MIKROSKOP ELEKTRONMikroskop 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.Mikroskop transmisi elektron (TEM=Transmission Electron Microscope)adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja proyektor slide, di mana elektron ditembuskan ke dalam obyek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layar.Mikroskop pemindai elektron (SEM=Scanning Electron Microscope) yang digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.Transmission Electron Microscopy(TEM)TEM adalah salah satu jenis mikroskop yang memanfaatkan adanya penemuan electron. Sesuai dengan namanya, mikroskop ini memanfaatkan electron dengan cara mentransmisikan electron sehinggan nantinya akan ditangkap oleh sebuah layar yang akan menghasilkan gambar dari struktur material tersebut. Secara mudahnya, TEM cara kerjanya mirip dengan cara kerja dari sebuah slide proyektor.Mikroskop elektron transmisi digunakan untuk menandai mikrostruktur bahan dengan resolusi spasial sangat tinggi. Informasi tentang morfologi, struktur dan cacat kristal, fasa kristal dan komposisi, dan mikrostruktur magnet dapat diperoleh oleh kombinasi elektron-optical imaging (titik 2.5A resolusi), difraksi elektron, dan kemampuan probe kecil. Trade-off untuk ini beragam informasi struktural dan resolusi tinggi adalah tantangan untuk memproduksi sampel yang sangat tipis untuk transmisi elektron.Perbedaan mendasar dari TEM dan SEM adalah pada cara bagaimana elektron yang ditembakkan oleh pistol elektron mengenai sampel. Pada TEM, sampel yang disiapkan sangat tipis sehingga elektron dapat menembusnya kemudian hasil dari tembusan elektron tersebut yang diolah menjadi gambar. Sedangkan pada SEM sampel tidak ditembus oleh elektron sehingga hanya pendaran hasil dari tumbukan elektron dengan sampel yang ditangkap oleh detektor dan diolah. Skema perbandingan kedua alat ini disajikan oleh gambar dibawah ini.Prinsip kerja dari TEM secara singkat adalah sinar elektron mengiluminasi spesimen dan menghasilkan sebuah gambar diatas layar pospor. Gambar dilihat sebagai sebuah proyeksi dari spesimen. Skema dari TEM lebih detil dapat dilihat pada gambar berikut ini.(sumber: hk-phy.org)Sedangkan sinyal utama yang dapat dihasilkan oleh TEM dideskripsikan pada gambar berikut.Sinyal utama yang dapat ditangkap atau dihasilkan dari TEM cukup banyak antara lain:1. Diffraction ContrastDipakai untuk mengkarakterisasi kristal biasa digunakan untuk menganalisa defek, endapan, ukuran butiran dan distribusinya.2. Phase ContrastDipakai untuk menganalisa kristalin material (defek, endapan, struktur interfasa, pertumbuhan kristal)3. Mass/Thickness ContrastDipakai untuk karakterisasi bahan amorf berpori, polimer, material lunak (biologis)4. Electron Diffraction5. Characteristic X-ray (EDS)6. Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS + EFTEM)7. Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM)Sehingga aplikasi utama TEM adalah sebagai berikut: analisis mikrostruktur, identifikasi defek, analisis interfasa, struktur kristal, tatanan atom pada kristal, serta analisa elemental skala nanometer.Sementara itu kelebihan dari analisa menggunakan TEM adalah:1. Resolusi Superior 0.1~0.2 nm, lebih besar dari SEM (1~3 nm)2. Mampu mendapatkan informasi komposisi dan kristalografi dari bahan uji dengan resolusi tinggi3. Memungkinkan untuk mendapatkan berbagai signal dari satu lokasi yang sama.4. Dengan TEM, maka gambar yang kita hasilkan akan memiliki tingkat resolusi yang jauh lebih tinggi daripada mikroskop cahaya. Kita dapat melihat sesuatu yang memiliki ukuran 10.000 kali lebih kecil daripada ukuran objek terkecil yang bisa terlihat di mikroskop cahaya.Pada perbesaran kecil, gambar TEM akan kontras karena absorbsi elektron pada material akibat dari ketebalan dan komposisi material. Pada perbesaran tinggi, maka gambar yang dihasilkana akan menampilkan data yang lebih jelas pada analisa struktur kristal, dan lainnya.Sedangkan kelemahannya adalah:1. Hanya meneliti area yang sangat kecil dari sampel (apakah ini representatif?)2. Perlakuan awal dari sampel cukup rumit sampai bisa mendapatkan gambar yang baik.3. Elektron dapat merusak atau meninggalkan jejak pada sampel yang diuji.Bagian-bagian TEMBerikut ini adalah bagian-bagian dari TEM :1. Virtual Source di bagian atas mewakili senapan elektron, menghasilkan elektron monokromatik.2. Aliran electron difokuskan pada berkas yang kecil, tipis, koheren dengan menggunakan lensa kondensor 1 dan 2. Lensa 1 (biasanya dikontrol oleh tombol "spot size) sangat menentukan ukuran dari besarnya aliran mengenai sampel. Lensa kedua (biasanya dikontrol tombol intensitas/brightness) sebenarnya mengubah ukuran spot pada sampel; mengubahnya dari tersebar luas tempat untuk sebuah balok menentukan.3. berkas dibatasi oleh aperture dari kondensor (biasanya dapat dipilih pengguna), merobohkan sudut tinggi elektron (yang jauh dari sumbu optik, garis putus-putus di tengah-tengah)4. Berkas elektron menumbuk specimen. Lalu, bagian-bagiannya ditransmisikan5. Bagian yang ditransmisikan difokuskan oleh lensa objektif menjadi sebuah gambar6. Tujuan dan pilihan opsional logam Area apertur dapat membatasi sinar; Objective aperture meningkatkan kontras dengan menghalangi difraksi electron yang high angle, yang dipilih apertur memungkinkan pengguna untuk secara berkala memeriksa difraksi elektron oleh pengaturan memerintahkan atom dalam sampel7. Gambar selanjutnya terus melalui intermediate dan lensa proyektor, yang diperbesar sepanjang jalan8. Gambar gambar membentur layar fosfor dan cahaya yang dihasilkan, yang memungkinkan pemakai untuk melihat gambar. Daerah yang lebih gelap gambar mewakili wilayah yang oleh sampel yang lebih sedikit elektron yang ditularkan melalui (mereka lebih tebal atau padat). Area yang lebih terang gambar mewakili wilayah yang oleh sampel yang lebih elektron yang ditularkan melalui (mereka lebih tipis atau kurang padat)Preparasi SampleAgar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut : 1. melakukan fiksasi, bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. 2. pembuatan sayatan, bertujuan untuk memotong sayatan hingga setipis mungkin agar mudah diamati di bawah mikroskop. Preparat dilapisi dengan monomer resin melalui proses pemanasan, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan menggunakan mikrotom. Umumnya mata pisau mikrotom terbuat dari berlian karena berlian tersusun dari atom karbon yang padat. Oleh karena itu, sayatan yang terbentuk lebih rapi. Sayatan yang telah terbentuk diletakkan di atas cincin berpetak untuk diamati. 3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal.Cara KerjaMikroskop elektron transmisi menggunakan berkas elektron energi tinggi ditularkan melalui sampel yang sangat tipis untuk gambar dan menganalisis mikrostruktur bahan dengan resolusi skala atom. Elektron difokuskan dengan lensa elektromagnetik dan gambar diamati pada layar fluorescent, atau direkam dalam film atau kamera digital. Elektron dipercepat di beberapa ratus kV, memberikan panjang gelombang jauh lebih kecil daripada cahaya: 200kV elektron memiliki panjang gelombang 0.025. Namun, sedangkan resolusi mikroskop optik dibatasi oleh panjang gelombang cahaya, yaitu mikroskop elektron dibatasi oleh penyimpangan yang melekat pada lensa elektromagnetik, menjadi sekitar 1-2 . Karena sampel sangat tipis, biasanya kita tidak melihat atom secara individual. Alih-alih pencitraan dengan modus resolusi tinggi dari gambar mikroskop kisi kristal dari suatu material sebagai pola interferensi antara ditransmisikan dan berkas terdifraksi. Hal ini memungkinkan seseorang untuk mengamati garis planar dan cacat, batas butir, interface, dll dengan resolusi skala atom. mode pencitraan mikroskop Bright field / dark field, yang beroperasi di antara pembesaran, dikombinasikan dengan difraksi elektron, juga sangat berharga untuk memberikan informasi tentang morfologi, kristal tahapan, dan cacat pada material. Akhirnya mikroskop dilengkapi dengan lensa pencitraan khusus yang memungkinkan untuk pengamatan micromagnetic domain struktur di bidang lingkungan bebas.TEM juga mampu membentuk elektron yang terfokus pada probe, sekecil 20A, yang dapat diposisikan pada fitur yang sangat bagus dalam sampel untuk informasi atau microdiffraction analisis x-ray untuk informasi komposisi. Yang terakhir adalah sinyal yang sama yang digunakan untuk komposisi EMPA dan analisis SEM (lihat EMPA fasilitas), di mana resolusi atas perintah dari satu mikron karena berkas tersebar di sebagian besar sampel. Resolusi spasial untuk analisis komposisi ini TEM jauh lebih tinggi, pada urutan ukuran probe, karena sampel sangat tipis. Sebaliknya sinyal jauh lebih kecil dan karena itu kurang kuantitatif. Kecerahan tinggi lapangan senapan emisi meningkatkan kepekaan dan resolusi dari x-ray analisis komposisi lebih dari yang tersedia dengan sumber-sumber thermionic lebih tradisional.Kekurangan TEMContoh persiapan sampel untuk TEM umumnya memerlukan lebih banyak waktu dan pengalaman daripada kebanyakan teknik karakterisasi lainnya. Sebuah spesimen TEM harus tebalnya mendekati 1000 atau kurang dalam ketebalan di daerah tertentu. Seluruh spesimen harus sesuai ke dalam diameter 3mm dan dengan ketebalan kurang dari sekitar 100 mikron. Ada sejumlah kelemahan pada teknik TEM. Banyak material memerlukan persiapan sampel yang lebih rumit untuk menghasilkan sebuah sampel yang cukup tipis agar elektron transparan, yang membuat analisis TEM yang relatif memakan waktu proses dengan peletakan sampel yang kecil. Karena hampir transparan untuk elektron, sebuah substrat graphene telah mampu menunjukkan atom hidrogen tunggal dan hidrokarbon. Struktur sampel juga mungkin berubah selama proses persiapan. Juga bidang pandang relatif kecil, meningkatkan kemungkinan bahwa daerah dianalisis mungkin tidak menjadi ciri khas dari seluruh sampel. Ada potensi pula sampel rusak oleh berkas elektron.