Jenis-jenis Mikroskop Elektron

Jenis-jenis Mikroskop Elektron - Mikroskop 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.

Ada banyak macam mikroskop elektron dengan cara kerja yang berbeda pula. Berikut ini adalah jenis mikroskop elektron yang biasa digunakan saat ini.

1. Mikroskop Transmisi Elektron (TEM)
A. Pengertian
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 obyek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layar.

B. Cara kerja
Mikroskop transmisi eletron saat ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm (atau 1 angstrom) atau sama dengan pembesaran sampai satu juta kali. Meskipun banyak bidang-bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pesat dengan bantuan mikroskop transmisi elektron ini.
Adanya persyaratan bahwa “obyek pengamatan harus setipis mungkin” ini kembali membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan, terutama yang memiliki obyek yang tidak dapat dengan serta merta dipertipis. Karena itu pengembangan metode baru mikroskop elektron terus dilakukan.

C. Preparasi sediaan
Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut :
1) melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida.

2) pembuatan sayatan, yang 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.

2. Mikroskop Pemindai Transmisi Elektron (STEM)
Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM) adalah merupakan salah satu tipe yang merupakan hasil pengembangan dari mikroskop transmisi elektron (TEM).Pada sistem STEM ini, electron menembus spesimen namun sebagaimana halnya dengan cara kerja SEM, optik elektron terfokus langsung pada sudut yang sempit dengan memindai obyek menggunakan pola pemindaian dimana obyek 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.

3. Mikroskop Pemindai Elektron (SEM)
A. Pengertian
Mikroskop pemindai elektron (SEM) adalah mikroskop yang digunakan untuk studi detail arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.

B. Cara kerja
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 obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.

C. Preparasi sediaan
Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut :
1. melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida.
2. dehidrasi, yang bertujuan untuk memperendah kadar air dalam sayatan sehingga tidak mengganggu proses pengamatan.
3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam mulia seperti emas dan platina.

4. Mikroskop Pemindai Lingkungan Elektron (ESEM)
Mikroskop ini adalah merupakan pengembangan dari SEM, yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Environmental SEM (ESEM) yang dikembangkan guna mengatasi obyek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai obyek TEM maupun SEM.
Obyek yang tidak memenuhi syarat seperti ini biasanya adalah bahan alami yang ingin diamati secara detail tanpa merusak atau menambah perlakuan yang tidak perlu terhadap obyek yang apabila menggunakat alat SEM konvensional perlu ditambahkan beberapa trik yang memungkinkan hal tersebut bisa terlaksana.

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

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

B. Teknik pembuatan preparat yang digunakan pada mikroskop elektron
Materi yang akan dijadikan objek pemantauan dengan menggunakan mikroskop elektron ini harus diproses sedemikian rupa sehingga menghasilkan suatu sampel yang memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai preparat pada mikroskop elektron.

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

1) Kriofiksasi yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan teknik pembekuan spesimen dengan cepat yang menggunakan nitrogen cair ataupunhelium 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 tehnik 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.

2) Fiksasi – yaitu suatu metode persiapan untuk menyiapkan suatu sampel agar tampak realistik (seperti kenyataannya ) dengan menggunakan glutaraldehiddan osmium tetroksida.

3) Dehidrasi – yaitu suatu metode persiapan dengan cara menggantikan air dengan bahan pelarut organik seperti misalnya ethanol atau aceton.

4) Penanaman (Embedding) – yaitu suatu metode persiapan dengan cara menginfiltrasi jaringan dengan resin seperti misalnya araldit atau epoksi untuk pemisahan bagian.

5) Pembelahan (Sectioning)- yaitu suatu metode persiapan untuk mendapatkan potongan tipis dari spesimen sehingga menjadikannya semi transparanterhadap elektron. Pemotongan ini bisa dilakukan dengan ultramicrotomedengan menggunakan pisau berlian untuk menghasilkan potongan yang tipis sekali. Pisau kaca juga biasa digunakan oleh karena harganya lebih murah.

6) 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).

7) 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).

8) Patahan beku tersebut lalu diuapi dengan uap platinum atau emas dengan sudut 45 derajat pada sebuah alat evaporator en:evaporator tekanan tinggi.

9) Ion Beam Milling – yaitu suatu metode mempersiapkan sebuah sampel hingga menjadi transparan terhadap elektron dengan menggunakan cara pembakaranion( 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 metodeFocused ion beam milling, dimana galium ion digunakan untuk menghasilkan selaput elektron transparan pada suatu bagian spesifik pada sampel.

10) Pelapisan konduktif (Conductive Coating) – yaitu suatu metode mempersiapkan lapisan ultra tipis dari suatu material electrically-conducting . Ini dilakukan untuk mencegah terjadinya akumulasi dari medan elektrik statis pada spesimen sehubungan dengan elektron irradiasi sewaktu proses penggambaran sampel. Beberapa bahan pelapis termasuk emas, palladium(emas putih), platinum, tungsten, graphite dan lain-lain, secara khusus sangatlah penting bagi penelitian spesimen dengan SEM.

Patahan beku tersebut lalu diuapi dengan uap platinum atau emas dengan sudut 45 derajat pada sebuah alat evaporator en:evaporator tekanan tinggi.

11) Ion Beam Milling – yaitu suatu metode mempersiapkan sebuah sampel hingga menjadi transparan terhadap elektron dengan menggunakan cara pembakaranion( 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 metodeFocused ion beam milling, dimana galium ion digunakan untuk menghasilkan selaput elektron transparan pada suatu bagian spesifik pada sampel.

12) Pelapisan konduktif (Conductive Coating) – yaitu suatu metode mempersiapkan lapisan ultra tipis dari suatu material electrically-conducting . Ini dilakukan untuk mencegah terjadinya akumulasi dari medan elektrik statis pada spesimen sehubungan dengan elektron irradiasi sewaktu proses penggambaran sampel. Beberapa bahan pelapis termasuk emas, palladium(emas putih), platinum, tungsten, graphite dan lain-lain, secara khusus sangatlah penting bagi penelitian spesimen dengan SEM.

5. Mikroskop Refleksi Elektron (REM)
Reflection Electron Microscope (REM), adalah mikroskop elektron yang memiliki cara kerja yang serupa dengan cara kerja TEM, namun sistem ini menggunakan deteksi pantulan elektron pada permukaan objek. Tehnik ini secara khusus digunakan dengan menggabungkannya dengan tehnik refleksi difraksi elektron energi tinggi (Reflection High Energy Electron Diffraction) dan tehnik Refleksi pelepasan spektrum energi tinggi (reflection high-energy loss spectrum – RHELS)

6. Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM)
Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM) ini adalah merupakan Variasi lain yang dikembangkan dari teknik yang sudah ada sebelumnya, dan digunakan untuk melihat struktur mikro dari medan magnet.

A. Pembuatan film dengan mikroskop ESEM

Dengan melakukan penambahan peralatan video maka pengamat dapat melakukan pengamatan dengan mikroskop elektron secara terus menerus pada obyek yang hidup.

Sebuah perusahaan film dari Perancis bahkan berhasil merekam kehidupan makhluk kecil dan memfilmkannya secara nyata. Dari beberapa film yang dibuat, film berjudul Cannibal Mites memenangkan beberapa penghargaan di antaranya Edutainment Award (Jepang 1999), Best Scientific Photography Award (Perancis 1999), dan Grand Prix Best Popular and Informative Scientific Film (Perancis 1999). Film ini ditayangkan juga di stasiun televisi Zweites Deutsches Fernsehen Jerman, Discovery Channel di AS dan Britania Raya. Kini perusahaan yang sama tengah menggarap film seri berjudul “Fly Wars” 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.