Scanning Electron Microscope, sesuai dengan namanya SEM merupakan salah satu jenis mikroskop yang memanfaatkan electron beam (berkas electron) berkecepatan tinggi sebagai sumber energinya untuk menghasilkan image. Resolusi image yang didapatkan dari SEM akan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan mikroskop cahaya, dimana resolusinya bisa mencapai skala nano. Ketika primary electron beam berinteraksi dengan sampel, maka akan menghasilkan berbagai macam sinyal yang berbeda, dimana masing-masing sinyal ini membawa informasi yang berguna mengenai sampel. Pada scanning electron microscope – SEM ada dua jenis elektron utama yang akan terdeteksi oleh detektor yaitu secondary electron (SE) dan backscattered electron (BSE). Sebelum melakukan pengujian menggunakan SEM, ada baiknya anda mengetahui perbedaan hasil output keduanya, sehingga anda bisa mendapatkan informasi yang sesuai dengan kebutuhan penelitian anda.
Secondary electron (SE) muncul karena interaksi inelastic antara primary electron beam dan sampel. SE memiliki energy yang lebih rendah jika dibandingkan dengan backscattered electron (BSE), biasanya secondary electron (SE) memiliki energi kurang dari 50 eV. Karena energinya yang rendah, SE berasal dari permukaan sampel sehingga membuatnya berguna untuk memberikan informasi mengenai surface morphology dan topografi dengan resolusi yang baik seperti yang bisa anda amati pada Figure 2 (a).
Sedangkan, backscattered electron (BSE)atau juga dikenal ‘elektron hamburan balik’muncul karena interaksi elastic antara primary electron beam dan sampel. BSE merupakan elektron berenergi tinggi yang dipancarkan kembali dari sampel karena hamburan elastic oleh atom. Backscattered electron ini berasal dari daerah sampel yang lebih dalam, seperti yang bisa anda lihat pada Figure 1. BSE image akan menunjukkan sensitivitas tinggi terhadap nomor atom dari unsur penyusun sampel yang akan ditunjukkan sebagai atomic number contrast. Untuk lebih jelasnya, jika anda menemukan dalam image BSE terdapat sebagian area dengan warna yang lebih terang dibandingkan area yang lain, seperti yang dapat anda amati pada Figure 2 (b), maka berarti area tersebut tersusun dari unsur yang memiliki nomor atom lebih tinggi dibandingkan dengan area yang lain. Dengan kata lain, area terang tersebut tersusun dari material konduktif. Sebaliknya, apabila area yang anda lihat semakin gelap, artinya area tersebut tersusun dari unsur-unsur dengan nomor atom yang lebih rendah dari area di bagian lainnya. Disamping itu, penggunaan backscattered electron (BSE) mampu untuk membedakaan beberapa phase yang ada didalam sampel berdasarkan nomor atomnya.
Namun, scanning electron microscope (SEM) generasi terbaru seperti standfloor CX-200Plus hingga benchtop COXEM EM-30 N dan EM-30 Plus sekarang telah disertai dengan fitur terbaru yaitu signal mixing mode. Fitur ini akan menggabungkan SE dan BSE image sehingga mampu memberikan single-view access untuk melihat topografi sekaligus chemical composition dari sampel, Hal ini akan membantu anda untuk mendapatkan informasi dari sampel anda lebih detail, seperti yang dapat anda lihat pada Figure 3 dibawah ini.
Sinyal lain yang dihasilkan oleh interaksi primary electron beam dengan sampel adalah Characteristic X-Rays. Untuk mengetahui bagaimana sinar-X karakteristik dihasilkan, anda dapat melihat proses nya seperti yang ditampilkan pada Figure 4, dimana ketika primary electron beam datang dan memumbuk elektron di kulit K sampel maka elektron tersebut akan terpental, sehingga tercipta hole. Kemudian, posisi yang kosong (hole) akan di isi oleh elektron lain dari kulit energi yang lebih tinggi, ketika elektron dari kulit L mengisi kekosongan di kulit K, maka elektron tersebut akan mengemisikan sebagian energinya yang kemudian disebut sebagai characteristic X-Rays. Selanjutnya sinyal ini akan di deteksi oleh detektor EDS.
Penggunaan Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy – EDS Bersama dengan SEM COXEMakan menghasilkan lebih banyak informasi jika dibandingan dengan penggunaan SEM saja. Dengan menggunakan EDS, anda akan mendapatkan informasi lebih detail mengenai chemical composition dari sampel, termasuk mengetahui unsur apa saja yang ada dalam sampel anda, distribusi, dan konsentrasinya (wt% maupun at%), serta elemental maps.
Untuk kebutuhan penelitian yang lebih advance, SEM dapat dilengkapi dengan Electron Backscatter Diffraction (EBSD) detektor sehingga mampu memberikan informasi kristalografi tentang microstructure dari sampel. Dalam EBSD, primary electron beam berinteraksi dengan sampel kristal yang di tilting (dimiringkan), kemudian elektron akan terdifraksi dan membentuk pattern yang kemudian dapat dideteksi oleh fluorescent screen. Pola difraksi merupakan karakteristik dari struktur kristal dan orientasi kristal dalam sampel. Oleh karena itu, pola difraksi yang didapatkan dapat diolah, sehingga dapat digunakan untuk menentukan orientasi kristal, dan mampu membedakan phase yang ada dalam sampel, serta mengkarakterisasi grain boundaries. Pada Figure 5. dapat lihat penampakan dari detektor EBSD dan pattern yang dihasilkan dari menggunakan EBSD.
Nah, dari paparan diatas sekarang anda sudah mendapatkan gambaran mengenai apa itu scanning electron microscope, dan apa saja informasi yang bisa didapatkan dari SEM, serta fitur dan detektor apa saja yang anda butuhkan dan harus ada dalam konfigurasi SEM yang ingin anda miliki guna untuk menunjang penelitian anda.
Untuk informasi lebih detail mengenai SEM dan aplikasinya baik dalam bidang life science maupun material science akan kita bahas pada artikel selanjutnya.
