Labotopia.com – SEM (Scanning Electron Microscope) adalah teknik yang dapat dipilih untuk menganalisis permukaan spesimen. Gambar di bawah menunjukkan tata letak umum dari SEM, yang meliputi sumber elektron, lensa elektromagnetik untuk memfokuskan elektron, ruang vakum yang menampung tatakan spesimen, dan detektor untuk mengumpulkan sinyal yang dipancarkan dari spesimen.
Elektron yang dipercepat membawa sejumlah besar energi kinetik, dan energi ini dihamburkan sebagai berbagai sinyal yang dihasilkan oleh interaksi sampel dengan elektron ketika elektron yang datang menumbuk sampel. Sinyal-sinyal ini meliputi elektron sekunder (yang menghasilkan gambar SEM), elektron hamburan balik (back-scattered electron-BSE), elektron hamburan balik terdifraksi (diffracted backscattered electrons-EBSD yang digunakan untuk menentukan struktur kristal dan orientasi mineral), foton, cahaya tampak, dan panas. Elektron sekunder dan elektron hamburan balik biasanya digunakan untuk pencitraan sampel: elektron sekunder paling banyak digunakan untuk menunjukkan morfologi dan topografi pada sampel dan elektron hamburan balik paling tepat untuk menggambarkan kontras dalam komposisi dalam sampel multifase. Analisis SEM dianggap “tidak merusak”; artinya, sinar-x yang dihasilkan oleh interaksi elektron tidak menyebabkan hilangnya volume sampel, sehingga memungkinkan untuk menganalisis material yang sama berulang kali.
Aplikasi
SEM digunakan secara luas untuk menghasilkan gambar resolusi tinggi dari bentuk objek dan untuk menunjukkan variasi spasial dalam komposisi kimia: 1) memperoleh peta unsur atau analisis kimia menggunakan EDS, 2) pembedaan fase berdasarkan nomor atom rata-rata ( umumnya terkait dengan kepadatan relatif) menggunakan BSE, dan 3) peta komposisi berdasarkan perbedaan dalam “aktivator” elemen jejak (biasanya logam transisi dan elemen Tanah Jarang) menggunakan CL. SEM juga banyak digunakan untuk mengidentifikasi fase berdasarkan analisis kimia kualitatif dan/atau struktur kristal. Pengukuran yang tepat dari fitur dan objek yang sangat kecil hingga ukuran 50 nm juga dilakukan dengan menggunakan SEM. Gambar elektron hamburan balik (BSE) dapat digunakan untuk diskriminasi fase dalam sampel multifase. SEM yang dilengkapi dengan elektron hamburan balik terdifraksi (EBSD) dapat digunakan untuk memeriksa orientasi mikrofabrik dan kristalografi pada banyak material.
Kelebihan dan Keterbatasan Scanning Electron Microscopy?
Kekuatan
Bisa dibilang tidak ada instrumen lain dalam bidang material yang memiliki aplikasi seluas SEM. SEM sangat penting di semua bidang yang membutuhkan karakterisasi bahan padat. Walaupun aplikasi ini paling banyak digunakan di bidang geologi, penting untuk diketahui bahwa hal ini baru sebagian kecil dari penggunaan SEM untuk riset dan industri. Sebagian besar alat ini relatif mudah dioperasikan, dengan antarmuka “intuitif” yang ramah terhadap pengguna. Banyak aplikasi SEM yang tidak membutuhkan persiapan sampel yang rumit. Untuk banyak aplikasi, akuisisi data berlangsung cepat (kurang dari 5 menit/gambar untuk analisis SEI, BSE, spot EDS.) SEM modern menghasilkan data dalam format digital, yang sangat portabel.
Keterbatasan
Sampel harus padat dan harus sesuai dengan ruang mikroskop. Ukuran maksimum dalam dimensi horizontal biasanya sekitar 10 cm, dimensi vertikal umumnya jauh lebih terbatas dan jarang melebihi 40 mm. Untuk sebagian besar sampel, instrumen harus stabil dalam ruang hampa pada skala 10-5 – 10-6 torr. Sampel batuan jenuh dengan hidrokarbon, sampel “basah” seperti batubara, bahan organik atau lempung pembengkakan, dan sampel yang cenderung membusuk pada tekanan rendah tidak cocok menggunakan SEM konvensional. Detektor EDS tidak dapat mendeteksi unsur yang sangat ringan (H, He, dan Li), dan banyak instrumen tidak dapat mendeteksi unsur dengan nomor atom kurang dari 11 (Na). Sebagian besar SEM menggunakan detektor sinar-x solid state (EDS), dan meskipun detektor ini sangat cepat dan mudah digunakan, mereka memiliki resolusi energi yang relatif buruk dan kepekaan terhadap unsur-unsur yang ada dalam kelimpahan rendah jika dibandingkan dengan detektor sinar-x dispersif panjang gelombang (WDS) pada sebagian besar electron probe microanalyzers (EPMA). Sebuah lapisan konduktif elektrik harus diaplikasikan pada sampel yang bersifat isolator listrik sebelum dikarakterisasi, kecuali instrumen mampu beroperasi dalam mode vakum rendah.
Contoh Data SEM
