Wednesday, July 15, 2020
Scanning
Electron Microscope (SEM)
Bidang Keilmuan - Himasaki Periode 2019-2020
Scanning Electron Microscope (SEM) adalah mikroskop elektron
yang digunakan untuk melihat permukaan citra suatu bahan, selain itu juga dapat
memberikan informasi terkait komposisi kimia dalam suatu bahan, baik bahan
konduktif maupun bahan non konduktif. Kemampuan ini lah yang membuat SEM
banyak digunakan untuk keperluan penelitian dan industri. Mikroskop ini
menggunakan elektro magnetik dan elektro statik untuk
mengontrol cahaya yang masuk dan penampakan gambar yang dihasilkan. SEM
memiliki Field view (FOV) yang besar, bisa melakukan pembesaran objek hingga
satu sampai dua juta kali, namun juga menjamin resolusi gambar yang jauh lebih
bagus dibandingkan dengan mikroskop cahaya.
Elektron memiliki resolusi yang lebih
tinggi daripada cahaya. Cahaya hanya mampu mencapai 200nm sedangkan elektron
bisa mencapai resolusi sampai 0,1 – 0,2 nm. Dibawah ini diberikan perbandingan
hasil gambar mikroskop cahaya dengan elektron.
Berdasarkan karya Max Knoll dan Manfred
von Ardenne pada tahun 1930-an, SEM terdiri dari seberkas elektron yang
memindai permukaan sampel yang akan dianalisis dimana, sebagai tanggapan,
kembali memancarkan partikel tertentu. Partikel ini dianalisis oleh detektor
yang berbeda yang memungkinkan untuk merekonstruksi gambar tiga dimensi dari
permukaan.
Saat ini, pemindaian mikroskop elektron
digunakan di berbagai bidang mulai dari biologi hingga teknik material, dan
banyak produsen menawarkan serangkaian perangkat dengan detektor elektron
sekunder dan resolusi yang berkisar antara 0,4 nanometer hingga 20 nanometer. (wikipedia)
Ada banyak model SEM yang memiliki
konfigurasi berbeda mengenai sistem vakum, ukuran ruang, detektor dan resolusi.
Phenom adalah desktop SEM yang di desain untuk kualitas tinggi dari pengambilan
gambar mikroskop, kecepatan waktu loading dan pengambilan gambar yang tidak
tertandingi. dan dapat ditempatkan dimana saja-compact design. Phenom desktop
SEM merupakan mikroskop elektron serbaguna yang hanya membutuhkan ruang dan
perawatan yang lebih sedikit dibandingkan SEM floor Model. Phenom desktop
SEM dapat diakses oleh siapa saja dari professional hingga academia dan
digunakan untuk banyak aplikasi termasuk earth science, elektronik,
forensik, industry manufacturing, life science,
dan materials science.
Bagian-Bagian Penting
SEM Beserta Fungsinya
- Sistem Vacuum : Tanpa
vacuum yang cukup dalam SEM, berkas electron akan sulit control atau
dihasilkan.
- Sumber Elektron : Mampu
membuat dan mempercepat elektron yang dibutuhkan agar hasilnya bisa lebih
baik dibandingkan teknologi lainnya.
- Column
: Berguna untuk memasang lensa yang dipakai saat sedang meneliti suatu
bahan kimia ataupun zat yang ada.
- Stage
: Memiliki fungsi utama untuk memindahkan sample dan membawanya menuju
berkas electron.
- Detector System
: Berfungsi untuk mengumpulkan elektron bergantung pada jenis interaksinya
dengan sample.
- System Electronic
: Memiliki fungsi untuk menggerakkan semua perangkat yang ada sesuai
dengan fungsinya.
- Software : Berfungsi
untuk menyederhanakan sistem pengoperasian pada SEM. (dynatech-int.com)
Pada sebuah mikroskop elektron (SEM)
terdapat beberapa peralatan utama antara lain:
- Pistol elektron,
biasanya berupa filamen yang terbuat dari unsur yang mudah melepas
elektron misal tungsten.
- Lensa untuk
elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif
dapat dibelokkan oleh medan magnet.
- 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.
Prinsip kerja dari SEM adalah sebagai
berikut:
- Sebuah pistol
elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda.
- Lensa magnetik
memfokuskan elektron menuju ke sampel.
- Sinar elektron yang
terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh
koil pemindai.
- Ketika elektron
mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan
diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor (CRT). (material
cerdas.wordpress.com)
Secara lengkap skema SEM dijelaskan oleh
gambar dibawah ini:
Diagram
skematik komponen inti dari mikroskop SEM
(Sumber
Gambar : Jurnal ”Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron
microscopy (TEM) for materials characterization”)
Adapun fungsi utama dari SEM antara lain
dapat digunakan untuk mengetahui informasi-informasi mengenai:
- Topografi, yaitu
ciri-ciri permukaan dan teksturnya (kekerasan, sifat memantulkan cahaya,
dan sebagainya).
- Morfologi, yaitu
bentuk dan ukuran dari partikel penyusun objek (kekuatan, cacat
pada Integrated Circuit (IC) dan chip, dan sebagainya).
- Komposisi, yaitu
data kuantitatif unsur dan senyawa yang terkandung di dalam objek (titik
lebur, kereaktifan, kekerasan, dan sebagainya).
- Informasi
kristalografi, yaitu informasi mengenai bagaimana susunan dari butir-butir
di dalam objek yang diamati (konduktifitas, sifat elektrik, kekuatan, dan
sebagainya).
SEM memiliki beberapa detektor yang
berfungsi untuk menangkap hamburan elektron dan memberikan informasi yang
berbeda-beda. Detektor-detektor tersebut antara lain:
- Detektor EDX, yang
berfungsi untuk menangkap informasi mengenai komposisi sampel pada skala
mikro.
- Backscatter detector,
yang berfungsi untuk menangkap informasi mengenai nomor atom dan
topografi.
- Secondary detector,
yang berfungsi untuk menangkap informasi mengenai topografi.
Kelebihan teknik SEM, yaitu terdapat
sistem vakum pada electron-optical column dan sample
chamber yang bertujuan antara lain:
- Menghilangkan efek
pergerakan elektron yang tidak beraturan karena adanya molekul gas pada
lingkungan tersebut, yang dapat mengakibatkan penurunan intensitas dan
stabilitas.
- Meminimalisasi gas
yang dapat bereaksi dengan sampel atau mengendap pada sampel, baik gas
yang berasal dari sampel atau pun mikroskop. Karena apabila hal tersebut
terjadi, maka akan menurunkan kontras dan membuat gelap detail pada
gambar.
Semua
sumber elektron membutuhkan lingkungan yang vakum untuk beroperasi. (yudiprasetyo53.wordpress.com)
Sedangkan kelemahan dari teknik SEM antara
lain:
- Memerlukan kondisi
vakum.
- Hanya menganalisa
permukaan.
- Resolusi lebih
rendah dari TEM.
- Sampel harus bahan
yang konduktif, jika tidak konduktor maka perlu dilapis logam seperti
emas.
Post a Comment