Pengamatan dan pemahaman tentang dunia mikroskopis telah memainkan peran penting dalam kemajuan ilmiah selama berabad-abad. Salah satu alat yang paling revolusioner dalam bidang ini adalah mikroskop elektron.
Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi tentang mikroskop, terutama pada mikroskop dengan bantuan elektron yang mencakup sejarah, jenis, serta bagian-bagian dan penjelasan lain yang perlu kita ketahui lebih dalam.
Daftar ISI
Menyingkap Dunia Mikroskopis
Mikroskop adalah instrumen untuk memperbesar objek yang terlihat sangat kecil dari penglihatan mata secara langsung dan untuk menghasilkan gambar di mana objek tampak lebih besar. Sebagian besar foto yang diambil menggunakan mikroskop dan hasil gambar-gambar tersebut, bisa kita sebut sebagai mikrograf.
Dari definisi di atas, mungkin terdengar seperti mikroskop hanyalah semacam kaca pembesar. Bahkan, kaca pembesar memang memenuhi syarat sebagai mikroskop. Namun, mereka hanya memiliki satu lensa, sehingga disebut sebagai mikroskop sederhana.
Instrumen mewah yang biasanya kita anggap sebagai mikroskop adalah mikroskop majemuk, yang berarti bahwa mereka memiliki banyak lensa. Karena cara kerja lensa ini diatur, mereka dapat membelokkan cahaya untuk menghasilkan gambar yang jauh lebih besar daripada kaca pembesar.
Jenis-Jenis Mikroskop
Berikut jenis-jenis mikroskop yang perlu kamu ketahui adalah:
1. Mikroskop Cahaya
Kebanyakan siswa menggunakan mikroskop jenis ini di laboratorium sekolah. Dalam mikroskop cahaya, berkas cahaya tampak melewati spesimen dan cahaya akan dibelokkan melalui sistem lensa.
Manfaat mikroskop ini adalah sering dilakukan penelitian pada sel-sel hidup, sehingga memungkinkan untuk melihat sel-sel bergerak.
2. Mikroskop Elektron
Jika kamu ingin melihat sesuatu yang sangat kecil pada resolusi yang sangat tinggi, kamu perlu mencoba mikroskop elektron. Mikroskop ini berbeda dari mikroskop cahaya, karena menghasilkan gambar spesimen dengan menggunakan seberkas elektron daripada seberkas cahaya.
Penggunaan jenis elektron memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek daripada jenis yang mengandalkan cahaya. Oleh karena itu, memungkinkan bahwa mikroskop ini dapat menghasilkan gambar beresolusi lebih tinggi daripada mikroskop cahaya standar.
Hal-Hal Penting dalam Mikroskop
Dua parameter yang sangat penting dalam mikroskop, baik mikroskop cahaya maupun mikroskop elektron adalah pembesaran dan resolusi.
1. Pembesaran
Pembesaran adalah ukuran seberapa besar mikroskop (atau set lensa dalam mikroskop) menyebabkan suatu objek muncul.
Misal, mikroskop cahaya yang biasanya digunakan di sekolah dan perguruan tinggi memperbesar hingga sekitar 400 kali ukuran sebenarnya. Jadi, sesuatu yang lebarnya 1 mm dalam kehidupan nyata akan menjadi lebar 400 mm dalam gambar mikroskop.
2. Resolusi
Resolusi mikroskop atau lensa adalah jarak terkecil, dimana dua titik dapat dipisahkan dan masih dibedakan sebagai objek yang terpisah. Semakin kecil nilai ini, semakin tinggi resolving power mikroskop, semakin baik kejelasan dan detail gambar.
Jika dua sel bakteri sangat berdekatan pada slide, mereka mungkin terlihat seperti titik buram tunggal pada mikroskop dengan daya penyelesaian rendah. Tetapi, dapat dibedakan sebagai sel terpisah pada mikroskop dengan daya resolusi tinggi
Baik pembesaran dan resolusi, penting jika kamu menginginkan gambaran yang jelas tentang sesuatu yang sangat kecil. Misalnya, jika mikroskop memiliki pembesaran tinggi, tetapi resolusi rendah, yang akan kamu dapatkan hanyalah versi yang lebih besar dari gambar buram.
Awal Mula Adanya Mikroskop Elektron
Mikroskop berbasis elektron merupakan hasil dari perkembangan teknologi dalam mempelajari struktur dan sifat partikel-partikel kecil, terutama atom dan molekul. Perkembangan mikroskop dengan bantuan elektron dimulai pada awal abad ke-20.
Ahli fisikawan Jerman Max Knoll dan Ernst Ruska berhasil mengembangkan Transmission Electron Microscope (TEM) pada tahun 1931. Temuan ini mendapatkan penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1986.
Pada tahun yang sama dengan TEM, seorang fisikawan lainnya, Vladimir Zworykin, di Amerika Serikat, menciptakan Scanning Electron Microscope (SEM). Mikroskop ini memiliki kemampuan untuk memperoleh gambar permukaan sampel dengan tingkat resolusi yang tinggi.
2 Jenis Mikroskop Elektron
Saat ini, jenis-jenis mikroskop berdasarkan elektron terdapat dua jenis utama yang paling umum digunakan dalam penelitian, yaitu TEM dan SEM. Berikut ulasannya:
1. Transmission Electron Microscope (TEM)
Transmission Electron Microscope (TEM) memungkinkan untuk melihat sampel dengan resolusi tinggi melalui mekanisme transmisi elektron terhadap sampel. Pada TEM, elektron melewati sampel yang sangat tipis dan diarahkan melalui serangkaian lensa elektromagnetik sebelum mencapai detektor gambar di sisi lain.
Berdasarkan cara kerjanya, maka memungkinkan pengamatan struktur dilakukan secara internal dan komposisi kimia dari benda-benda mikroskopis dengan tingkat resolusi yang sangat tinggi.
Jenis mikroskop elektron TEM ini sering digunakan pada bidang ilmu kimia, fisika, dan biologi. Terutama pada bidang virologi, ilmu material, penelitian kanker, nanoteknologi, planologi, paleontologi, dan penelitian semikonduktor. Dengan demikian, TEM memiliki banyak kegunaan di dunia modern.
2. Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning Electron Microscope (SEM) digunakan untuk melihat permukaan sampel dengan resolusi tinggi. Dalam SEM, serangkaian elektron digerakkan di atas permukaan sampel, dan elektron yang dipantulkan dari sampel dikumpulkan untuk membentuk gambar permukaan yang sangat rinci.
Beberapa kondisi pengamatan sampel pada SEM adalah dalam vakum tinggi, vakum rendah, atau basah. Produksi gambar dalam SEM berupa hasil interaksi berkas elektron dengan atom.
Dengan SEM, kamu dapat melihat permukaan material apapun, mulai dari sampel biologis hingga geologi. Penggunaan SEM umumnya berguna dalam bidang ilmu material, arkeologi, dan biologi sel. Beberapa aplikasi lainnya adalah memeriksa permukaan fraktur logam, pengukuran korosi, dan pengukuran dimensi
Memahami Bagian-Bagian Mikroskop Berbasis Elektron
Mikroskop elektron memiliki berbagai bagian penting yang berkontribusi pada pengoperasian dan kinerjanya. Berikut adalah beberapa bagian utamanya:
1. Tabung Elektron
Tabung elektron merupakan bagian terpenting dari mikroskop elektron. Ini menghasilkan elektron yang diperlukan untuk pembentukan gambar.
Pada TEM, tabung elektron menghasilkan dan mengarahkan aliran elektron melalui sampel. Pada SEM, tabung elektron menghasilkan dan mengarahkan aliran elektron ke permukaan sampel.
2. Lensa Elektromagnetik
Lensa elektromagnetik digunakan untuk mengarahkan aliran elektron melalui sampel pada TEM dan untuk mengumpulkan elektron yang dipancarkan atau dipantulkan dari permukaan sampel pada SEM. Lensa ini terdiri dari serangkaian magnet dan elektromagnet yang dapat memfokuskan dan mengarahkan aliran elektron.
3. Detektor Gambar
Detektor gambar adalah bagian yang memungkinkan kamu melihat dan merekam gambar dari sampel. Pada TEM, gambar diperoleh melalui detektor fluoresensi atau detektor CCD (Charged-Coupled Device). Pada SEM, gambar diperoleh melalui detektor sekunder atau detektor backscattered elektron.
4. Sistem Penggerak
Sistem penggerak digunakan untuk menggerakkan sampel atau menyesuaikan posisi dan sudut pengamatan. Ini memungkinkan ketika kamu menggunakan, untuk melihat sampel dari berbagai sudut dan memperoleh gambar yang lebih lengkap.
Memilih TEM atau SEM
Baik menggunakan TEM maupun SEM, itu semua tergantung pada jenis analisis apa yang ingin kamu lakukan. Misalnya, jika kamu ingin melakukan pengamatan tentang permukaan sampel, seperti kekasaran atau deteksi kontaminasi, kamu harus memilih SEM.
Di sisi lain, jika kamu ingin mengetahui bagaimana struktur kristal yang ingin kamu amati, atau jika ingin mencari cacat struktural, maka menggunakan TEM adalah satu-satunya cara yang tepat.
Ada satu lagi teknik mikroskop elektron terbaru, yaitu kombinasi antara TEM dan SEM. Kombinasi itu berupa Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM). Faktanya, hal ini dapat diterapkan ke kedua sistem, tetapi kemampuan penuhnya pada alat TEM.
Sebagian besar TEM modern dapat dialihkan ke mode STEM dan hanya perlu mengubah prosedur penyelarasan. Cara kerja dalam mode STEM, yaitu pada sinar akan difokuskan untuk memindai area spesimen (seperti SEM), sedangkan elektron yang tertransmisikan akan menghasil gambar dari pengamatan (seperti pada TEM).
Sudah Lebih Mengenal Mikroskop Elektron?
Penjelasan di atas telah mengubah cara kita memahami dunia mikroskopis. Dengan perkembangan teknologi, kita dapat melihat struktur dan sifat partikel-partikel ,seperti atom dan molekul dengan tingkat resolusi yang tinggi.
Transmission Electron Microscope (TEM) dan Scanning Electron Microscope (SEM) adalah dua jenis utama yang digunakan dalam penelitian ilmiah saat ini. Dengan memahami bagian-bagian utamanya, kita dapat menghargai kompleksitas dan kinerja alat ini. Dengan terus maju, mikroskop elektron akan terus memainkan peran kunci dalam penelitian dan pemahaman kita tentang dunia mikroskopis.
