Scanning Electron Microscope
4. Scanning Electron Microscope
a) Pengertian Scanning Electron Microcope Mikroskop elektron scanning (SEM) adalah jenis mikroskop elektron yang
permukaan sampel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi. SEM bekerja tergantung pada prinsip scan sinar elektron pada permukaan sampel, dan kemudian informasi yang diperoleh kemudian diubah menjadi gambar.
Gambar 88. SEM (Scanning Electron Microscope )
Dalam teori lain, SEM merupakan salah satu metode karakterisasi yang digunakan untuk melihat topografi permukaan dari suatu material. Perbesaran dari SEM bisa mencapai 300.000 kali. Material yang dapat diuji dengan menggunakan SEM hanyalah material padat. Untuk material padat konduktif, tidak ada preparasi khusus yang dilakukan, hanya persiapan metalografi standar seperti dipolish dan dietsa. Sedangkan untuk material non konduktif, material tersebut harus dilapis dengan emas atau karbon supaya terbentuk lapisan tipis yang konduktif.
Gambar 89. SEM (Scanning Electron Microscope ) Tanpa Cassing Keterangan Gambar 89:
4. Tabung/ruang elektron di bagian atas kolom (di sini suatu yang disebut sumber pancaran medan).
5. Lensa Elektron magnit untuk mengarahkan dan memusatkan berkas elektron di dalam kolom.
6. Ruang hampa memompa sistem.
7. Pembukaan untuk memasukkan/menyisipkan obyek ke dalam kamar pengamatan hampa udara tinggi pada SEM gaya konvensional.
8. Operasi memberi papan dengan fokus, kelurusan dan perkakas perbesaran dan suatu joystick untuk memposisikan contoh/sampel.
9. Layar untuk menampilkan menu dan gambaran memajang.
10. Cryo-Unit untuk sampel (retakan, mantel dan menyublim) material yang dibekukan sebelum disisipkan atau dimasukkan ke dalam kamar/ ruang pengamatan di dalam Cryo-Sem Gaya.
11. Elektronika menyimpan lemari di bawah meja tulis.
12. Teknisi .
b) Komponen Penyusun Scanning Electron Microscope Pada sebuah mikroskop elektron (SEM) terdapat beberapa peralatan utama antara lain:
1. Pistol elektron, biasanya berupa filamen yang terbuat dari unsur yang mudah melepas elektron misal tungsten.
2. Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet.
3. Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting.
Gambar 90. Bagian-bagian dari SEM
Bagian bagian lainnya, dapat dilihat pada gambar :
1. Ruang sampel;
2. Pemegang sampel;
3. Bagian pendeteksi ruang vacum;
4. Lensa Obyektif;
5. Pompa pemutar;
6. photo-multiplier blok;
7. Pengukur tekanan vacum;
8. Klep penutup;
9. Klep pintu 9. Klep pintu
Prinsip kerja dari SEM adalah sebagai berikut:
1. Sebuah pistol elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. menyebabkan terjadinya interaksi antara elektron yang ditembakkan (elektron primer) dengan elektron yang ada pada sampel. Akibat ada beda potensial (1-30 kV) maka elektron akan menumbuk sampel.
2. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju ke sampel. Lensa elektromagnetik berfungsi untuk memfokuskan electron beam tersebut agar tepat menuju sampel.
3. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai.
4. Ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT). Secara lengkap skema SEM dijelaskan oleh gambar dibawah ini:
Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut dipindai dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.
Gambar 91. Skema SEM (sumber:iastate.edu)
d) Aplikasi Scanning Electron Microscope
Aplikasi berdasarkan jenis sampel SEM :
1. Sampel padat: Logam, bubuk kimia, kristal, polymers, plastik, Ceramic, fosil, butiran, karbon, Campuran partikel logam, Sampel Arkeologi.
2. Sampel Biologi: sel darah, produk bakteri, fungal, ganggang, benalu dan cacing. Jaringan binatang, manusia dan tumbuhan.
3. Sampel Padatan Biologi: Contoh Profesi dokter gigi, Tulang, Fosil dan Sampel Arkeologi.
e) Aplikasi dari Teknik SEM :
1. Teknil Topografi: Menganalisa permukaan dan teksture (kekerasan, reflektivitas dsb)
2. Teknil Morfologi: Menganalisa bentuk dan ukuran dari benda sampel
3. Teknik Komposisi: Menganalisa komposisi dari permukaan benda secara kuantitatif dan kualitatif.
f) Contoh Aplikasi Jenis Sampel
1. Sampel padat Elektron backscattered (BSE) gambar dari suatu Antimon daerah kaya dalam fragmen kaca kuno. Museum menggunakan SEM untuk mempelajari artefak berharga dalam cara yang tak rusak. Banyak BSE gambar diambil di atmosfer daripada merusak kondisi vakum tinggi. (gambar 5(a))
2. Sampel biologi SEM gambar sirkulasi manusia normal darah . Ini adalah mikrograf tua dan berisik dari subjek umum untuk mikrograf SEM: sel darah merah. (gambar 5(b))
3. Sampel padatan biologi SEM citra hederelloid dari Devonof Michigan (diameter tabung terbesar adalah 0,75 mm). SEM digunakan secara luas untuk menangkap gambar detil dari fosil mikro dan makro. (gambar 5(c))
Gambar 3. contoh hasil pengamatan SEM
g) Kelebihan dan Kekurangan SEM
1. Kelebihan
1) SEM mempunyai deptho ff ield yang besar, yang dapat memfokus jumlah sampel yang lebih banyak pada satu waktu dan menghasilkan bayangan yang baik dari sampel tiga dimensi.
2) SEM juga menghasilkan bayangan dengan resolusi tinggi, yang berarti mendekati bayangan yang dapat diuji dengan perbesaran tinggi. Kombinasi perbesaran yang lebihtinggi, darkfield, resolusi yang lebihbesar, dan komposisi serta informasi kristallografi membuat SEM 2) SEM juga menghasilkan bayangan dengan resolusi tinggi, yang berarti mendekati bayangan yang dapat diuji dengan perbesaran tinggi. Kombinasi perbesaran yang lebihtinggi, darkfield, resolusi yang lebihbesar, dan komposisi serta informasi kristallografi membuat SEM
3) SEM menghasilkan bayangan dengan resolusi yang tinggi, yang maksudnya adalah pada jarak yang sangat dekat tetap dapat menghasilkan perbesaran yang maksimal tanpa memecahkan gambar.
4) Persiapan sampel relatif mudah. Kombinasi dari perbesaran kedalaman jarak focus, resolusi yang bagus, dan persiapan yang mudah, membuat SEM merupakan satu dari alat-alat yang sangat penting untuk digunakan dalam penelitian.
5) Banyak sampel/material yang dapat dianalisa tanpa preparasi sampel yang khusus. Ketebalan sampel tidak berpengaruh seperti pada Mikroskop Elektron Transmisi (TEM). Karena itu sampel yang tebal sekalipun dapat dianalisis dengan SEM.
6) Ukurannya sedemikian rupa sehingga dapat ditaruh di atas pemegang
sampel (specimen stage).