Tinjauan Mikroskop Elektron Transmisi
Mikroskop Elektron Transmisi (singkatnya TEM) dapat melihat struktur halus yang lebih kecil dari 0.2um yang tidak dapat dilihat dengan jelas di bawah mikroskop optik. Struktur ini disebut submikrostruktur atau ultrastruktur. Untuk melihat struktur ini dengan jelas, perlu dipilih sumber cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek untuk meningkatkan resolusi mikroskop.
Perkenalan
Prinsip pencitraan mikroskop elektron dan mikroskop optik pada dasarnya sama, perbedaannya adalah yang pertama menggunakan berkas elektron sebagai sumber cahaya dan medan elektromagnetik sebagai lensa. Selain itu, karena daya tembus berkas elektron sangat lemah, spesimen yang digunakan untuk mikroskop elektron harus dibuat menjadi bagian ultra tipis dengan ketebalan sekitar 50 nm. Irisan ini perlu dibuat dengan ultramicrotome. Perbesaran mikroskop elektron dapat mencapai hampir satu juta kali. Ini terdiri dari lima bagian: sistem iluminasi, sistem pencitraan, sistem vakum, sistem perekaman, dan sistem catu daya. Jika dibagi lagi: bagian utamanya adalah lensa elektronik dan sistem perekaman gambar. Senjata elektron, cermin kondensor, ruang sampel, lensa objektif, cermin difraksi, cermin perantara, cermin proyeksi, layar neon, dan kamera dalam ruang hampa.
Mikroskop elektron adalah mikroskop yang menggunakan elektron untuk mengungkapkan bagian dalam atau permukaan suatu objek. Panjang gelombang elektron berkecepatan tinggi lebih pendek daripada cahaya tampak (dualitas gelombang-partikel), dan resolusi mikroskop dibatasi oleh panjang gelombang yang digunakannya. Oleh karena itu, resolusi teoretis dari mikroskop elektron (sekitar 0.1 nanometer) jauh lebih tinggi daripada mikroskop optik. tingkat (sekitar 200 nm).
Mikroskop elektron transmisi (disingkat TEM), disebut sebagai mikroskop elektron transmisi [1], adalah untuk memproyeksikan berkas elektron yang dipercepat dan terkonsentrasi ke sampel yang sangat tipis, dan elektron bertabrakan dengan atom dalam sampel untuk mengubah arah, sehingga menghasilkan hamburan sudut padat. . Ukuran sudut hamburan terkait dengan kerapatan dan ketebalan sampel, sehingga gambar dengan kecerahan dan kegelapan yang berbeda dapat dibentuk, dan gambar tersebut akan ditampilkan pada perangkat pencitraan (seperti layar fluoresen, film, dan komponen kopling fotosensitif) setelah memperbesar dan memfokuskan.
Karena panjang gelombang elektron de Broglie yang sangat pendek, resolusi mikroskop elektron transmisi jauh lebih tinggi daripada mikroskop optik, yang dapat mencapai 0.1-0.2nm, dan perbesarannya adalah puluhan ribu hingga jutaan kali. Oleh karena itu, penggunaan mikroskop elektron transmisi dapat digunakan untuk mengamati struktur sampel yang halus, bahkan struktur yang hanya terdiri dari satu kolom atom, yang puluhan ribu kali lebih kecil dari struktur terkecil yang dapat diamati dengan mikroskop optik. TEM adalah metode analitik penting dalam banyak bidang ilmiah yang berkaitan dengan fisika dan biologi, seperti penelitian kanker, virologi, ilmu material, serta nanoteknologi, penelitian semikonduktor, dll.
Pada perbesaran rendah, kontras dalam pencitraan TEM terutama disebabkan oleh perbedaan penyerapan elektron karena perbedaan ketebalan dan komposisi material. Ketika kelipatan perbesaran tinggi, fluktuasi yang kompleks akan menyebabkan perbedaan kecerahan gambar, sehingga diperlukan pengetahuan profesional untuk menganalisis gambar yang diperoleh. Dengan menggunakan mode TEM yang berbeda, dimungkinkan untuk mencitrakan sampel berdasarkan sifat kimianya, orientasi kristalografi, struktur elektronik, pergeseran fasa elektronik oleh sampel, dan umumnya dengan penyerapan elektron.
TEM pertama dikembangkan oleh Max Knorr dan Ernst Ruska pada tahun 1931, kelompok riset ini mengembangkan TEM pertama dengan resolusi melampaui cahaya tampak pada tahun 1933, dan TEM komersial pertama pada tahun 1939 sukses.
TEM besar
Mikroskop elektron transmisi skala besar (TEM konvensional) umumnya menggunakan voltase akselerasi berkas elektron 80-300kV. Model yang berbeda sesuai dengan tegangan percepatan berkas elektron yang berbeda. Resolusi tersebut terkait dengan tegangan percepatan berkas elektron, yang dapat mencapai 0.2-0.1nm. Model kelas atas dapat mencapai pembedaan tingkat atom.
TEM tegangan rendah
Tegangan percepatan berkas elektron (5kV) yang digunakan dalam TEM kecil tegangan rendah (Low-Voltage elektron mikroskop, LVEM) jauh lebih rendah daripada TEM besar. Tegangan percepatan yang lebih rendah akan meningkatkan kekuatan interaksi antara berkas elektron dan sampel, sehingga meningkatkan kontras dan kontras gambar, terutama cocok untuk sampel seperti polimer dan biologi; pada saat yang sama, mikroskop elektron transmisi tegangan rendah akan menyebabkan lebih sedikit kerusakan pada sampel.
Resolusinya lebih rendah daripada mikroskop elektron besar, 1-2nm. Karena tegangan rendah, TEM, SEM, dan STEM dapat digabungkan dalam satu perangkat
Cryo-EM
Cryo-microscopy biasanya dilengkapi dengan peralatan pembekuan sampel pada mikroskop elektron transmisi biasa untuk mendinginkan sampel hingga suhu nitrogen cair (77K), yang digunakan untuk mengamati sampel yang sensitif terhadap suhu seperti protein dan irisan biologis. Dengan membekukan sampel, kerusakan sampel oleh berkas elektron dapat dikurangi, deformasi sampel dapat dikurangi, dan bentuk sampel yang lebih realistis dapat diperoleh.
