Mengapa menggunakan elektron sebagai pengganti cahaya dalam mikroskop? – Mikroskop elektron pemindaian (SEM) memproyeksikan dan memindai aliran elektron terfokus di atas permukaan untuk membuat gambar. Elektron dalam berkas berinteraksi dengan sampel, sehingga menghasilkan berbagai sinyal yang dapat digunakan untuk memperoleh informasi tentang topografi dan komposisi permukaan.
Mengapa menggunakan elektron sebagai pengganti cahaya dalam mikroskop?
siriusobservatories.com – Dengan cahaya yang cukup, mata manusia dapat membedakan dua titik dalam jarak 0,2 mm tanpa bantuan lensa tambahan. Jarak ini disebut resolving power atau resolusi mata. Lensa atau rakitan lensa (mikroskop) dapat digunakan untuk memperbesar jarak ini dan memungkinkan mata untuk melihat titik-titik yang lebih dekat satu sama lain daripada 0,2 mm.
Mikroskop cahaya modern memiliki pembesaran maksimum sekitar 1000x. Resolving power mikroskop tidak hanya dibatasi oleh jumlah dan kualitas lensa tetapi juga oleh panjang gelombang cahaya yang digunakan untuk penerangan. Cahaya putih secara khusus berkisar antara 400 hingga 700 nanometer (nm) panjang gelombang, sedangkan panjang gelombang rata-rata dari kisaran itu adalah 550 nm.
Ini menghasilkan batas teoretis resolusi (bukan visibilitas) mikroskop cahaya dalam cahaya putih sekitar 200 – 250 nm. Gambar di bawah ini menunjukkan dua titik pada batas deteksi dan kedua titik tersebut masih dapat dibedakan. Gambar kanan menunjukkan dua titik yang begitu berdekatan sehingga titik tengah saling tumpang tindih.
Baca Juga : Cara Kerja Mikroskop Elektron Pemindaian
Mikroskop elektron dikembangkan ketika panjang gelombang menjadi faktor pembatas dalam mikroskop cahaya. Elektron memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek, memungkinkan resolusi yang lebih baik.
Bandingkan Mikroskop Optik vs. Mikroskop Elektron Pemindai
Karena dimensi menyusut untuk bahan dan perangkat, banyak struktur tidak lagi dapat dicirikan dengan mikroskop cahaya. Misalnya, untuk menentukan integritas lapisan nanofiber untuk filtrasi — seperti yang ditunjukkan di sini — mikroskop elektron diperlukan untuk mengkarakterisasi sampel.
Bagaimana Mikroskop Elektron Pemindaian Bekerja
Komponen utama SEM meliputi:
- Sumber elektron
- Kolom bawah tempat elektron bergerak dengan lensa elektromagnetik
- Detektor elektron
- Ruang sampel
- Komputer dan layar untuk melihat gambar
Elektron diproduksi di bagian atas kolom, dipercepat ke bawah, dan melewati kombinasi lensa dan lubang untuk menghasilkan berkas elektron terfokus yang kemudian mengenai permukaan sampel. Sampel itu sendiri dipasang di atas panggung di area bilik dan (kecuali mikroskop dirancang untuk beroperasi pada vakum rendah) kolom dan bilik dievakuasi dengan kombinasi pompa. Tingkat vakum akan tergantung pada desain mikroskop.
Posisi berkas elektron pada sampel dikendalikan oleh kumparan pindai yang terletak di atas lensa objektif. Kumparan ini memungkinkan sinar untuk dipindai di atas permukaan sampel. Raster atau pemindaian sinar ini memungkinkan pengumpulan informasi tentang area yang ditentukan pada sampel. Sebagai hasil dari interaksi elektron-sampel, sejumlah sinyal dihasilkan. Sinyal-sinyal ini kemudian dideteksi oleh detektor yang sesuai.
Interaksi Sampel-Elektron
Mikroskop elektron pemindaian (SEM) menghasilkan gambar dengan memindai sampel dengan berkas elektron berenergi tinggi. Saat elektron berinteraksi dengan sampel, mereka menghasilkan elektron sekunder, elektron hamburan balik, dan sinar-X karakteristik. Sinyal-sinyal ini dikumpulkan oleh satu atau lebih detektor untuk membentuk gambar yang kemudian ditampilkan di layar komputer.
Ketika berkas elektron mengenai permukaan sampel, ia menembus sampel hingga kedalaman beberapa mikron, tergantung pada tegangan percepatan dan kerapatan sampel. Banyak sinyal seperti elektron sekunder dan sinar-X dihasilkan sebagai hasil interaksi di dalam sampel ini.
Resolusi maksimum yang diperoleh dalam SEM bergantung pada banyak faktor seperti ukuran titik elektron dan volume interaksi berkas elektron dengan sampel. Meskipun tidak dapat memberikan resolusi atomik, beberapa SEM dapat mencapai resolusi di bawah 1 nm. Biasanya, SEM ukuran penuh modern memberikan resolusi antara 1-20 nm, sedangkan sistem desktop dapat memberikan resolusi 20 nm atau lebih.