Sunday 2 June 2013

Membuat Film dengan ESEM: Environmental Scanning Electron Microscope

Pembuatan film dengan mikroskop ESEM

Dengan melakukan penambahan peralatan video maka pengamat dapat melakukan pengamatan dengan mikroskop elektron secara terus menerus pada obyek yang hidup. Sebuah perusahaan film dari Perancis bahkan berhasil merekam kehidupan makhluk kecil dan memfilmkannya secara nyata.

Dari beberapa film yang dibuat, film berjudul Cannibal Mites memenangkan beberapa penghargaan di antaranya Edutainment Award (Jepang 1999), Best Scientific Photography Award (Perancis 1999), dan Grand Prix Best Popular and Informative Scientific Film (Perancis 1999).



Film ini ditayangkan juga di stasiun televisi Zweites Deutsches Fernsehen Jerman, Discovery Channel di AS dan Britania Raya. Kini perusahaan yang sama tengah menggarap film seri berjudul "Fly Wars" yang rata-rata memakai sekitar lima menit pengambilan gambar dengan ESEM Pada film tersebut dapat dilihat dengan detail setiap lembar bulu yang dimiliki lalat dalam pertempurannya.

Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM) ini merupakan pengembangan dari SEM, yang dikembangkan guna mengatasi obyek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai obyek TEM maupun SEM.

Obyek yang tidak memenuhi syarat seperti ini biasanya adalah spesimen alami yang ingin diamati secara detil tanpa merusak atau menambah perlakuan yang tidak perlu terhadap obyek, yang apabila menggunakat alat SEM konvensional perlu ditambahkan beberapa trik yang memungkinkan hal tersebut bisa terlaksana.

IPTEK ESEM

Teknologi ESEM ini dirintis oleh Gerasimos D. Danilatos, seorang kelahiran Yunani yang bermigrasi ke Australia pada akhir tahun 1972 dan memperoleh gelar Ph.D. dari Universitas New South Wales (UNSW) pada tahun 1977 dengan judul disertasi Dynamic Mechanical Properties of Keratin Fibres .

Dr. Danilatos dikenal sebagai pionir dari teknologi ESEM, yang merupakan suatu inovasi besar bagi dunia mikroskop elektron serta merupakan kemajuan fundamental dari ilmu mikroskopi.

Deengan teknologi ESEM ini dimungkinkan bagi seorang peneliti untuk meneliti sebuah objek yang berada pada lingkungan yang menyerupai gas yang betekanan rendah (low-pressure gaseous environments) misalnya pada 10-50 Torr serta tingkat humiditas diatas 100%. Dalam arti kata lain ESEM ini memungkinkan dilakukannya penelitian obyek baik dalam keadaan kering maupun basah.

Sebuah perusahaan di Boston yaitu Electro Scan Corporation pada tahun 1988 (perusahaan ini diambil alih oleh Philips pada tahun 1996- sekarang bernama FEI Company) telah menemukan suatu cara guna menangkap elektron dari obyek untuk mendapatkan gambar dan memproduksi muatan positif dengan cara mendesain sebuah detektor yang dapat menangkap elektron dari suatu obyek dalam suasana tidak vakum sekaligus menjadi produsen ion positif yang akan dihantarkan oleh gas dalam ruang obyek ke permukaan obyek.

Beberapa jenis gas telah dicoba untuk menguji teori ini, di antaranya adalah beberapa gas ideal dan gas lain. Namun, yang memberikan hasil gambar yang terbaik hanyalah uap air. Untuk sample dengan karakteristik tertentu uap air kadang kurang memberikan hasil yang maksimum.

How It Works
An ESEM employs a scanned electron beam and electromagnetic lenses to focus and direct the beam on the specimen surface in an identical way as a conventional SEM. A very small focused electron spot (probe) is scanned in a raster form over a small specimen area. 
The beam electrons interact with the specimen surface layer and produce various signals (information) that are collected with appropriate detectors. The output of these detectors modulates, via appropriate electronics, the screen of a monitor to form an image that corresponds to the small raster and information, pixel by pixel, emanating from the specimen surface. 
Beyond these common principles, the ESEM deviates substantially from a SEM in several respects, all of which are important in the correct design and operation of the instrument. The outline below highlights these requirements and how the system works.

Applications

Some representative applications of ESEM are in the following areas:

Biology

An early application involved the examination of fresh and living plant material including a study of Leptospermum flavescens. The advantages of ESEM in studies of microorganisms and a comparison of preparation techniques have been demonstrated.

Medicine and medical

Archaeology

In conservation science, it is often necessary to preserve the specimens intact or in their natural state.

Industry
ESEM studies have been performed on fibers in the wool industry with and without particular chemical and mechanical treatments. In cement industry, it is important to examine various processes in situ in the wet and dry state.

In-situ studies

Studies in-situ can be performed with the aid of various ancillary devices. These have involved hot stages to observe processes at elevated temperatures, microinjectors of liquids and specimen extension or deformation devices.

General materials science

Biofilms can be studied without the artifacts introduced during SEM preparation, as well as dentin and detergents have been investigated since the early years of ESEM.

Sumber:

Donni Triosa
http://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_scanning_electron_microscope
http://www.danilatos.com/

Bisakah Kita Membuat Mikroskop Elektron?

Intro:

Sifat gelombang elektron yang bergerak merupakan dasar dari mikroskop elektron yg dibuat untuk pertama kali pada tahun 1931. Daya pisah setiap instrumen optis dibatasi oleh difraksi sehingga besarnya berbanding lurus dengan panjang gelombang yg dipakai untuk menyinari benda yang diselidiki. Dalam mikroskop elektron, kumparan yg berarus listrik dipakai untuk menimbulkan medan magnetik yang berlaku sebagai lensa untuk memfokuskan berkas elektron pada benda yg diselidiki dan alat ini menghasilkan bayangan yg diperbesar pada layar pendar (fluoresen) atau pelat fotografik. Perbesaran mikroskop ini dapat mencapai 1.000. 000 x.

Seorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska bersama rekannya, Bodo von Borries, menggabungkan penemuan ini [efek lensa elektromagnetis] 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).

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.

Abstract

An electron microscope (EM) is a type of microscope that uses an electron beam to illuminate a specimen and produce a magnified image.

An EM has greater resolving power than a light microscope and can reveal the structure of smaller objects because electrons have wavelengths about 100,000 times shorter than visible light photons. They can achieve better than 50 pm resolution and magnifications of up to about 10,000,000x whereas ordinary, non-confocal light microscopes are limited by diffraction to about 200 nm resolution and useful magnifications below 2000x.

The electron microscope uses electrostatic and electromagnetic lenses to control the electron beam and focus it to form an image. These electron optical lenses are analogous to the glass lenses of a light optical microscope.

Electron microscopes are used to investigate the ultrastructure of a wide range of biological and inorganic specimens including microorganisms, cells, large molecules, biopsy samples, metals, and crystals. Industrially, the electron microscope is often used for quality control and failure analysis. Modern electron microscopes produce electron micrographs, using specialized digital cameras or frame grabbers to capture the image.

Sejarah:

The first electromagnetic lens was developed in 1926 by Hans Busch (de).


According to Dennis Gabor, the physicist Leó Szilárd tried in 1928 to convince Busch to build an electron microscope, for which he had filed a patent.

The German physicist Ernst Ruska and the electrical engineer Max Knoll constructed the prototype electron microscope in 1931, capable of four-hundred-power magnification; the apparatus was the first demonstration of the principles of electron microscopy. Two years later, in 1933, Ruska built an electron microscope that exceeded the resolution attainable with an optical (light) microscope.

Moreover, Reinhold Rudenberg, the scientific director of Siemens-Schuckertwerke, obtained the patent for the electron microscope in May 1931.

Aplikasi:
Semiconductor and data storage
Biology and life sciences
Materials research
Industry

Meskipun banyak bidang-bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pesat dengan bantuan mikroskop transmisi elektron ini, namun adanya persyaratan bahwa obyek yang diamati harus setipis mungkin, membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan, terutama yang memiliki obyek yang tidak dapat dibuat setipis mungkin. Dalam perkembangannya masalah ini terpecahkan dengan ditemukannya sebuah alat yang disebut mikrotom. Dengan alat ini spesimen bisa disayat dengan sangat tipis.

Pembuatan preparat untuk mikroskop elektron 

Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan preparat. Prinsip penyediaan preparat untuk mikroskop elektron adalah sebagai berikut :

Melakukan fiksasi :

Bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. Fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida.   

Pembuatan sayatan : 

Bertujuan untuk memotong spesimen 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. Hasilnya, sayatan yang terbentuk lebih rapi. Sayatan yang telah terbentuk diletakkan di atas cincin berpetak untuk diamati.   

Pelapisan/Pewarnaan : 

Bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal.


Lihat Juga:

Gambar Seekor Kutu Berjalan di Atas Rambut diambil oleh Mikroskop Elektron

Baiknya laboratorium-laboratorium di Indonesia segera dilengkapi dengan Mikroskop Elektron buatan dalam negeri.

Bisakah Industri IPTEKS dalam negeri membuat Mikroskop Elektron?


Sumber: 

Arip Nurahman Notes
Fisika Modern 
Wikipedia
Donni Triosa

Semoga Bermanfaat

JAGM: Joint Air-to-Ground Missile

The Joint Air-to-Ground Missile (JAGM) is a U.S. military program to develop an air-to-surface missile to replace the current air-launched BGM-71 TOW, AGM-114 Hellfire and AGM-65 Maverick missiles. 




The US Army plans to buy thousands of JAGMs.


The Joint Air-to-Ground Missile (JAGM) program is a follow-on from the unsuccessful AGM-169 Joint Common Missile program that was cancelled due to budget cuts. JAGM will share basically the same objectives and technologies as JCM but will be developed over a longer time scale.

 Lihat Juga:



Sumber: 

http://www.raytheon.com/capabilities/products/jagm/
Lockheed Martin Corporation