan. Punca-punca yang menyebabkan ketulenan gas tersebut berubah tidak dapat dipastikan dalam ujikaji ini. Nilai a /p yang ditentukan dengan tiga teknik penganalisisan yang berbeza disenaraikan dalam Jadual (). Jelaslah bahawa untuk 5 nilai E/p yang dikaji, nilai ot /p berbeza sebanyak 0-8%. Jadual (2) menunjukkan perbezaan nilai &/p relatif antara satu sama lain. Daripada ujikaji ini jelas bahawa; dalam penentuan nilai a /p untuk gas-gas lengai yang tulen menggunakan kaedah Townsend dan teknik analisis ganda dua terkecil, nilai <* /p dipengaruhi oleh faktor masa sebanyak 2-6%. Bagaimanapun perbezaan nilai <* /p yang ditentukan dengan teknik penganalisisan yang berbeza untuk sampel gas yang sama adalah dalam julat <C 8%. Perbezaan ini disebabkan oleh kelemahan-kelemahan yang sedia ada pada teknik penganalisisan tersebut; misalnya dalam teknik titik tiga, penentuan bahagian linear adalah faktor utama yang dapat memberikan nilai ot /p yang berbeza. Dalam teknik ganda dua terkecil pula nilai a /p dipengaruhi oleh jumlah cerapan yang dibuat dalam satu-satu siri = volt/cm. torr P =.9 torr. Ad = cm. Q 8 I I 2 A O D Al A2 A3 A4 A5 A6 Bl P = 203 torr, 2 hari P = 8 torr, 8 hari P = 96 torr, 2 hari P = 73 torr, 5 hari P = 52 toir, 9 hari P =.9 torr, hari P =.9 torr, 48 hari Rajah : Plot Gosseries Y^lawan Y 4 E/p (V/cm. toir) Rajah 2: Nilai < /p lawan E/p untuk sampel gas kripton PERTANIKA VOL. NO. 2,

W. MAHMOOD BIN MAT YUNUS Kaedah ujikaji JADUAL Dua kaedah dengan tiga teknik penganalisisan nilai Gr/p Kaedah Townsend Kaedah Gosseries Teknik analisis Teknik gandua dua terkecil Teknik titik tiga

4 W. MAHMOOD BIN MAT YUNUS Kaedah ujikaji JADUAL Dua kaedah dengan tiga teknik penganalisisan nilai Gr/p Kaedah Townsend Kaedah Gosseries Teknik analisis Teknik gandua dua terkecil Teknik titik tiga Teknik plot Gosseries A6 ( hari) (x ) B,(48 hari) B ( (48 had) B! (48 hari) , JADUAL 2 Perbezaan nilai & /p untuk 3 teknik penganalisisan (sampel gas B t Teknik ganda dua terkecil.53 x 3.2 titik tiga x titik tiga Teknik Gosseries plot ganda dua terkecil.53 x l 3.2 Teknik Ck»sseries plot.6 l 2.8 x cerapan data. Di samping itu dengan meng gunakan kaedah ini kita sering menghadapi masalah dalam menentukan data yang terakhir pada satu-satu siri cerapan; iaitu menentukan nilai d. % di bawah jarak elektrod ill mana berlakunya runtuhan arus untuk setiap nilai K p. Kaedah Gosseries pula dapat digunakan dengan baik di samping secara serentak dapat menentukan jarak elektrod di mana elektron yang keluar daripada katod tidak berada dalam keseimbangan. Hal ini ditunjukkan oleh titik atau titik-titik yang tidak berada di atas garis lurus (Rajah I). Secara tidak langsung kaedah 0 PERTANIKA VOL. NO. 2, 987

PERBANDINGAN NILAI a/p DARI TIGA KAEDAH PENGANALISISAN ini juga dapat digunakan tanpa mengukur nilai arus permulaan I, pada persamaan (), yang mana ini telah sekian lama, menjadi masalah dalam

5 PERBANDINGAN NILAI a/p DARI TIGA KAEDAH PENGANALISISAN ini juga dapat digunakan tanpa mengukur nilai arus permulaan I, pada persamaan (), yang mana ini telah sekian lama, menjadi masalah dalam pengukuran mengikut kaedah Townsend berdasarkan persamaan (). Walaupun begitu kaedah ini juga tidak dapat lari daripada kelemahan, iaitu yang dapat memberikan perbezaan nilai a /p dengan kaedah lain. Pemilihan nilai A d, yang sesuai untuk digunakan dalam persamaan 2 ialah punca utama kelemahan kaedah ini. Abdulla (982) telah menunjukkan, perbezaan nilai A d sebanyak 0.025cm boleh memberikan perbezaan nilai a /p yang bermakna. Daripada ujikaji ini dapatlah dibuat kesimpulan bahawa, adalah tidak wajar membuat perbandingan nilai ot/p yang ditentukan daripada dua kaedah ujikaji dan teknik analisis yang berbeza. Daripada perbincangan data ujikaji di atas, jelaslah bahawa perbezaan nilai ot /p ialah sebanyak 8% yang merupakan asas perbezaan kepada setiap perbandingan nilai a/p daripada dua kaedah ujikaji atau dua teknik analisis yang berbeza. Buursen et ai (973) telah membincangkan bahawa nilai < /p juga boleh dipengaruhi oleh pekali pengionan kedua, co/ot, bilamana pekali pengionan kedua tersebut berfungsi kepada tekanan gas di samping berfungsi kepada nilai E/p. Ini terjadi akibat berlakunya perubahan kepada permukaan katod setelah atau selepas nyahcas berlaku. Untuk mengelakkan keadaan ini berlaku mereka telah mengesyorkan kaedah luminous fluk sebagai satu kaedah yang baik dalam menentukan pekali pengionan primer untuk gas-gas lengai yang tulen. PENGHARGAAN Pengarang ingin mengucapkan setinggi-tinggi penghargaan kepada Dr. A.W. Williams, pensyarah di "Department of Physics, University College of Swansea, U.K. di atas, galakan, tunjuk ajar dan perbincangan semasa ujikaji ini dijalankan. W. MAHMOOD BIN MAT YUNUS Jabatan Fizik, Fakulti Sains dan Pengajian A lam Sekitar, Universiti Pertantan Malaysia, Serdang, Selangor, Malaysia RUJUKAN ABDULLA, R.R. (982): Ph.D. Thesis University of Wales, U.K. BHATTACHARYA, A.K. (979): Measurement of Townsend Ionization Coefficients and the Breakdown Potentials for the Penning Mixtures of Ne and Kr./ Appl. Phys. 50: BUURSEN, C.G.J. and L.H. VAN MONTFORT. (973): The Pressure Dependence of Primary Ionization in Neon-argon Mixture. Physica 63: DUTTON.J., A.W. WILLIAMS and W. MAHMOODMAT YUNUS. (983): Ionization Growth in Krypton. Proc. VI Int. Conf. Pheno. Ionized Gases, Dusseldorf, West Germany: GOSSERIES, A. (939): Townsend's Primary Ionization Coefficients for -noble gases. Physica (6): HEYLEN, A.E.D. (97): Ionization Coefficients and Sparking Voltages in Krypton and in Kryptonolefin gas mixtures. Int.J. Elect., 3: 9-2. JACQUES, J. and W. BRUYNOOGHE. (98): Measurement of Townsend Ionization Coefficients and the Breakdown Potentials in Krypton. Proc. V Int. Conf. Pheno. Ionized Gases, Minsk, U.S.S.R. (2): KRUITHOF, A. A. (940): Townsend's Ionization Coefficients for Neon, Argon, Krypton and Zenon. Physica (7): W. MAHMOOD MAT YUNUS and A.W. WILLIAMS. (985): Measurement of Townsend Ionization Coefficients and Breakdown Potentials for Penning Mixtures of (Ne + a%kr) and (He + a%kr), J.Fiz. Mai. 6: W. MAHMOOD MAT YUNUS. (986): Ionization Coefficients and Breakdown Potentials in Krypton, Pertanika 9: W. MAHMOOD MAT YUNUS. (985): Ph.D. Thesis University of Wales, U.K. (Received 3 January, 987) PERTANIKA VOL. NO. 2, 987

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS513 Computer Vision and Image Analysis [Penglihatan Komputer dan Analisis Imej]

UNIVERSITI SAINS MALAYSIA. CCS513 Computer Vision and Image Analysis [Penglihatan Komputer dan Analisis Imej] UNIVERSITI SAINS MALAYSIA First Semester Examination 2016/2017 Academic Session December 2016 / January 2017 CCS513 Computer Vision and Image Analysis [Penglihatan Komputer dan Analisis Imej] Duration