1. Transmission Electron Microscopic a. Fungsi test atau pengamatan dan sasarannya TEM memiliki fungsi untuk analisis morfologi, struktur kristal dan komposisi spesimen. TEM menyediakan resolusi menggunakan energi berkas electron sekitar 60 sampai 350 keV. TEM cocok untuk menjadi teknik pencitraan material padat pada resolusi atomik. Informasi struktural diperoleh dengan pencitraan resolusi tinggi dan difraksi elektron. Ketika elektron ditumbukkan pada sebuah permukaan material, dari permukaan tersebut akan dipancarkan elektron. b. Metode persiapan benda uji, jalannya test atau pengamatan Berikut adalah komponen-komponen yang terdapat pada TEM beserta penjelasannya: - Ruang Vakum Ruang vakum merupakan tempat dimana interaksi elektron terjadi, TEM standar mempunyai tekanan rendah, yaitu sekitar 10-4 Pa. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi perbedaan tegangan antara katoda dan ground, dan juga untuk mengurangi frekuensi tumbukan elektron dengan atom gas. TEM membutuhkan film yang harus diganti secara teratur tiap ada objek sehingga TEM dilengkapi dengan sistem pemompaan ganda dan airlocks. - Spesimen stages Spesimen stages merupakan bagian yang fungsinya seperti meja preparat di mikroskop, yaitu berfungsi untuk meletakkan objek/preparat. - Electron gun merupakan bagian dari TEM yang sangat penting, electron gun inilah yang menghasilkan partikel-partikel elektron. Electron gun memiliki beberapa komponen penting yaitu filament, sebuah biasing circuit, sebuah Wehnelt cap, dan sebuah extraction anode. Elektron dapat diekstraksi dengan menghubungkan filamen ke komponen power supply negatif, elektron "dipompa" dari pistol elektron ke lempeng anoda, dan kolom TEM. Pistol dirancang untuk membuat berkas elektron keluar dari rangkaian dalam beberapa sudut tertentu, yang dikenal sebagai semiangle perbedaan pistol, α. Dengan membentuk silinder Wehnelt sedemikian rupa sehingga memiliki muatan negatif lebih tinggi dari filamen itu sendiri untuk membuat elektron keluar dari filamen dengan cara diverging. Pada operasi yang tepat, pola elektron dipaksa untuk memusat dengan diameter ukuran minimum crossover pistol. - - Lensa elektron dirancang dengan cara meniru lensa optik, dengan memfokuskan sinar sejajar pada beberapa constant focal length. Lensa dapat beroperasi elektrostatis atau magnetis. Apertures merupakan lingkaran pelat logam yang terdiri dari sebuah cakram logam kecil yang cukup tebal. Apertures digunakan untuk mengarahkan elektron agar dapat berjalan secara aksial. Prinsip kerja TEM dimulai dari sumber emisi (pistol elektron) yaitu tungsten filament dan sumber lanthanum hexaboride (LaB6). Dengan menghubungkan pistol ini dengan sumber tegangan tinggi (biasanya ~ 100-300 kV) pistol akan mulai memancarkan elektron baik dengan termionik maupun emisi medan elektron ke sistem vakum. Ekstraksi ini biasanya dibantu dengan menggunakan silinder Wehnelt. Interaksi elektron dengan medan magnet akan menyebabkan elektron bergerak sesuai dengan aturan tangan kanan, sehingga memungkinkan elektromagnet untuk memanipulasi berkas elektron. Penggunaan medan magnet akan membentuk sebuah lensa magnetik dengan kekuatan fokus variabel yang baik. Selain itu, medan elektrostatik dapat menyebabkan elektron didefleksikan melalui sudut yang konstan. Dua pasang defleksi yang berlawanan arah dengan intermediete gap akan membentuk arah elektron yang menuju lensa Biasanya TEM terdiri dari tiga tahap lensing. Tiga tahapan itu adalah lensa kondensor, lensa objektif, dan lensa proyektor. Lensa kondensor bertanggung jawab untuk pembentukan balok primer, sedangkan fokus lensa objektif datang melalui sampel itu sendiri (dalam STEM mode pemindaian, ada juga lensa objektif atas sampel untuk membuat konvergen insiden berkas elektron). Lensa proyektor digunakan untuk memperluas sinar ke layar fosfor atau perangkat pencitraan lain, seperti film. Pembesaran TEM berasal dari rasio jarak antara spesimen dan lensa objektif. Selain itu, lensa Quad dan hexapole digunakan untuk koreksi distorsi balok asimetris, yang dikenal sebagai astigmatisme. Perlu dicatat bahwa konfigurasi TEM optik sangat berbeda dengan kenyataannya. Sistem Pencitraan dalam TEM terdiri dari layar fosfor, partikel sulfida seng dibuat sehalus mungkin (10-100 pM) untuk pengamatan langsung oleh operator. Sistem perekaman gambar berdasarkan film atau doped YAG yang digabungkan CCD layar. Perangkat ini dapat dihapus atau dimasukkan ke dalam jalur balok oleh operator sesuai kebutuhan. Secara umum, elektron dihamburkan oleh partikel di udara, yang diperlukan untuk memperbaiki (dan mempercepat) electron yang disimpan dalam ruang hampa untuk mencegah interaksi yang tidak diinginkan. Oleh karena itu, untuk melihat spesimen hidup di bawah TEM sulit untuk dilakukan. Selain itu, elektron tidak dapat menembus spesimen yang sangat tebal lapisannya, karena hanya dapat menembus 50- 100nm. Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut: - Melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. Fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. - Preparation of thin sections Pengambilan sampel dengan ferri osmium (stabilizes lipid bilayers and proteins) dan glutaldehyde (biasanya dilakukan di awal; ikat silang protein dengan ikatan kovalen) memungkinkan spesimen untuk mengalami dehidrasi dan diresap oleh resin monomer. Spesimen dalam bentuk ini dapat diiris dengan baik dengan pisau berlian atau ultra-mikrotom untuk membuat bagian tipis yang bebas dari air dan zat volatil. Prosedur ini, kurang umum digunakan, oleh karena itu digantikan oleh rapid freezing. - . Rapid freezing: Pembuatan lapisan tipis suatu specimen yang diuji dengan TEM tidak menjamin bahwa specimen tersebut dapat dilihat di bawah mikroskop menyerupai struktur dalam bentuk (ikatan kovalen protein yang bermasalah) yang sebenarnya. Untuk memastikan sepenuhnya, specimen harus diawetkan tanpa merusak struktur aslinya yang dimungkinkan untuk pembekukan cepat spesimen dengan sedemikian rupa sehingga mencegah molekul-molekul air dari menata ulang strukturnya sendiri. Dengan memasukkan spesimen ke dalam sebuah polesan blok tembaga dingin dengan helium, air sangat dingin dimasukkan ke dalam es vitreous. Spesimen ini kemudian dapat diiris dengan sebuah ultramicrotome. 1. Pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal. c. Contoh hasil yang disajikan d. Keuntungan dan kelemahannya masing-masing Keuntungan : - Resolusi superior 0,1 – 0,2 nm, lebih besar dari SEM - Mampu mendapatkan informasi komposisi dan kristalografi dari bahan uji dengan resolusi tinggi - Memungkinkan untuk mendapatkan berbagai signal dari satu lokasi yang sama - TEM dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi dan dapat dimanfaatkan di berbagai bidang ilmiah, pendidikan dan industri yang berbeda Kelemahan: - Persiapan sampel untuk TEM umumnya memerlukan lebih banyak daripada kebanyakan teknik karakterisasi lainnya. Banyak material memerlukan persiapan sampel yang rumit untuk menghasilkan sebuah sampel yang cukup tipis agar elektron dapat menembus sampel. Struktur sampel juga mungkin berubah selama proses persiapan. Juga bidang pandang relatif kecil, meningkatkan kemungkinan bahwa daerah dianalisis mungkin tidak dapat mewakili dari seluruh sampel. Ada potensi pula sampel rusak oleh berkas elektron.
