transmisi elektron mikroskopi (tem)

Upload: rasyah-rain-mt

Post on 19-Jul-2015

536 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

PERSENTASI KELOMPOK DUA1. Rahmat Novronansyah (03101305005) 2. Guruh Setiawan S (03101305006) 3. Setiawan Agung N (03101305007) 4. Mubarok (03101305008)

Transmisi elektron mikroskopi (TEM)

LATAR BELAKANGFenomena ElektronPada 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 seperti pada lensa gelas dalam mikroskop cahaya.

Sejarah penemuanSeorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska menggabungkan penemuan ini dan membangun Mikroskop Transmisi Elektron(TEM) yang pertama pada tahun1931. Untuk hasil karyanya ini maka dunia ilmu pengetahuan menganugerahinya hadiah Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1986. Mikroskop yang pertama kali diciptakannya adalah dengan menggunakan dua lensa medan magnet, namun tiga tahun kemudian ia menyempurnakan karyanya tersebut dengan menambahkan lensa ketiga dan mendemonstrasikan kinerjanya yang menghasilkan resolusi hingga 100 nanometer (nm) (dua kali lebih baik dari mikroskop cahaya pada masa itu).

APA ITU Transmisi elektron mikroskopi (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.Gambar tadi bisa terbentuk oleh karena adanya interaksi antara electron yang ditransmisikan melewati specimen, lalu gambar akan membesar dan akan difokuskan padasuatu alat pencitraan, biasanya dengan menggunakan layar flouresent atau dengan suatu sensor seperti kamera CCD 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.

Bagian bagian Penting TEM

Pistol elektron Terbentuk dari beberapa komponen: filamen, rangkaian biasing, topi Wehnelt, dan anoda ekstraksi. Dengan menghubungkan filamen ke komponen power supply negatif, elektron dapat "dipompa" dari pistol elektron ke lempeng anoda, dan kolom TEM, sehingga menyelesaikan rangkaian. Pistol dirancang untuk membuat berkas elektron keluar dari perakitan di beberapa sudut tertentu, yang dikenal sebagai semiangle perbedaan pistol

Bagian bagian Penting TEM

Condensor Aperture dirancang untuk mengatur kecerahan atupun keteranggan dari gambar yang akan di hasilkan oleh Elektron yang ditembekan.

Bagian bagian Penting TEM

Specimen Port dirancang specimen ayng akan di uji.

untuk

menempatkan

Bagian bagian Penting TEMcv cv

Lensa Elektron dirancang untuk bertindak dengan cara meniru yang dari lensa optik, dengan memfokuskan sinar sejajar pada beberapa focal length konstan. Mayoritas lensa elektron untuk TEM menggunakan elektromagnetik kumparan untuk menghasilkan lensa cembung Untuk lensa ini bidang yang dihasilkan untuk lensa harus radial simetris, sebagai penyimpangan dari simetri radial lensa magnetik penyebab penyimpangan seperti astigmatisme , dan memburuk bola dan chromatic aberration

Sinyal utama yang dapat ditangkap atau dihasilkan dari TEM1. Diffraction Contrast : Dipakai untuk mengkarakterisasi kristal biasa digunakan untuk menganalisa defek, endapan, ukuran butiran dan distribusinya. Sinyal utama yang dapat ditangkap atau dihasilkan dari TEM cukup banyak antara lain: sinyal utama yang dapat dihasilkan oleh TEM dideskripsikan pada gambar berikut. 2. Phase Contrast : Dipakai untuk menganalisa kristalin material (defek, endapan, struktur interfasa, pertumbuhan kristal) 3. Mass/Thickness Contrast : Dipakai untuk karakterisasi bahan amorf berpori, polimer, material lunak (biologis) 4. Electron Diffraction 5. Characteristic X-ray (EDS) 6. Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS + EFTEM) 7. Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM)

PERINSIP KERJAPrinsip 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 di samping.

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.

Proses Terjadinya Gambar Pada TEM1. Virtual Source di bagian atas mewakili gun 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 ditransmisikan. 5. Bagian yang ditransmisikan difokuskan oleh lensa objektif menjadi sebuah gambar

Proses Terjadinya Gambar Pada TEM6. 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 sampel 7. Gambar selanjutnya terus melalui intermediate dan lensa proyektor, yang diperbesar sepanjang jalan 8. 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 Sample1. 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.

Perbandingan SEM dan TEMPerbedaan 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 disamping.

Perbandingan SEM dan TEMMikroskop 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.

Kerugian 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. 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. Bidang pandang relatif kecil, meningkatkan kemungkinan bahwa daerah dianalisis mungkin tidak menjadi ciri khas dari seluruh sampel Struktur sampel juga mungkin berubah selama proses persiapan. Ada potensi bahwa sampel mungkin rusak oleh berkas elektron, terutama dalam kasus bahan biologis.

Keuntunggan TEMMempermudah belajar detail-detail kecil dalam sel atau bahan yang berbeda hingga ke tingkat atom

Resolusi seribu kali lebih baik dibandingkan dengan mikroskop cahaya.

Data lebih akurat.

Gambar Mesin TEM

Gambar Hasil Perbesarn Mesin TEM

segmen dari nanotube karbon berdinding multi diisi Besi-tembaga-molybdenum paduan nikel (atas) dan sebuah film dari paduan yang sama berlapis dengan perak setiap 100 nanometer (bawah).

sebuah kapiler yang sobek dan eritrosit keluar

Penampang potongan melintang kulit sehat dari payudara. Lapisan paling atas adalah stratum corneum (merah), yang dibentuk oleh sel-sel mati. Pada lapisan dermis (pink) terdapat kapiler darah. Di bawah lapisan dermis adalah lapisan subkutan yang umumnya berisi lemak

SELESAI DAN TERIMA KASIH