Pengembangan Sensor Konsentrasi Larutan Etanol Berbasis Serat Optik Singlemode - Multimode Step Index - Singlemode (SMS) Dengan Lapisan PMMA/ZrSiO4

Firmansyah, Mohammad Risqy (2025) Pengembangan Sensor Konsentrasi Larutan Etanol Berbasis Serat Optik Singlemode - Multimode Step Index - Singlemode (SMS) Dengan Lapisan PMMA/ZrSiO4. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6009241005-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Etanol merupakan bahan kimia yang banyak digunakan sebagai solvent, thinner, extractor hingga disinfektan pada berbagai macam industri. Salah satu metode sensing larutan etanol yang sedang banyak dikembangkan adalah metode berbasis serat optik. Salah satu jenis sensor berbasis serat optik adalah sensor dengan struktur singlemode fiber (SMF) – multimode fiber (MMF) – SMS atau yang disingkat SMS. Sensor berbasis serat optik SMS bekerja dengan prinsip multimode interference (MMI) antara moda-moda yang berpropagasi. Moda utama yang “terurai” ketika memasuki bagian MMF akan terlepas menuju cladding dan membentuk gelombang evanescent yang mempenetrasi larutan etanol. Kemudian moda-moda tersebut kembali ke arah core dan berinterferensi, serta membentuk self-image di ujung MMF sebelum masuk ke SMF terakhir. SMS dalam penelitian tesis ini juga dilapisi menggunakan komposit PMMA/ZrSiO4 dengan tujuan untuk meningkatkan indeks bias di sekitar serat optik sehingga memungkinkan mekanisme pembentukan gelombang evanescent menjadi lebih optimal dan menjadikannya lebih sensitif terhadap konsentrasi larutan etanol. Dalam tesis ini terdapat dua SMS dengan panjang MMF yang berbeda yaitu 1 cm dan 2,82 cm. Masing-masing SMS tersebut dilapisi dengan PMMA/ZrSiO4 dengan variasi 0%; 0,5%; dan 1% (x% massa ZrSiO4 dari total massa komposit yaitu 3 gram). Performansi sensor dinilai berdasarkan respons spektrum transmisi. Hasil pertama yang diperoleh dalam penelitian tesis ini adalah sensor dengan panjang MMF 1 cm tidak lebih sensitif daripada sensor dengan panjang MMF 2,82 cm. Hasil berikutnya adalah pelapisan sensor menggunakan PMMA/ZrSiO4 mampu meningkatkan sensitivitas sensor terhadap konsentrasi larutan etanol, yang mana lapisan PMMA/ZrSiO4 0,5% menghasilkan sensor dengan performansi paling baik yang dapat dilihat dari sensitivitas sensor. Sensitivitas maksimum yang diperoleh dari penelitian tesis ini adalah 1,38 nm/(v/v%) dengan R^2 0,99 yang. Namun, sensor tersebut hanya memberikan respons linear pada rentang konsentrasi larutan etanol 0 v/v% s.d. 20 v/v%.
=================================================================================================================================
Ethanol is a chemical compound widely used as a solvent, thinner, extractor, and disinfectant in various industries. One of the sensing methods for ethanol solution that is currently being extensively developed is the fiber optic-based method. A type of fiber optic-based sensor is the sensor with a singlemode fiber (SMF) – multimode fiber (MMF) – singlemode fiber structure, commonly referred to as SMS. The SMS fiber optic sensor works on the principle of multimode interference (MMI) between propagating modes. The fundamental mode that “disperses” upon entering the MMF section leaks into the cladding and forms an evanescent wave that penetrates the ethanol solution. These modes then return toward the core and interfere, forming a self-image at the end of the MMF before entering the final SMF. In this thesis, the SMS is also coated with a PMMA/ZrSiO4 composite, aiming to increase the refractive index around the fiber, thereby enhancing the evanescent wave formation mechanism and making it more sensitive to ethanol solution concentration. This thesis features two SMS sensors with different MMF lengths: 1 cm and 2.82 cm. Each SMS is coated with PMMA/ZrSiO4 in variations of 0%, 0.5%, and 1% (where x% is the mass percentage of ZrSiO4 from the total composite mass of 3 grams). The sensor performance is evaluated based on the transmission spectrum response. The first finding of this research is that the sensor with 1 cm MMF length is less sensitive than the sensor with 2.82 cm MMF length. The next finding is that coating the sensor with PMMA/ZrSiO4 enhances its sensitivity to ethanol solution concentration. The 0.5% PMMA/ZrSiO4 coating resulted in the best-performing sensor in terms of sensitivity. The maximum sensitivity obtained in this thesis is 1.38 nm/(v/v%) with an R² value of 0.99. However, this sensor only shows a linear response within the ethanol concentration range of 0 v/v% to 20 v/v%.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Sensor etanol, serat optik SMS, PMMA, ZrSiO4, ethanol sensing, SMS optical fiber
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC448 Fiber optics.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Physics Engineering > 30101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Mohammad Risqy Firmansyah
Date Deposited:	06 Aug 2025 06:55
Last Modified:	06 Aug 2025 06:55
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127804

Actions (login required)

View Item