SCANNING ELEKTRON MICROSCOPY (SEM)

SCANNING ELEKTRON MICROSCOPY (SEM)
I. Pendahuluan
Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Mikroskop elektron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektromagnetik yang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.

Pada tahun 1920 ditemukan suatu fenomena di mana elektron yang dipercepat dalam suatu kolom elektromagnet, dalam suasana hampa udara (vakum) berkarakter seperti cahaya, dengan panjang gelombang yang 100.000 kali lebih kecil dari cahaya. Selanjutnya ditemukan juga bahwa medan listrik dan medan magnet dapat berperan sebagai lensa dan cermin terdapat elektron seperti pada lensa gelas dalam mikroskop cahaya.
Jenis-jenis mikroskop elektron yaitu:
1. Transmission Electron Microscopy (TEM)
2. Scanning Electron Microscopy (SEM)
3. Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)
4. Mikroskop pemindai lingkungan elektron (ESEM)
5. Mikroskop refleksi elektron (REM)
Di sini Saya hanya akan membahas tentang Scanning Elektron Microscopy ( SEM )
Mikroskop pemindai elektron (SEM) yang digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.

II. Penjelasan
Scanning Electron Microscopy (SEM)
The electron mikroskop pemindaian (SEM) adalah jenis mikroskop elektron yang gambar sampel permukaan oleh pemindaian dengan tinggi balok energi dari elektron dalam Raster memindai pola. Elektron yang berinteraksi dengan atom yang membentuk sampel menghasilkan sinyal yang berisi informasi tentang sampel dari permukaan topografi, komposisi dan properti lainnya seperti daya konduksi listrik.

1. Sejarah penemuan
Tidak diketahui secara persis siapa sebenarnya penemu Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscope-SEM) ini. Publikasi pertama kali yang mendiskripsikan teori SEM dilakukan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada 1935, meskipun fisikawan Jerman lainnya Dr. Manfred von Ardenne mengklaim dirinya telah melakukan penelitian suatu fenomena yang kemudian disebut SEM hingga tahun 1937. Mungkin karena itu, tidak satu pun dari keduanya mendapatkan hadiah nobel untuk penemuan itu.
Pada 1942 tiga orang ilmuwan Amerika yaitu Dr. Vladimir Kosma Zworykin[2], Dr. James Hillier, dan Dr. Snijder, benar-benar membangun sebuah mikroskop elektron metode pemindaian (SEM) dengan resolusi hingga 50 nm atau magnifikasi 8.000 kali. Sebagai perbandingan SEM modern sekarang ini mempunyai resolusi hingga 1 nm atau pembesaran 400.000 kali. Mikroskop elektron cara ini memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyek.
2. Komponen SEM
Scanning electron microscopes dilengkapi dengan katoda dan magnetis lensa dan fokus untuk membuat sebuah balok dari elektron.

Bahan
Kembali tersebar electron imaging, kuantitatif analisis x-ray, x-ray dan pemetaan geologi spesimen logam dan mengharuskan permukaan tanah dan akan dipoles ke permukaan yang sangat halus. Logam biasanya tidak dilapisi sebelum imaging di SEM karena konduktif dan memberikan mereka jalan sendiri ke tanah.
Fractography adalah ilmu fractured permukaan yang dapat dilakukan pada mikroskop cahaya atau yang biasa, pada SEM. Fractured yang memotong ke permukaan adalah yang sesuai ukuran, dibersihkan dari setiap residu organik, dan terpasang pada dudukan untuk melihat contoh dalam SEM.Logam, spesimen geologis, dan semua sirkuit juga dapat kimia halus untuk dilihat dalam SEM. Lapisan khusus resolusi tinggi teknik yang diperlukan untuk pengerasan imaging tinggi dari anorganik film tipis.

3. Jenis-jenis SEM
Phenom Desktop Scanning Electron mikroskop (SEM) adalah resolusi tinggi, imaging portabel alat yang cepat dan mudah digunakan, sangat ideal digunakan untuk inspeksi bahan baku, rinci imaging atau instruksi ruang kelas. Ini hemat biaya, fleksibel.

The Nova baris scanning electron microscopes (SEM) termasuk rendah pakum kemampuan, dan ideal untuk beragam gambar, analisis sampel dan persiapan tuntutan ditemukan dalam penelitian laboratorium, semikonduktor dan data laboratorium dan fabs, biologi dan ilmu kehidupan laboratorium dan industri

The Quanta baris scanning electron microscopes termasuk tiga model dengan bidang emisi gun (FEG / SEM) kemampuan. Mereka serbaguna, tinggi kinerja scanning electron microscopes (SEM), dengan tiga mode (pakum tinggi, rendah dan kekosongan ESEM) untuk mengakomodasi beragam luas sampel dari setiap SEM sistem.

The Magellan XHR Scanning Electron mikroskop (SEM) memungkinkan para ilmuwan dan teknisi dengan cepat melihat hal-hal yang mereka tidak dapat lihat sebelumnya, seperti 3D permukaan gambar di berbagai sudut dan pada resolusi di bawah satu nanometer (sekitar ukuran sepuluh hidrogen atom, oleh pihak - sisi). Yang terpenting, yang Magellan XHR SEM gambar contoh yang sangat rendah balok energi, menghindari distorsi lain disebabkan oleh sorotan tajam menjadi bahan di bawah ini.

4.Cara kerja
Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optic dan TEM. 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.
Pemindaian proses formasi dan gambar

1.Thermionically emitted dari electron gun dipasang dengan tungsten kawat pijar katoda. Tungsten biasanya digunakan dalam thermionic electron guns karena memiliki titik lebur tertinggi dan terendah tekanan uap air dari semua logam, sehingga memungkinkan untuk dipanaskan untuk electron emisi, dan karena biaya rendah.
2.Jenis electron emitters termasuk lanthanum hexaboride (Lab 6) cathodes, yang dapat digunakan dalam standar kawat pijar tungsten SEM jika kekosongan sistem ditingkatkan dan bidang emisi senjata (FEG), yang mungkin dari dingin-katoda menggunakan jenis tungsten tunggal kristal emitters atau thermally-dibantu Schottky tipe, menggunakan emitters dari zirconium oxide.
3.Sorot yang melewati pasang coils pemindaian atau pasang di piring deflektor electron kolom, biasanya di akhir lensa yang membiaskan sorotan yang di x and y axes sehingga memindai dalam Raster mode lebih dari segi empat daerah sampel permukaan .
4.Ketika electron beam utama berinteraksi dengan sampel, yang kehilangan elektron energi diulang acak oleh penghamburan dan penyerapan dalam titik air mata berbentuk volume contoh yang dikenal sebagai interaksi volume, yang membentang dari kurang dari 100 nm ke sekitar 5 μm ke permukaan
5.Besarnya volume interaksi elektron tergantung pada arahan energi, atomik jumlah sampel dan contoh dari kepadatan
6.Energi pertukaran antara electron beam dan contoh hasil pantulan tinggi energi elektron oleh penghamburan elastis, dari emisi elektron sekunder oleh penghamburan tegang dan emisi dari radiasi electromagnetic, masing-masing yang dapat dideteksi oleh detektor khusus.
7.Balok yang saat ini diserap oleh orang yang juga dapat dideteksi dan digunakan untuk membuat gambar dari distribusi contoh saat ini. Amplifiers elektronik dari berbagai jenis tersebut yang digunakan untuk memperkuat sinyal yang ditampilkan sebagai variasi pada kecerahan
8.Raster dengan pemindaian dari CRT layar akan disinkronisasikan dengan balok yang pada contoh di mikroskop, dan hasil foto itu distribusi peta intensitas sinyal yang emitted dari daerah yang dipindai contoh.
9.Gambar mungkin akan diambil oleh fotografi dari resolusi tinggi sinar katoda tabung, tapi di mesin modern yang diambil digital dan ditampilkan pada monitor komputer dan disimpan ke komputer hard disk.

Beberapa kegunaan dari SEM diantaranya adalah :
1.Solusi untuk Peningkatan Kinerja dan Analisis
2.Scanning Electron Microscopes untuk Riset, Industri, dan Ilmu Kehidupan Semiconductor
3.Digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.

Beberapa keunggulan SEM diantaranya adalah :
1.SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.
2.Gambar yang dihasilkan jelas dan terang.
3.Telah dilengkapi dengan kemampuan menganalisis.