Mengapa Sampel Scanning Electron Microscope (SEM) perlu Dilapisi Emas? Berikut Jawabannya

Scanning Electron Microscope (SEM) telah menjadi alat vital dalam dunia ilmu pengetahuan dan teknologi modern, memungkinkan peneliti untuk memeriksa struktur sampel dengan resolusi tinggi dengan skala nanometer. Namun, penggunaan SEM sering kali menyertakan langkah tambahan, seperti pelapisan sampel dengan emas untuk mengatasi tantangan teknis tertentu yang dapat memengaruhi hasil pengamatan. Dalam artikel ini, kita akan membahas mengenai pentingnya penyemprotan emas pada sampel SEM, teknik yang terlibat, dan ketebalannya yang optimal.

Baca juga: √ Scanning Electron Microscope: Pengertian, Prinsip, & Aplikasi (warstek.com)

Manfaat Pelapisan Emas pada Sampel SEM:

1. Konduktivitas Listrik: Bahan-bahan non-konduktif, seperti bahan organik atau polimer, cenderung menghalangi aliran elektron di dalam SEM. Dengan menyemprotkan sampel dengan lapisan emas, konduktivitas listrik meningkat, memungkinkan aliran elektron yang lebih baik dan pengurangan efek charging. Inilah penyebab mengapa pada sampel kayu yang hendak diuji SEM, perlu dilakukan pelapisan emas.
2. Peningkatan Resolusi: Pelapisan emas dapat membantu meningkatkan resolusi gambar, terutama pada sampel yang memiliki permukaan kasar atau struktur yang kompleks. Lapisan emas dapat membantu menyoroti detail halus dan memungkinkan pengamatan yang lebih akurat.
3. Pencegahan Kerusakan: Proses pengujian SEM, terutama saat menggunakan energi tinggi, dapat menyebabkan kerusakan pada sampel, seperti ablasio atau penghapusan lapisan tipis. Pelapisan emas dapat bertindak sebagai lapisan perlindungan, mengurangi risiko kerusakan yang disebabkan oleh radiasi elektron.

Teknik Penyemprotan Emas:

Proses penyemprotan emas pada sampel untuk SEM melibatkan beberapa langkah yang terkoordinasi dengan cermat:

1. Persiapan Sampel: Sampel harus dipersiapkan dengan hati-hati, termasuk pembersihan dan pengeringan, untuk memastikan hasil yang optimal dari proses pelapisan.
2. Deposisi Emas: Emas seringkali dideposisikan pada sampel menggunakan teknik penyemprotan atau sputtering. Penyemprotan emas memungkinkan distribusi yang merata dan kontrol ketebalan yang lebih baik.
3. Kontrol Ketebalan: Ketebalan lapisan emas harus dikendalikan dengan cermat sesuai dengan kebutuhan aplikasi dan jenis sampel yang diamati. Biasanya, ketebalan lapisan emas berkisar antara beberapa nanometer hingga beberapa ratus nanometer.
4. Optimasi Proses: Parameter seperti tekanan, suhu, dan laju penyemprotan harus dioptimalkan untuk mencapai hasil yang diinginkan tanpa merusak sampel.

Metode Pelapisan Emas pada Sampel SEM

Ada beberapa teknik yang umum digunakan untuk melakukan deposisi emas pada sampel untuk pengamatan SEM. Berikut adalah penjelasan lebih lanjut mengenai beberapa teknik deposisi emas yang sering digunakan:

1. Penyemprotan (Sputtering) Emas:

• Prinsip: Penyemprotan emas melibatkan penggunaan energi tinggi untuk melelehkan dan mengionkan atom-atom emas. Atom-atom emas yang diionkan kemudian diarahkan ke arah sampel dengan bantuan medan listrik atau magnetik.
• Keuntungan: Proses penyemprotan memungkinkan deposisi yang merata dan kontrol yang baik terhadap ketebalan lapisan emas.
• Penggunaan: Metode ini adalah teknik yang paling umum digunakan dalam deposisi emas untuk SEM.

2. Penyemprotan Thermal (Thermal Evaporation):

• Prinsip: Emas dilelehkan menggunakan pemanasan hingga mencapai suhu yang tinggi di dalam vakum. Uap emas yang dihasilkan kemudian mengendap pada permukaan sampel yang telah didinginkan.
• Keuntungan: Proses ini relatif sederhana dan dapat menghasilkan lapisan emas dengan ketebalan yang cukup baik.
• Keterbatasan: Distribusi ketebalan lapisan emas mungkin tidak merata, terutama pada sampel yang memiliki permukaan yang kompleks.

3. Deposisi PVD (Physical Vapor Deposition):

• Prinsip: Emas dilelehkan menggunakan pemanasan hingga mencapai suhu yang tinggi di dalam vakum. Uap emas yang dihasilkan kemudian menumpuk pada sampel untuk membentuk lapisan.
• Keuntungan: Proses ini memungkinkan pengendalian yang baik terhadap ketebalan lapisan dan dapat digunakan untuk lapisan yang sangat tipis.
• Keterbatasan: Peralatan yang digunakan untuk deposisi PVD seringkali mahal dan membutuhkan pengaturan yang kompleks.

4. Deposisi Elektroplating:

• Prinsip: Emas dideposisikan pada permukaan sampel dengan menggunakan arus listrik untuk mereduksi ion-ion emas dari larutan elektrolit.
• Keuntungan: Teknik ini relatif murah dan dapat menghasilkan lapisan emas dengan ketebalan yang dapat diatur.
• Keterbatasan: Tidak cocok untuk semua jenis sampel, dan kontrol ketebalan lapisan mungkin tidak sebaik teknik lainnya.

5. Deposisi ALD (Atomic Layer Deposition):

• Prinsip: Proses ini melibatkan penambahan lapisan atom demi atom secara bertahap, dengan bergantian antara prekursor emas dan reagen.
• Keuntungan: Dapat menghasilkan lapisan emas dengan ketebalan yang sangat baik dan kontrol yang tinggi.
• Keterbatasan: Proses ini membutuhkan peralatan yang canggih dan memerlukan waktu yang lebih lama dibandingkan dengan teknik lainnya.

6. Penyemprotan Emas (Gold Spraying):

Prinsip:

• Proses penyemprotan emas melibatkan penggunaan semprotan atau semprotan aerosol yang berisi larutan emas.
• Sampel yang akan dilapisi emas ditempatkan di dalam ruang semprot, dan larutan emas disemprotkan secara merata ke permukaan sampel.

Langkah-langkah Proses:

1. Persiapan Sampel: Persiapan sampel untuk pelapisan emas masih sangat penting dalam teknik penyemprotan. Sampel harus dibersihkan dengan hati-hati dan dikeringkan untuk menghindari adanya kontaminan yang dapat memengaruhi hasil pelapisan.
2. Semprotan Emas: Larutan emas disemprotkan ke permukaan sampel menggunakan semprotan atau semprotan aerosol.
   • Larutan emas biasanya terdiri dari partikel emas yang diencerkan dalam pelarut yang cocok.
   • Semprotan emas harus dilakukan secara merata dan dalam jumlah yang cukup untuk melapisi seluruh permukaan sampel dengan lapisan emas yang homogen.
3. Pengeringan dan Penyelesaian: Setelah semprotan emas selesai, sampel harus dikeringkan dengan baik untuk menghilangkan pelarut yang tersisa.
   • Pengeringan biasanya dilakukan dengan menganginkan sampel atau menggunakan alat pengering seperti aliran udara dengan kecepatan rendah.
4. Evaluasi Hasil: Setelah pengeringan selesai, sampel diamati untuk memastikan bahwa lapisan emas telah terbentuk secara merata dan sesuai dengan kebutuhan pengamatan SEM.

Keuntungan Penyemprotan Emas:

• Kemudahan Pelaksanaan: Teknik penyemprotan emas cenderung lebih mudah dilakukan daripada teknik sputtering karena membutuhkan peralatan yang lebih sederhana.
• Biaya Rendah: Proses ini umumnya lebih murah karena tidak memerlukan peralatan vakum yang rumit seperti pada penyemprotan sputtering.
• Waktu yang Lebih Singkat: Proses penyemprotan emas biasanya lebih cepat dan dapat diselesaikan dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan penyemprotan sputtering.

Namun, perlu dicatat bahwa penyemprotan emas mungkin kurang efektif dalam mencapai ketebalan lapisan yang konsisten dan kontrol yang presisi dibandingkan dengan penyemprotan menggunakan teknik sputtering. Meskipun demikian, teknik spraying tetap dapat digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan pelapisan emas dengan ketebalan yang lebih rendah dan membutuhkan biaya yang lebih rendah serta proses yang lebih sederhana.

Setiap teknik deposisi emas memiliki kelebihan dan keterbatasan tersendiri, dan pemilihan teknik yang sesuai tergantung pada kebutuhan spesifik dari sampel dan aplikasi SEM yang akan dilakukan. Dengan pemahaman yang baik tentang teknik-teknik ini, peneliti dapat memilih pendekatan yang paling sesuai untuk memperoleh hasil yang optimal dalam pengamatan SEM mereka.

Ketebalan Optimal Lapisan Emas

Ketebalan lapisan emas yang optimal dapat bervariasi tergantung pada jenis sampel dan tujuan pengamatan. Secara umum, ketebalan lapisan emas yang direkomendasikan berkisar antara 5 hingga 20 nanometer untuk kebanyakan aplikasi SEM. Namun, untuk sampel yang membutuhkan konduktivitas listrik yang lebih tinggi atau resolusi yang lebih baik, ketebalan lapisan dapat disesuaikan sesuai kebutuhan.

Dengan memahami pentingnya pelapisan emas pada sampel SEM, teknik penyemprotan yang terlibat, dan ketebalan yang optimal, peneliti dapat memastikan bahwa pengamatan SEM mereka memberikan hasil yang akurat dan dapat diandalkan. Langkah tambahan ini memainkan peran krusial dalam memperluas kemampuan dan aplikasi dari teknologi SEM dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi.

Pelapisan Emas untuk Sekali Penggunaan atau Bisa Berulang-ulang?

Pelapisan emas pada sampel untuk pengujian SEM dapat dilakukan baik untuk satu kali pengujian maupun untuk penggunaan berulang. Pemilihan apakah pelapisan tersebut dilakukan sekali atau berkali-kali tergantung pada beberapa faktor, termasuk jenis sampel, kondisi pengujian, dan kebutuhan aplikasi. Berikut adalah beberapa pertimbangan:

Pelapisan untuk Satu Kali Pengujian:

1. Kebutuhan Spesifik: Jika pengujian SEM hanya dilakukan sekali untuk sampel tertentu dan tidak ada pengujian lanjutan yang diperlukan, maka pelapisan emas dapat dilakukan sekali saja sebelum pengujian.
2. Efisiensi Biaya: Jika sampel hanya akan dianalisis sekali dan tidak ada pengujian lanjutan yang direncanakan, pelapisan emas untuk satu kali pengujian dapat menjadi pilihan yang lebih efisien secara biaya daripada melakukan pelapisan berkali-kali.

Pelapisan untuk Penggunaan Berkali-kali:

1. Pengujian Berulang: Jika sampel akan digunakan untuk pengujian SEM yang berulang atau jika ada kemungkinan adanya pengujian tambahan di masa depan, pelapisan emas dapat dilakukan untuk penggunaan yang lebih lanjut.
2. Preservasi Sampel: Pelapisan emas dapat bertindak sebagai lapisan perlindungan untuk sampel, terutama jika sampel rentan terhadap kerusakan atau degradasi selama manipulasi atau pengujian. Dengan melakukan pelapisan berkali-kali, lapisan emas dapat dipertahankan atau diperbaharui untuk menjaga kondisi sampel.
3. Konsistensi Hasil: Pelapisan emas yang dilakukan secara berkala dapat membantu menjaga kualitas dan konsistensi hasil pengujian SEM dari waktu ke waktu, terutama jika sampel rentan terhadap kerusakan atau pengaruh lingkungan.

Referensi

1. “Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis“ oleh Joseph I. Goldstein, Dale E. Newbury, David C. Joy, Charles E. Lyman, Patrick Echlin, Eric Lifshin, Linda Sawyer, and John R. Michael.Buku ini adalah salah satu buku teks standar di bidang SEM dan mikroanalisis sinar-X. Memberikan pandangan komprehensif tentang teknik penggunaan SEM dan analisis sinar-X bersama dengan studi kasus dan aplikasi praktis.
2. “Introduction to Scanning Electron Microscopy” oleh Konstantin M. Ignatyev.Buku ini memberikan pengantar yang baik untuk prinsip dasar dan aplikasi SEM. Merupakan sumber yang baik untuk mereka yang baru memulai di bidang ini.
3. “Scanning Electron Microscopy for the Life Sciences” oleh Heide Schatten.Fokus buku ini terutama pada penggunaan SEM di bidang biologi dan ilmu kesehatan. Memberikan wawasan yang mendalam tentang cara SEM dapat digunakan dalam studi struktur sel dan mikroorganisme.
4. “Principles and Applications of Electron Microscopy” oleh Jane Hamilton and Agnes Kane.Meskipun tidak hanya tentang SEM, buku ini memberikan pemahaman yang kokoh tentang dasar-dasar mikroskopi elektron dan mencakup berbagai teknik termasuk SEM.
5. “Scanning Electron Microscopy of Cerebellar Cortex” oleh Orly Reiner dan Ari Elson.Buku ini lebih bersifat spesifik, membahas penggunaan SEM dalam penelitian neurosains, dengan fokus khusus pada korteks serebelum.
6. “Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy of Matrices for Biomedical Applications” oleh Alina Maria Holban dan Alexandru Mihai Grumezescu.Buku ini membahas penggunaan SEM dan TEM dalam konteks aplikasi biomedis dan memberikan wawasan tentang pengembangan material untuk aplikasi kesehatan.