Mikroskop elektron: Perbedaan antara revisi

Pada 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]].

Mikroskop transmisi elektron (Transmission electron microscope-TEM)adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja [[proyektor slide]], di mana elektron ditembuskan ke dalam obyekobjek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layar.

Seorang ilmuwan daribernama universitas [[Berlin]] yaitu Dr. [[Ernst Ruska]] <ref>http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/ruska-autobio.html/</ref> menggabungkan penemuan ini dan membangun [[mikroskop transmisi elektron]] (TEM) yang pertama pada tahun [[1931]]. 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).

Mikroskop transmisi eletron saat ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 &nbsp;nm (atau 1 [[angstrom]]) atau sama dengan pembesaran sampai satu juta kali.

Adanya persyaratan bahwa "obyekobjek pengamatan harus setipis mungkin" ini kembali membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan, terutama yang memiliki obyekobjek yang tidak dapat dengan serta merta dipertipis. Karena itu pengembangan metode baru mikroskop elektron terus dilakukan.

Pada sistem STEM ini, electronelektron menembus spesimen namun sebagaimana halnya dengan cara kerja SEM, optik elektron terfokus langsung pada sudut yang sempit dengan memindai obyekobjek menggunakan pola pemindaian dimana obyekobjek tersebut dipindai dari satu sisi ke sisi lainnya (''raster'') yang menghasilkan lajur-lajur titik (''dots'')yang membentuk gambar seperti yang dihasilkan oleh [[CRT]] pada [[televisi]] / [[monitor]].

Mikroskop pemindai elektron (SEM) yang digunakan untuk studi detildetail arsitektur permukaan [[sel]] (atau struktur [[jasad renik]] lainnya), dan obyekobjek diamati secara [[tiga dimensi]].

Pada [[1942]] tiga orang ilmuwan [[Amerika Serikat|Amerika]] yaitu Dr. [[Vladimir Kosma Zworykin]],<ref>[http://www.ieee.org/web/aboutus/history_center/biography/zworykin.html </ref>, Dr. [[James Hillier]], dan Dr. [[Snijder]], benar-benar membangun sebuah mikroskop elektron metode pemindaian (SEM) dengan resolusi hingga 50 &nbsp;nm atau magnifikasi 8.000 kali. Sebagai perbandingan SEM modern sekarang ini mempunyai resolusi hingga 1 &nbsp;nm atau pembesaran 400.000 kali. Mikroskop elektron cara ini memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyekobjek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyekobjek.

Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optic dan TEM. Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut dipindai dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor [[CRT]] (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyekobjek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyekobjek dari sudut pandang [[3 dimensi]].

Mikroskop ini adalah merupakan pengembangan dari SEM, yang dalam bahasa Inggrisnya disebut ''Environmental SEM'' (ESEM) yang dikembangkan guna mengatasi obyekobjek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai obyekobjek TEM maupun SEM.

ObyekObjek yang tidak memenuhi syarat seperti ini biasanya adalah bahan alami yang ingin diamati secara detildetail tanpa merusak atau menambah perlakuan yang tidak perlu terhadap obyekobjek yang apabila menggunakat alat SEM konvensional perlu ditambahkan beberapa trik yang memungkinkan hal tersebut bisa terlaksana.

Dalam arti kata lain ESEM ini memungkinkan dilakukannya penelitian obyekobjek baik dalam keadaan kering maupun basah.

Sebuah perusahaan di [[Boston]] yaitu Electro Scan Corporation pada tahun 1988 ( perusahaan ini diambil alih oleh Philips pada tahun 1996- sekarang bernama FEI Company <ref>[{{Cite web |url=http://fei.com/AboutFEI/CompanyHistory/tabid/84/Default.aspx/ |title=Salinan arsip |access-date=2007-06-13 |archive-date=2007-06-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070608201537/http://www.fei.com/AboutFEI/CompanyHistory/tabid/84/Default.aspx |dead-url=yes }}</ref> telah menemukan suatu cara guna menangkap elektron dari obyekobjek untuk mendapatkan gambar dan memproduksi muatan positif dengan cara mendesain sebuah detektor yang dapat menangkap elektron dari suatu obyekobjek dalam suasana tidak vakum sekaligus menjadi produsen ion positif yang akan dihantarkan oleh gas dalam ruang obyekobjek ke permukaan obyekobjek. Beberapa jenis gas telah dicoba untuk menguji teori ini, di antaranya adalah beberapa gas ideal, [[gas]] , dan lain lain. Namun, yang memberikan hasil gambar yang terbaik hanyalah [[uap air]]. Untuk sample dengan karakteristik tertentu uap air kadang kurang memberikan hasil yang maksimum.

Pertama-tama dilakukan suatu upaya untuk menghilangkan penumpukan elektron (''charging'') di permukaan obyekobjek, dengan membuat suasana dalam ruang sample tidak vakum tetapi diisi dengan sedikit gas yang akan mengantarkan muatan positif ke permukaan obyekobjek, sehingga penumpukan elektron dapat dihindari.

Hal ini menimbulkan masalah karena kolom tempat elektron dipercepat dan ruang [[filamen]] di mana elektron yang dihasilkan memerlukan tingkat [[vakum]] yang tinggi. Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan memisahkan sistem pompa vakum ruang obyekobjek dan ruang kolom serta filamen, dengan menggunakan sistem pompa untuk masing-masing ruang. Di antaranya kemudian dipasang satu atau lebih piringan logam [[platina]] yang biasa disebut ([[aperture]]) berlubang dengan diameter antara 200 hingga 500 [[mikrometer]] yang digunakan hanya untuk melewatkan elektron , sementara tingkat kevakuman yang berbeda dari tiap ruangan tetap terjaga.

Yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Reflection electron microscope (REM), adalah mikroskop elektron yang memiliki cara kerja yang serupa sebagaimana halnya dengan cara kerja TEM namun sistem ini menggunakan deteksi pantulan elektron pada permukaan objek. TehnikTeknik ini secara khusus digunakan dengan menggabungkannya dengan tehnikteknik Refleksi difraksi elektron energi tinggi (''Reflection High Energy Electron Diffraction'') dan tehnikteknik Refleksi pelepasan spektrum energi tinggi (''reflection high-energy loss spectrum'' - RHELS)

Teknik yang digunakan dalam pembuatan preparat ada berbagai macam tergantung pada spesimen dan penelitian yang dibutuhkan, antara lain :

* ''[[Kriofiksasi]]'' yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan teknik pembekuan spesimen dengan cepat yang menggunakan [[nitrogen]] cair ataupun [[helium]] cair, dimana air yang ada akan membentuk [[kristal]]-kristal yang menyerupai kaca. Suatu bidang ilmu yang disebut mikroskopi cryo-elektron (''cryo-electron microscopy'') telah dikembangkan berdasarkan tehnikteknik ini. Dengan pengembangan dari Mikroskopi cryo-elektron dari potongan menyerupai kaca ([[vitreous]]) atau disebut ''cryo-electron microscopy of vitreous sections (CEMOVIS)'', maka sekarang telah dimungkinkan untuk melakukan penelitian secara [[virtual]] terhadap specimen biologi dalam keadaan aslinya.

* [[Dehidrasi]] - yaitu suatu metode persiapan dengan cara menggantikan air dengan bahan pelarut [[Senyawa organik|organik]] seperti misalnya [[ethanol]] atau [[aceton]].

* Pewarnaan (''Staining'') - yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan metal berat seperti [[timah]], [[uranium]], atau [[tungsten]] untuk menguraikan elektron gambar sehingga menghasilkan kontras antara struktur yang berlainan di mana khususnya materi biologikal banyak yang warnanya nyaris transparan terhadap elektron (objek fase lemah).

* Pembekuan fraktur (''Freeze-fracture'') - yaitu suatu metode persiapan yang biasanya digunakan untuk menguji membran [[lipid]]. Jaringan atau sel segar didinginkan dengan cepat (''cryofixed'') kemudian dipatah-patahkan atau dengan menggunakan ''microtome'' sewaktu masih berada dalam keadaan suhu nitrogen ( hingga mencapai -100% [[Celsius]]).

* ''Ion Beam Milling'' - yaitu suatu metode mempersiapkan sebuah sampel hingga menjadi transparan terhadap elektron dengan menggunakan cara pembakaran [[ion]]( biasanya digunakan [[argon]]) pada permukaan dari suatu sudut hingga memercikkan material dari permukaannya. Kategori yang lebih rendah dari metode ''Ion Beam Milling'' ini adalah metode berikutnya adalah metode ''Focused ion beam milling'', dimana [[galium]] ion digunakan untuk menghasilkan selaput elektron transparan pada suatu bagian spesifik pada sampel.

Dengan melakukan penambahan peralatan video maka pengamat dapat melakukan pengamatan secara terus menerus pada obyekobjek yang hidup.

Sebuah perusahaan [[film]] dari [[PerancisPrancis]] bahkan berhasil merekam kehidupan makhluk kecil dan memfilmkannya secara nyata. Dari beberapa film yang dibuat, film berjudul Cannibal Mites<ref>{{Cite web |url=http://www.monalisa-prod.com/vi/bank/bank_reportage_01P.htm |title=Salinan arsip |access-date=2007-06-13 |archive-date=2008-02-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080201135253/http://www.monalisa-prod.com/vi/bank/bank_reportage_01P.htm |dead-url=yes }}</ref> memenangkan beberapa penghargaan di antaranya ''Edutainment award'' (Jepang 1999), ''Best scientific photography award'' (PerancisPrancis 1999), dan ''Grand prix-best popular and informative scientific film'' (PerancisPrancis 1999). Film ini ditayangkan juga di stasiun televisi ''Zweites Deutsches Fernsehen'' ([[:en:ZDF]]) Jerman, [[Discovery Channel]] di AS dan Britania Raya. Kini perusahaan yang sama tengah menggarap film seri berjudul ''"Fly Wars"''<ref>[{{Cite web |url=http://www.monalisa-prod.com/vi/bank/bank_reportage_03P.htm |title=Salinan arsip |access-date=2007-06-13 |archive-date=2008-02-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080201135258/http://www.monalisa-prod.com/vi/bank/bank_reportage_03P.htm |dead-url=yes }}</ref> yang rata-rata memakai sekitar lima menit pengambilan gambar dengan ESEM, pada film tersebut dapat dilihat dengan detail setiap lembar bulu yang dimiliki lalat dalam pertempurannya.

* {{id}} [http://www.beritaiptek.com/zberita-beritaiptek-2006-04-05-Mikroskop-dan-Teknologi-Nano-(1).shtml Berita IPTEK] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070410121252/http://www.beritaiptek.com/zberita-beritaiptek-2006-04-05-Mikroskop-dan-Teknologi-Nano-(1).shtml |date=2007-04-10 Berita IPTEK]}}

* {{en}}[http://en.wiki-indonesia.club/wiki/Transmission_electron_microscopy Transmission electron microscope]

* {{en}}[http://en.wiki-indonesia.club/wiki/Scanning_Electron_Microscope Scanning electron microscope]

* {{en}}[http://www2.eng.cam.ac.uk/~bcb/history.htm The early history and development of SEM from Cambridge University engineering department] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120208111036/http://www2.eng.cam.ac.uk/~bcb/history.htm |date=2012-02-08 }}

* {{en}}[http://www.getty.edu/conservation/science/about/esem.html/ Getty conservation institute]

* {{en}}[http://www.shu.ac.uk/research/meri/e-news/issue4/technique.html/ Environmental scanning electron microscope technique] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070826015918/http://www.shu.ac.uk/research/meri/e-news/issue4/technique.html |date=2007-08-26 }}

* {{en}}[http://www.fei.com/Portals/_default/PDFs/content/2006_06_AllYouWanted_pb.pdf All about electron microscopy]

* [http://www.biology.ualberta.ca/facilities/microscopy/?Page=4399/ Contoh foto bakteri pada ayam dengan menggunakan ESEM]

* [http://www.denniskunkel.com/ Scientific photography through the microscope]