INSTRUMEN TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY (TEM)

 

 

A.Pengertian Mikroskop Eletron

    Alat yang dapat memperbesar bayangan benda yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata disebut dengan mikroskop. Dimana, mikroskop berasal dari kata micro yang memiliki arti kecil dan scopium yang artinya penglihatan. Mikroskop terdapat 2 macam, yaitu microskop cahaya (SEM) dan mikroskop elektron elektron (TEM). Disini akan dijelaskan lebih lanjut terkait mikroskop elektron. Mikroskop elektron adalah mikroskop yang menggunakan elektron statik dan elektron magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar. Dalamidam bidang ilmu sains mikroskop elektron menggunakan alat dan radiasi elektron untuk membentuk gambar spesimen. Menurut Ernest Ruska mikroskop elektron dibagi menjadi 2 konsep, elektron memiliki komponen seperti gelombangseh sehingga dapat diolah seperti gelombang cahaya. Kedua elektron dapat dimanipulasi dengan medan magnet sehingga dapat difokuskan seperti lensa optik memfokuskan cahaya. Perbesaran suatu mikroskop dipengaruhi oleh resolusinya. Resolusi adalah kemampuan untuk membedakannamt antara rincian-rincian kecil dari suatu gambar.

B. Instrumen Transmission Electron Microscopy (TEM)

    Instrumen Transmission Electron Microscopy (TEM) memiliki prinsip kerja yang sama dengan SEM , bahkan sumber cahaya yang digunakan sama yaitu elektron. Perbedaan keduannya terletak pada mekanisme penembakan elektron terhadap sampel zat padat. Dalam instrumen SEM, elektron ditembakkan pada permukaan sampel sedangkan pada TEM, sampel dipreparasi dengan sangat tipis sehingga elektron dapat menembusnya dan mnghasilkan gambar (Rosenauner, 2003).

Gambar 1 .Instrumen TEM  (Sumber : Graham, 2009)

 

C.Skema dan  Mekanisme Detektor Alat TEM

 

Gambar 2 .  Skema Detektor  TEM (Sumber : Karlik, 2001)

 

Gambar 2. Diatas menunjukkan cara kerja TEM dimulai dari penembakan elektron yang dipercepat dengan energi tinggi 300 KeV pada daerah vakum . Selanjutnya elektron melewati susunan sistem optik yang menggunakan kumparan lensa, biasannya terbuat dari jenis magnet. Ketika elektron menembus sampel zat padat, maka elektron akan menyebar. Elektron-elektron yang tersebar difokuskan oleh sistem lensa elektromagnetik sehingga dapat menghasilkan gambar dari sampel.

 

Skema Detektor Alat TEM sebagai berikut :

1. Electron Gun

Sumber elektron yang memancarkan elektron dan mempercepatnya hingga energi tinggi yang dibutuhkan untuk membentuk gambar. Elektron gun sangat penting karena merupakan sumber utama energi dan kontrol kualitas berkas elektron yang digunakan untuk menghasilkan gambar dengan resolusi tinggi. Sumber elektron menghasilkan berkas elektron monokromatik yang akan digunakan untuk mengiluminasi spesimen.

2. Accelerator

Secara umum, akselerator berarti alat yang digunakan untuk mempercepat partikel. Accelerator TEM berarti mikroskop elektron transmisi yang menggunakan akselerator untuk menghasilkan berkas elektron berenergi tinggi untuk melihat sampel.

3. 1st Condenser Lens

1st Condenser Lens pada TEM merupakan lensa yang berfungsi untuk mengumpulkan dan memfokuskan berkas elektron dari sumber elektron menuju spesimen yang akan diamati. Lensa ini membantu mengontrol ukuran dan intensitas berkas elektron yang menembus spesimen, sehingga gambar yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik. 1st Condenser Lens ini juga membantu dalam mengurangi aberasi sferis, yaitu kesalahan fokus yang dapat mengaburkan gambar. Dengan demikian, lensa ini merupakan bagian penting dalam sistem optik TEM yang memastikan kualitas gambar yang dihasilkan.

4. 2nd Condenser Lens

2nd Condenser Lens pada TEM adalah lensa elektromagnetik yang berfungsi untuk mengatur diameter berkas elektron dan sudut konvergensi berkas yang jatuh pada spesimen. Lensa ini, bersama dengan lensa kondenser lainnya, membantu mengontrol luas pencahayaan dan intensitasnya pada spesimen.

5. Specimen (Sampel)

Specimen (sampel) untuk Mikroskop Transmisi Elektron (TEM) adalah sampel yang sangat tipis dengan ketebalan kurang dari 100 nanometer (nm), atau bisa juga berupa suspensi yang ditempatkan pada bingkai. Sampel ini digunakan untuk memproyeksikan berkas elektron melalui material dan menghasilkan gambar struktur internalnya pada skala nanometer. Spesimen yang sangat tipis ditempatkan di jalur berkas elektron. Elektron akan menembus spesimen dan sebagian akan berinteraksi dengan struktur di dalamnya, menghasilkan pola transmisi.

6. Objective Lens

Lensa objektif pada TEM (Transmission Electron Microscope) adalah lensa yang paling dekat dengan sampel yang sedang diamati. Fungsinya adalah untuk memfokuskan dan memperbesar berkas elektron yang melewati sampel, sehingga menghasilkan gambar dengan resolusi tinggi. Pemilihan lensa objektif yang tepat sangat penting, tergantung pada jenis sampel yang diamati dan tujuan penelitian. Beberapa lensa objektif memiliki kemampuan untuk memfokuskan berkas elektron pada titik yang sangat kecil, sehingga memungkinkan pengamatan pada skala atom.

7. Intermediate Lens

Intermediate lens dalam Transmission Electron Microscope (TEM) adalah sebuah lensa elektromagnetik yang berfungsi untuk memfokuskan gambar yang dihasilkan oleh spesimen setelah melewati lensa objektif. Lensa ini berperan penting dalam memodifikasi dan menyesuaikan perbesaran dan resolusi gambar yang ditampilkan pada layar monitor. Elektron yang dihasilkan dipercepat oleh medan listrik sehingga memiliki energi yang cukup tinggi untuk menembus spesimen.

8. Projector Lens

Lensa proyektor (projector lens) pada Mikroskop Transmisi Elektron (TEM) merupakan lensa terakhir dalam sistem pencitraan, yang berfungsi untuk memperbesar gambar yang telah diperbesar oleh lensa intermediate dan memproyeksikannya pada layar fluoresensi atau detektor. Lensa proyektor sangat penting karena membantu membentuk gambar akhir yang dapat dilihat oleh pengamat pada layar fluoresensi atau detektor.

9. Fluorescent Screen / Photographic Film / CCD-Camera

CCD-Camera TEM, atau CCD camera pada Transmission Electron Microscope (TEM), merupakan sebuah sistem detektor yang berfungsi untuk mengumpulkan gambar dari sampel yang diteliti dalam mikroskop elektron transmisi. Sensor CCD ini mengubah elektron yang melewati sampel menjadi sinyal listrik, yang kemudian diproses menjadi gambar digital. Gambar digital yang dihasilkan kemudian ditampilkan pada layar monitor.

 

  Mekanisme Alat TEM sebagai berikut :

 

Gambar 3. Mekanisme Detektor TEM

1.      1. Sumber elektron (biasanya tungsten atau field emission gun) menghasilkan berkas

elektron.

2. Berkas elektron dipercepat dan difokuskan oleh lensa kondensor menuju spesimen

(sampel tipis).

3. Elektron menembus spesimen → sebagian elektron ditransmisikan, dibiaskan,

dipantulkan, atau diserap tergantung struktur dan ketebalan sampel.

4. Elektron yang diteruskan difokuskan lagi oleh lensa objektif dan proyeksi untuk

membentuk bayangan.

5. Bayangan hasil tembusan elektron ini ditangkap oleh detektor.