MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM) - ElrinAlria
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)
MIKROTEKNIK
“SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)”
BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Mikroskop merupakan alat yang digunakan untuk mengamati benda berukuran mikro (kecil/renik). Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi teknologi mikroskop berkembang seiring berjalannya waktu. Saat ini, benda berukuran nano(Satu nano meter = sepermilyar meter) sudah bisa diamati dengan mikroskop. Tentu yang dimaksud di sini bukanlah mikroskop biasa, tetapi mikroskop yang mempunyai tingkat ketelitian (resolusi) tinggi untuk Melihat struktur berukuran nano meter tersebut. Untuk melihat benda berukuran di bawah 200 nanometer, diperlukan mikroskop dengan panjang gelombang pendek. Dari ide inilah, di tahun 1932 lahir mikroskop elektron. 

Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan elektron 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.. Kekhususan lain dari mikroskop elektron ini adalah pengamatan obyek dalam kondisi hampa udara (vacum). Hal ini dilakukan karena sinar elektron akan terhambat alirannya bila menumbuk molekul-molekul yang ada di udara normal. Dengan membuat ruang pengamatan obyek berkondisi vacum, tumbukan elektron-molekul bisa terhindarkan.

Konsep awal yang melibatkan teori scanning mikroskop elektron pertama kali diperkenalkan di Jerman (1935) oleh M. Knoll. Konsep standar dari SEM modern dibangun oleh von Ardenne pada tahun 1938 yang ditambahkan scan kumparan ke mikroskop elektron transmisi .Desain SEM dimodifikasi oleh Zworykinpada tahun 1942 ketika bekerja untuk RCA Laboratories di Amerika Serikat.Desain kembali direkayasa oleh CW pada tahun 1948 seorang profesor di Universitas Cambridge. Sejak itu,semakin banyak bermunculan kontribusi signifikan yang mengoptimalkan perkembangan modern mikroskop elektron.

Berdasarkan uraian latar belakang, disusunlah makalah ini untuk lebih mengetahui dan memahami tentang Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM).

1.2. Rumusan Masalah 
Rumusan masalah yang terdapat dalam makalah ini, adalah sebagai berikut :
  1. Bagaimana sejarah perkembangan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ?
  2. Bagaimana komponen penyusun, prinsip kerja, dan preparasi sampel pada Scanning Electron Microscopy (SEM) ? 
  3. Bagaimana komponen penyusun, prinsip kerja, dan preparasi sampel pada Transmission Electron Microscopy (TEM) ? 
  4. Bagaimana aplikasi Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ? 

1.3. Manfaat Penulisan 
Manfaat dari penulisan makalah mengenai Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ini, yaitu semoga dapat memberikan pengetahuan dan wawasan baru mengenai mikroskop elektron SEM dan TEM serta prinsip kerja serta aplikasinya dalam teknologi nano. 

BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Sejarah Perkembangan
-Sejarah penemuan SEM 
Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscopy-SEM) merupakan mikroskop elektron yang digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.

Penemu Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscope atau SEM) tidak diketahui secara pasti. Publikasi pertama kali yang mendiskripsikan teori SEM dilakukan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada 1935, meskipun fisikawan Jerman lainnya Dr. Manfred von Ardenne mengklaim dirinya telah melakukan penelitian suatu fenomena yang kemudian disebut SEM hingga tahun 1937. Mungkin karena itu, tidak satu pun dari keduanya mendapatkan hadiah nobel untuk penemuan itu. 

Pada 1942 tiga orang ilmuwan Amerika yaitu Dr. Vladimir Kosma Zworykin, Dr. James Hillier, dan Dr. Snijder, benar-benar membangun sebuah mikroskop elektron metode pemindaian (SEM) dengan resolusi hingga 50 nm atau magnifikasi 8.000 kali. Sebagai perbandingan SEM modern sekarang ini mempunyai resolusi hingga 1 nm atau pembesaran 400.000 kali. Mikroskop elektron cara ini memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyek.

-Sejarah penemuan TEM 
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.

Seorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska menggabungkan penemuan ini dan membangun mikroskop transmisi elektron (TEM) yang pertama pada tahun 1931. Untuk hasil karyanya ini maka dunia ilmu pengetahuan menganugerahinya hadiah Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1986. Mikroskop yang pertama kali diciptakannya adalah dengan menggunakan dua lensa medan magnet, namun tiga tahun kemudian ia menyempurnakan karyanya tersebut dengan menambahkan lensa ketiga dan mendemonstrasikan kinerjanya yang menghasilkan resolusi hingga 100 nanometer (nm) (dua kali lebih baik dari mikroskop cahaya pada masa itu).

2.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 
a. Komponen SEM
Pada sebuah mikroskop pemindai elektron (SEM) terdapat beberapa peralatan utama antara lain:
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

  1. Pistol elektron (Electron Gun), menghasilkan partikel-partikel elektron. Elektron gun memiliki beberapa komponen penting, yaitu filament, sebuah biasing cicuit, sebuah Wehnelt cap, dan sebuah ekstraksi anoda. 
  2. Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet. 
  3. Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting. 
  4. Spesimen stage fungsinya seperti meja pada mikroskop yaitu berfungsi untuk meletakkan objek / preparat. 

b. Prinsip Kerja SEM
Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optik dan TEM. 
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

  1. 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 electron yang ditembakan oleh pistol elektron. 
  2. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya dan difokuskan ke sampel oleh lensa magnetik, 
  3. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai. 
  4. 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.
  5. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi. 

c. Preparasi Sampel SEM
Preparasi sampel pada SEM dapat dilakukan 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. 

d. Kelebihan dan Kekurangan SEM
• Kelebihan :
  1. Preparasi sampel cepat dan sederhana 
  2. Ukuran sampel relatif besar 
  3. Rentang perbesaran yang luas, berkisar 3x - 150,000x

• Kekurangan 
  1. Dibandingkan dengan TEM, SEM memiliki resolusi yang lebih rendah 
  2. Menggunakan vakum 
  3. Hanya dapat mengamati bagian permukaan
  4. Memerlukan coating dengan Au (Katoda)

2.3. Transmission Electron Microscopy (TEM)
a. Komponen TEM
Pada sebuah mikroskop transmisi elektron (TEM) terdapat beberapa peralatan utama antara lain:
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

  1. Pistol Elektron (Electron Gun), menghasilkan partikel-partikel elektron. Elektron gun memiliki beberapa komponen penting, yaitu filament, sebuah biasing cicuit, sebuah Wehnelt cap, dan sebuah ekstraksi anoda. 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. 
  2. Lensa elektron, dirancang dengan cara meniru lensa optik, dengan memfokuskan sinar sejajar pada beberapa costal focal length. Mayoritas lensa elektron untuk TEM menggunakan kumparan elektromagnetik untuk menghasilkan lensa cembung. 
  3. Memliki tiga lensa yaitu, lensa objektif, lensa intermediet, dan lensa proyektor. Lensa obyektif merupakan lensa utama dari TEM karena batas penyimpanganya membatasi dari resolusi mikroskop[, lensa intermediet sebagai penguat dari lensa objektif, dan untuk lensa proyektor gunanya untuk menggambarkan pada layar florescent yang ditangkap oleh film fotografi atau kamera CCD.
  4. Ruang vakum, tempat dimana interaksi elektron terjadi. TEM standar mempunyai tekanan rendah, yaitu sekitar 104 Pa. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi perbedaan tegangan antara katoda dan latar belakang, dan juga untuk mengurangi frekuensi tumbukan elektron dengan atom gas. 
  5. Spesimen stage, fungsinya seperti meja preparat di mikroskop, yaitu berfungsi untuk meletakan objek/preparat. Di dalam TEM, spesimen stage ini berupa jaring-jaring yang bisa disebut dengan ‘grid’. Grid ini biasanya terbuat dari tembaga, molibdenum, emas, atau platinum. 
  6. Aperture, merupakan lingkaran pelat logam yang terdiri dari sebuah cakram logam kecil yang cukup tebal. Apertures digunakan untuk mengarahkan elektron agar dapat berjalan secara aksial. Hal ini dapat menyebabkan efek simultan, dimana aperture dapat mengurangi berkas intensitas dan menghilangkan elektron yang tersebar di berbagai sudut tinggi yang mungkin disebabkan oleh proses-proses yang tidak diinginkan seperti aberasi, atau karena difraksi dari interaksi dalam sampel. 

b. Prinsip Kerja TEM
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.

Cara terbentuknya gambar pada TEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optik dan SEM, yaitu :
  1. Elektron ditembakan dari pistol eketron. 
  2. Elektron melewati dua lensa kondensor yang berguna menguatkan elektron yang ditembakan. 
  3. Elektron diterima oleh spesimen yang dan berinteraksi, karena spesimen tipis maka elektron yang berinteraksi dengan spesimen diteruskan pada tiga lensa yaitu, lensa objektif, lensa intermediet, dan lensa proyektor. Lensa obyektif merupakan lensa utama dari TEM karena batas penyimpanganya membatasi dari resolusi mikroskop[, lensa intermediet sebagai penguat dari lensa objektif, dan untuk lensa proyektor gunanya untuk menggambarkan pada layar florescent yang ditangkap oleh film fotografi atau kamera CCD. 

c. Preparasi Sampel TEM
Preparasi sampel pada TEM dapat dilakukan 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. 

d. Kelebihan dan Kekurangan TEM
• Kelebihan :
  1. Resolusi Superior 0.1~0.2 nm, lebih besar dari SEM (1~3 nm)
  2. Mampu mendapatkan informasi komposisi dan kristalografi dari bahan uji dengan resolusi tinggi 
  3. Memungkinkan untuk mendapatkan berbagai signal dari satu lokasi yang sama. 

• Kekurangan : 
  1. Hanya meneliti area yang sangat kecil dari sampel 
  2. Perlakuan awal dari sampel cukup rumit sampai bisa mendapatkan gambar yang baik.
  3. Elektron dapat merusak atau meninggalkan jejak pada sampel yang diuji. 

2.4. Aplikasi Penggunaan SEM dan TEM
A. Aplikasi SEM
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)


B. Aplikasi TEM 
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan mengenai Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM), maka dapat disimpulkan, sebagai berikut :
  1. Scanning Electron Microscopy (SEM), pertama kali dipublikasikan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada tahun 1935, sedangkan Transmission Electron Microscopy (TEM) pertama kali dibangun oleh Dr. Ernst Ruska pada tahun 1931.
  2. Scanning Electron Microscopy (SEM) adalah mikroskop elektron yang memindai bagian permukaan atau morfologi permukaan objek. Komponen penyusunnya terdiri dari pistol elektron (electron gun), lensa elektron, sistem vakum, dan spesimen stage. 
  3. Transmission Electron Microscopy (TEM) adalah mikroskop elektron yang mentransmisi anatomi objek. Komponen penyusunnya terdiri dari pistol elektron (electron gun), lensa elektron, sistem vakum, apertures, dan spesimen stage. 
  4. Aplikasi penggunaan SEM dan TEM umumnya berbeda yang mana, SEM digunakan untuk mengamati morfologi permukaan objek saja, sedangkan TEM digunakan untuk mengamati anatomi objek. 

3.2. Saran
Mikroskop elektron adalah salah satu jenis mikroskop canggih yang sangat dibutuhkan terutama bidang sains dan teknologi. Namun, pengetahuan mengenai mikroskop elektron khususnya SEM dan TEM masih sangat jarang diketahui oleh khalayak banyak. Pembahasan mikroskop elektron dalam makalah ini masih belum lengkap dan masih terdapat banyak kekurangan terutama pada bagian aplikasi mikroskop elektron yang telah banyak diteliti oleh para peneliti, oleh karena itu masih perlu mengkaji mikroskop elektron melalui jurnal-jurnal penelitian terkait mikroskop elektron (SEM dan TEM).

DAFTAR PUSTAKA
Colmenares, H. C. 2013. Fast transmission electron microscope (tem) technique for observing isolated mitochondria of soybean (Glycine max (l.) Merr.) In about six hours. Adv Pharmacoepidem Drug Safety. Vol. 2: 136.

Dahiya and Yadav., 2014. Scanning Electron Microscopic Characterization and Elemental Analysis of Hair: A Tool in Identification of Felidae Animals/ Journal Forensic Research, 4 (1) : 1-6. 

Eleftheriou E. P., Ioannis D. S., Adamakis, Emmanuel P. Dan Maria F. 2015. Chromium-Induced Ultrastructural Changes and Oxidative Stress in Roots of Arabidopsis thaliana. Int. J. Mol. Sci. Vol 16 : 15852 – 15871.

Irianto K. 2013. Mikrobiologi Medis. Alfabeta. Bandung.

Shipali, and Singh Harkanwal., 2014. Scanning Electron Microscopy (SEM) Studies to Explore New Taxonomic Features on the Egg of Anopheles (cellia) Annularis van der wulp/ International Journal of Multidisciplinary Research and Development, 1(6): 1-3.

MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)
MIKROTEKNIK
“SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)”
BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Mikroskop merupakan alat yang digunakan untuk mengamati benda berukuran mikro (kecil/renik). Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi teknologi mikroskop berkembang seiring berjalannya waktu. Saat ini, benda berukuran nano(Satu nano meter = sepermilyar meter) sudah bisa diamati dengan mikroskop. Tentu yang dimaksud di sini bukanlah mikroskop biasa, tetapi mikroskop yang mempunyai tingkat ketelitian (resolusi) tinggi untuk Melihat struktur berukuran nano meter tersebut. Untuk melihat benda berukuran di bawah 200 nanometer, diperlukan mikroskop dengan panjang gelombang pendek. Dari ide inilah, di tahun 1932 lahir mikroskop elektron. 

Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan elektron 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.. Kekhususan lain dari mikroskop elektron ini adalah pengamatan obyek dalam kondisi hampa udara (vacum). Hal ini dilakukan karena sinar elektron akan terhambat alirannya bila menumbuk molekul-molekul yang ada di udara normal. Dengan membuat ruang pengamatan obyek berkondisi vacum, tumbukan elektron-molekul bisa terhindarkan.

Konsep awal yang melibatkan teori scanning mikroskop elektron pertama kali diperkenalkan di Jerman (1935) oleh M. Knoll. Konsep standar dari SEM modern dibangun oleh von Ardenne pada tahun 1938 yang ditambahkan scan kumparan ke mikroskop elektron transmisi .Desain SEM dimodifikasi oleh Zworykinpada tahun 1942 ketika bekerja untuk RCA Laboratories di Amerika Serikat.Desain kembali direkayasa oleh CW pada tahun 1948 seorang profesor di Universitas Cambridge. Sejak itu,semakin banyak bermunculan kontribusi signifikan yang mengoptimalkan perkembangan modern mikroskop elektron.

Berdasarkan uraian latar belakang, disusunlah makalah ini untuk lebih mengetahui dan memahami tentang Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM).

1.2. Rumusan Masalah 
Rumusan masalah yang terdapat dalam makalah ini, adalah sebagai berikut :
  1. Bagaimana sejarah perkembangan Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ?
  2. Bagaimana komponen penyusun, prinsip kerja, dan preparasi sampel pada Scanning Electron Microscopy (SEM) ? 
  3. Bagaimana komponen penyusun, prinsip kerja, dan preparasi sampel pada Transmission Electron Microscopy (TEM) ? 
  4. Bagaimana aplikasi Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ? 

1.3. Manfaat Penulisan 
Manfaat dari penulisan makalah mengenai Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ini, yaitu semoga dapat memberikan pengetahuan dan wawasan baru mengenai mikroskop elektron SEM dan TEM serta prinsip kerja serta aplikasinya dalam teknologi nano. 

BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Sejarah Perkembangan
-Sejarah penemuan SEM 
Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscopy-SEM) merupakan mikroskop elektron yang digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.

Penemu Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscope atau SEM) tidak diketahui secara pasti. Publikasi pertama kali yang mendiskripsikan teori SEM dilakukan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada 1935, meskipun fisikawan Jerman lainnya Dr. Manfred von Ardenne mengklaim dirinya telah melakukan penelitian suatu fenomena yang kemudian disebut SEM hingga tahun 1937. Mungkin karena itu, tidak satu pun dari keduanya mendapatkan hadiah nobel untuk penemuan itu. 

Pada 1942 tiga orang ilmuwan Amerika yaitu Dr. Vladimir Kosma Zworykin, Dr. James Hillier, dan Dr. Snijder, benar-benar membangun sebuah mikroskop elektron metode pemindaian (SEM) dengan resolusi hingga 50 nm atau magnifikasi 8.000 kali. Sebagai perbandingan SEM modern sekarang ini mempunyai resolusi hingga 1 nm atau pembesaran 400.000 kali. Mikroskop elektron cara ini memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyek.

-Sejarah penemuan TEM 
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.

Seorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska menggabungkan penemuan ini dan membangun mikroskop transmisi elektron (TEM) yang pertama pada tahun 1931. Untuk hasil karyanya ini maka dunia ilmu pengetahuan menganugerahinya hadiah Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1986. Mikroskop yang pertama kali diciptakannya adalah dengan menggunakan dua lensa medan magnet, namun tiga tahun kemudian ia menyempurnakan karyanya tersebut dengan menambahkan lensa ketiga dan mendemonstrasikan kinerjanya yang menghasilkan resolusi hingga 100 nanometer (nm) (dua kali lebih baik dari mikroskop cahaya pada masa itu).

2.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) 
a. Komponen SEM
Pada sebuah mikroskop pemindai elektron (SEM) terdapat beberapa peralatan utama antara lain:
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

  1. Pistol elektron (Electron Gun), menghasilkan partikel-partikel elektron. Elektron gun memiliki beberapa komponen penting, yaitu filament, sebuah biasing cicuit, sebuah Wehnelt cap, dan sebuah ekstraksi anoda. 
  2. Lensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negatif dapat dibelokkan oleh medan magnet. 
  3. Sistem vakum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting. 
  4. Spesimen stage fungsinya seperti meja pada mikroskop yaitu berfungsi untuk meletakkan objek / preparat. 

b. Prinsip Kerja SEM
Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optik dan TEM. 
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

  1. 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 electron yang ditembakan oleh pistol elektron. 
  2. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya dan difokuskan ke sampel oleh lensa magnetik, 
  3. Sinar elektron yang terfokus memindai (scan) keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai. 
  4. 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.
  5. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi. 

c. Preparasi Sampel SEM
Preparasi sampel pada SEM dapat dilakukan 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. 

d. Kelebihan dan Kekurangan SEM
• Kelebihan :
  1. Preparasi sampel cepat dan sederhana 
  2. Ukuran sampel relatif besar 
  3. Rentang perbesaran yang luas, berkisar 3x - 150,000x

• Kekurangan 
  1. Dibandingkan dengan TEM, SEM memiliki resolusi yang lebih rendah 
  2. Menggunakan vakum 
  3. Hanya dapat mengamati bagian permukaan
  4. Memerlukan coating dengan Au (Katoda)

2.3. Transmission Electron Microscopy (TEM)
a. Komponen TEM
Pada sebuah mikroskop transmisi elektron (TEM) terdapat beberapa peralatan utama antara lain:
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

  1. Pistol Elektron (Electron Gun), menghasilkan partikel-partikel elektron. Elektron gun memiliki beberapa komponen penting, yaitu filament, sebuah biasing cicuit, sebuah Wehnelt cap, dan sebuah ekstraksi anoda. 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. 
  2. Lensa elektron, dirancang dengan cara meniru lensa optik, dengan memfokuskan sinar sejajar pada beberapa costal focal length. Mayoritas lensa elektron untuk TEM menggunakan kumparan elektromagnetik untuk menghasilkan lensa cembung. 
  3. Memliki tiga lensa yaitu, lensa objektif, lensa intermediet, dan lensa proyektor. Lensa obyektif merupakan lensa utama dari TEM karena batas penyimpanganya membatasi dari resolusi mikroskop[, lensa intermediet sebagai penguat dari lensa objektif, dan untuk lensa proyektor gunanya untuk menggambarkan pada layar florescent yang ditangkap oleh film fotografi atau kamera CCD.
  4. Ruang vakum, tempat dimana interaksi elektron terjadi. TEM standar mempunyai tekanan rendah, yaitu sekitar 104 Pa. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi perbedaan tegangan antara katoda dan latar belakang, dan juga untuk mengurangi frekuensi tumbukan elektron dengan atom gas. 
  5. Spesimen stage, fungsinya seperti meja preparat di mikroskop, yaitu berfungsi untuk meletakan objek/preparat. Di dalam TEM, spesimen stage ini berupa jaring-jaring yang bisa disebut dengan ‘grid’. Grid ini biasanya terbuat dari tembaga, molibdenum, emas, atau platinum. 
  6. Aperture, merupakan lingkaran pelat logam yang terdiri dari sebuah cakram logam kecil yang cukup tebal. Apertures digunakan untuk mengarahkan elektron agar dapat berjalan secara aksial. Hal ini dapat menyebabkan efek simultan, dimana aperture dapat mengurangi berkas intensitas dan menghilangkan elektron yang tersebar di berbagai sudut tinggi yang mungkin disebabkan oleh proses-proses yang tidak diinginkan seperti aberasi, atau karena difraksi dari interaksi dalam sampel. 

b. Prinsip Kerja TEM
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.

Cara terbentuknya gambar pada TEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optik dan SEM, yaitu :
  1. Elektron ditembakan dari pistol eketron. 
  2. Elektron melewati dua lensa kondensor yang berguna menguatkan elektron yang ditembakan. 
  3. Elektron diterima oleh spesimen yang dan berinteraksi, karena spesimen tipis maka elektron yang berinteraksi dengan spesimen diteruskan pada tiga lensa yaitu, lensa objektif, lensa intermediet, dan lensa proyektor. Lensa obyektif merupakan lensa utama dari TEM karena batas penyimpanganya membatasi dari resolusi mikroskop[, lensa intermediet sebagai penguat dari lensa objektif, dan untuk lensa proyektor gunanya untuk menggambarkan pada layar florescent yang ditangkap oleh film fotografi atau kamera CCD. 

c. Preparasi Sampel TEM
Preparasi sampel pada TEM dapat dilakukan 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. 

d. Kelebihan dan Kekurangan TEM
• Kelebihan :
  1. Resolusi Superior 0.1~0.2 nm, lebih besar dari SEM (1~3 nm)
  2. Mampu mendapatkan informasi komposisi dan kristalografi dari bahan uji dengan resolusi tinggi 
  3. Memungkinkan untuk mendapatkan berbagai signal dari satu lokasi yang sama. 

• Kekurangan : 
  1. Hanya meneliti area yang sangat kecil dari sampel 
  2. Perlakuan awal dari sampel cukup rumit sampai bisa mendapatkan gambar yang baik.
  3. Elektron dapat merusak atau meninggalkan jejak pada sampel yang diuji. 

2.4. Aplikasi Penggunaan SEM dan TEM
A. Aplikasi SEM
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)


B. Aplikasi TEM 
MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

MAKALAH SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)” DAN “TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE (TEM)

BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan mengenai Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM), maka dapat disimpulkan, sebagai berikut :
  1. Scanning Electron Microscopy (SEM), pertama kali dipublikasikan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada tahun 1935, sedangkan Transmission Electron Microscopy (TEM) pertama kali dibangun oleh Dr. Ernst Ruska pada tahun 1931.
  2. Scanning Electron Microscopy (SEM) adalah mikroskop elektron yang memindai bagian permukaan atau morfologi permukaan objek. Komponen penyusunnya terdiri dari pistol elektron (electron gun), lensa elektron, sistem vakum, dan spesimen stage. 
  3. Transmission Electron Microscopy (TEM) adalah mikroskop elektron yang mentransmisi anatomi objek. Komponen penyusunnya terdiri dari pistol elektron (electron gun), lensa elektron, sistem vakum, apertures, dan spesimen stage. 
  4. Aplikasi penggunaan SEM dan TEM umumnya berbeda yang mana, SEM digunakan untuk mengamati morfologi permukaan objek saja, sedangkan TEM digunakan untuk mengamati anatomi objek. 

3.2. Saran
Mikroskop elektron adalah salah satu jenis mikroskop canggih yang sangat dibutuhkan terutama bidang sains dan teknologi. Namun, pengetahuan mengenai mikroskop elektron khususnya SEM dan TEM masih sangat jarang diketahui oleh khalayak banyak. Pembahasan mikroskop elektron dalam makalah ini masih belum lengkap dan masih terdapat banyak kekurangan terutama pada bagian aplikasi mikroskop elektron yang telah banyak diteliti oleh para peneliti, oleh karena itu masih perlu mengkaji mikroskop elektron melalui jurnal-jurnal penelitian terkait mikroskop elektron (SEM dan TEM).

DAFTAR PUSTAKA
Colmenares, H. C. 2013. Fast transmission electron microscope (tem) technique for observing isolated mitochondria of soybean (Glycine max (l.) Merr.) In about six hours. Adv Pharmacoepidem Drug Safety. Vol. 2: 136.

Dahiya and Yadav., 2014. Scanning Electron Microscopic Characterization and Elemental Analysis of Hair: A Tool in Identification of Felidae Animals/ Journal Forensic Research, 4 (1) : 1-6. 

Eleftheriou E. P., Ioannis D. S., Adamakis, Emmanuel P. Dan Maria F. 2015. Chromium-Induced Ultrastructural Changes and Oxidative Stress in Roots of Arabidopsis thaliana. Int. J. Mol. Sci. Vol 16 : 15852 – 15871.

Irianto K. 2013. Mikrobiologi Medis. Alfabeta. Bandung.

Shipali, and Singh Harkanwal., 2014. Scanning Electron Microscopy (SEM) Studies to Explore New Taxonomic Features on the Egg of Anopheles (cellia) Annularis van der wulp/ International Journal of Multidisciplinary Research and Development, 1(6): 1-3.