by

Perbedaan 5 Jenis Mikroskop dan Kegunaannya

Seperti banyak perangkat teknologi lainnya, mikroskop memiliki sejarah yang sangat panjang. Mikroskop paling awal berisi kaca pembesar sederhana dengan daya rendah (hingga 10 kali). Mikroskop ini biasanya digunakan untuk mengamati serangga kecil seperti kutu. Versi awal mikroskop optik dikembangkan pada akhir abad ke-15. Meskipun penemunya tidak diketahui, beberapa klaim telah dibuat selama bertahun-tahun. Penggunaan mikroskop untuk mempelajari jaringan organik baru muncul pada tahun 1644.

Saat ini, kita memiliki mikroskop yang dapat memberikan tingkat resolusi 50 pikometer dengan perbesaran hingga 50 juta kali, yang cukup untuk mengamati struktur ultrastruktur berbagai spesimen anorganik dan biologis. Mikroskop modern dapat dikategorikan dengan cara yang berbeda. Salah satu cara untuk mengelompokkan mereka adalah cara mereka berinteraksi dengan sampel untuk membuat gambar. Berdasarkan faktor yang sama, berikut adalah daftar 5 jenis mikroskop utama dan kegunaannya.

1. Mikroskop Optik

Mikroskop optik adalah mikroskop paling umum yang menggunakan cahaya untuk melewati sampel untuk menghasilkan gambar. Mereka dapat memiliki desain yang sangat sederhana, meskipun mikroskop optik kompleks bertujuan untuk meningkatkan resolusi dan kontras sampel.

Mikroskop optik dapat dibagi lagi menjadi dua jenis: mikroskop sederhana dan mikroskop majemuk. Mikroskop sederhana menggunakan satu lensa (seperti kaca pembesar) untuk pembesaran, sedangkan mikroskop majemuk menggunakan beberapa lensa untuk meningkatkan pembesaran sampel. Mereka seringkali dilengkapi dengan kamera digital sehingga sampel dapat diamati melalui komputer.

Hal ini memungkinkan analisis mendalam dari gambar mikroskopis. Mikroskop optik dapat memberikan perbesaran hingga 1250 kali dengan batas resolusi teoritis 0,250 mikrometer. Namun, pengembangan mikroskop super fluoresensi super dalam dekade terakhir telah membawa mikroskop optik ke dalam dimensi nano.

Perbedaan 5 Jenis Mikroskop dan Kegunaannya
Mikroskop majemuk

Varian Mikroskop Optik

A) Mikroskop stereo: dirancang untuk mengamati sampel dalam 3D pada perbesaran rendah.

B) Mikroskop perbandingan: digunakan untuk memeriksa spesimen berdampingan.

C) Mikroskop polarisasi: digunakan dalam mineralogi optik dan petrologi untuk mengidentifikasi mineral dan batuan pada bagian yang tipis.

D) Mikroskop dua foton: memungkinkan pencitraan jaringan hidup hingga kedalaman 1 mm.

E) Mikroskop terbalik: mempelajari sampel dari bawah; umumnya digunakan untuk metalografi dan kultur sel dalam cairan.

F) Mikroskop Epifluoresensi: dikembangkan untuk menganalisis sampel yang mencakup fluorofor.

Aplikasi

Mikroskop optik dasar sering ditemukan di ruang kelas dan di rumah. Yang kompleks banyak digunakan dalam penelitian farmasi, mikrobiologi, mikroelektronika, nanofisika, dan mineralogi.

Mereka sering digunakan untuk memeriksa jaringan untuk mempelajari manifestasi penyakit. Dalam pengobatan klinis, pemeriksaan biopsi atau spesimen bedah mengacu pada histopatologi.

2. Mikroskop Elektron

Mikroskop elektron menggunakan berkas elektron yang dipercepat untuk menghasilkan gambar sampel. Sama seperti mikroskop optik yang menggunakan lensa kaca, mikroskop elektron menggunakan medan magnet untuk menghasilkan sistem lensa optik-elektron.

Karena panjang gelombang elektron bisa jauh lebih pendek daripada panjang gelombang foton, mikroskop elektron memiliki daya pisah dan pembesaran yang lebih tinggi daripada mikroskop optik konvensional. Mereka dapat mengungkapkan struktur objek berukuran pikometer.

Mikroskop elektron pertama  yang melebihi resolusi yang dicapai dengan mikroskop optik dikembangkan oleh fisikawan Jerman Ernst Ruska pada tahun 1933. Sejak itu, banyak perbaikan telah dilakukan untuk lebih meningkatkan perbesaran dan resolusi mikroskop.
 
Mikroskop elektron modern mampu memperbesar sampel hingga 2.000.000 kali. Namun, mereka masih mengandalkan prototipe Ruska (dikembangkan pada 1931) dan kaitannya antara resolusi dan panjang gelombang.
 
Mikroskop elektron memang memiliki beberapa keterbatasan: mahal untuk dibuat, dirawat, dan harus ditempatkan di lingkungan yang stabil seperti sistem penghilang medan magnet. Selain itu, objek harus dilihat dalam ruang hampa.
Perbedaan 5 Jenis Mikroskop dan Kegunaannya
Mikroskop elektron transmisi modern

Dua Jenis Utama Mikroskop Elektron

1. Mikroskop elektron transmisi

Digunakan untuk mengamati spesimen tipis yang dilalui elektron untuk menghasilkan gambar proyeksi. Ia dapat menangkap detail halus sekecil satu kolom atom. Dalam hal ini, spesimen biasanya merupakan bagian yang sangat tipis (<100 nanometer), dan gambar dihasilkan dari interaksi sampel dengan elektron saat berkas dilewatkan melalui spesimen. Korektor perangkat keras modern dapat membantu mikroskop ini mencapai resolusi tinggi 50 pikometer dengan perbesaran di atas 50.000.000 kali.

2. Mikroskop elektron scanner

Menghasilkan gambar spesimen dengan memindai permukaannya dengan berkas elektron yang terfokus. Elektron berinteraksi dengan atom dalam spesimen dan menghasilkan sinyal yang berisi data tentang komposisi sampel dan topografi permukaan.

Karena jenis mikroskop ini hanya menggambarkan permukaan (bukan interior) spesimen, maka menghasilkan resolusi gambar yang rendah dibandingkan dengan mikroskop elektron transmisi. Namun, ini dapat menghasilkan gambar 3D permukaan sampel dengan kualitas yang baik. Hal-hal yang dapat kita amati dengan mikroskop elektron scaner mencakup elemen di kepala peniti, sel rambut telinga bagian dalam manusia, dan permukaan mata lalat.

Aplikasi
Mikroskop elektron banyak digunakan untuk memeriksa ultrastruktur berbagai spesimen anorganik dan biologis, seperti logam, kristal, sampel biopsi, molekul besar, sel, dan mikroorganisme. Mikroskop elektron modern dilengkapi dengan kamera digital khusus dan pegangan bingkai untuk merekam struktur sampel dan menghasilkan mikrograf elektron. Mereka sering digunakan untuk keperluan industri (untuk membantu dalam proses pembuatan) dan dalam ilmu forensik (untuk memberikan bukti kejahatan dan tujuan hukum).

3. Mikroskop Probe Scanner

Mikroskopi probe pemindaian ditemukan pada tahun 1981 ke permukaan sampel gambar di tingkat atom. Ini menggunakan probe fisik untuk memindai sampel dan membentuk gambar yang sangat diperbesar. Berdasarkan tujuan penelitian, berbagai metode digunakan dalam pemindaian mikroskop probe. Misalnya, instrumen dapat disetel ke ‘mode penyadapan’ di mana kantilever berosilasi sehingga ujungnya sesekali menyentuh permukaan sampel. Ini sebagian besar digunakan untuk memeriksa sampel yang memiliki permukaan lunak.

Dalam metode lain, mikroskop dapat diatur ke ‘mode kontak’ di mana gaya konstan diterapkan antara ujung kantilever dan permukaan sampel. Mode ini menghasilkan gambar permukaan dengan cepat. Tidak seperti teknik mikroskop elektron, sampel tidak perlu ditempatkan di lingkungan vakum tertentu. Sebaliknya, mereka dapat dicitrakan di udara pada tekanan dan suhu kamar atau di dalam bejana reaksi cair. Namun, mereka seringkali tidak berguna untuk menganalisis antarmuka cair-cair atau padat-padat.

Perbedaan 5 Jenis Mikroskop dan Kegunaannya
Mikroskop probe scanner modern

Jenis Umum dari Mikroskop Probe Scanner

A) Mikroskop gaya atom: memiliki resolusi pada urutan pecahan nanometer. Dengan demikian ia dapat mencitrakan hampir semua jenis permukaan, termasuk kaca, polimer, dan sampel biologis.

B) Mikroskopi optik pemindaian medan dekat: dapat mencapai kinerja resolusi spasial di luar batas difraksi klasik. Ini dapat digunakan untuk mempelajari semua sampel konduktif, non-konduktif, dan transparan.

C) Scanning tunneling microscopes: dapat mencapai resolusi lateral 0,1 nm dan resolusi kedalaman 0,01 nm. Sampel dapat dicitrakan dalam lingkungan yang ekstrim, pada suhu yang berkisar dari mendekati nol mutlak hingga lebih dari 1000 ° C.

Selain itu, mikroskop penerowongan pemindaian adalah mikroskop pertama yang menggunakan konsep kuantum, yang membuka jalan bagi pengembangan mikroskop keterikatan kuantum dan mikroskop fotoionisasi.

Aplikasi

Mikroskop probe scanner digunakan dalam berbagai disiplin ilmu ilmu alam, termasuk kedokteran, sel, dan biologi molekuler, fisika keadaan padat, kimia polimer, serta sains dan teknologi semikonduktor. Dalam biologi molekuler, misalnya, teknik mikroskop ini digunakan untuk menganalisis struktur dan sifat mekanik kompleks dan kumpulan protein. Dalam biologi seluler, digunakan untuk menentukan interaksi antara sel tertentu dan membedakan sel normal dan sel kanker berdasarkan kekerasan sel. Dalam fisika keadaan padat, ini digunakan untuk mempelajari interaksi antara atom terdekat, dan perubahan susunan atom melalui manipulasi atom.

4. Mikroskop Akustik Scanner

Mikroskop akustik scanner mengukur variasi dalam impedansi akustik menggunakan gelombang suara. Ini sebagian besar digunakan untuk evaluasi non-destruktif, analisis kegagalan, dan mengidentifikasi cacat pada sub-permukaan material, termasuk yang ditemukan di sirkuit terintegrasi.

Jenis mikroskop ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1974 di Laboratorium Gelombang Mikro Universitas Stanford. Sejak itu, banyak perbaikan telah dilakukan untuk meningkatkan akurasi dan resolusinya. Mikroskop secara langsung memfokuskan suara dari transduser pada titik kecil pada sampel.

Suara yang mengenai objek diserap atau tersebar ke berbagai sudut. Pulsa yang tersebar ini, bergerak ke arah tertentu, memberikan informasi yang berguna tentang sampel.

Resolusi gambar sampel dibatasi oleh lebar pancaran suara (tergantung pada frekuensi suara) atau resolusi pemindaian fisik. Tidak seperti mikroskop optik konvensional yang memungkinkan kita mengamati permukaan spesimen, mikroskop akustik berfokus pada titik tertentu dan memperoleh gambar dari lapisan yang lebih dalam. Selain itu, mereka memberikan hasil yang lebih akurat dan peningkatan data sambil menjaga integritas sampel.

Perbedaan 5 Jenis Mikroskop dan Kegunaannya
Mikroskop akustik Scanner Sonix HS 1000

Aplikasi

Banyak perusahaan menggunakan jenis mikroskop ini di laboratorium analitik untuk menentukan kualitas komponen elektronik mereka. Produsen juga menggunakannya untuk pengendalian kualitas, kualifikasi vendor, uji keandalan produk, serta penelitian dan pengembangan.

Dalam biologi, mikroskop ini memberikan data yang berguna tentang kekuatan fisik yang menahan struktur dalam bentuk tertentu, seperti elastisitas sel dan jaringan. Ini sangat berguna dalam memeriksa proses motilitas sel (kemampuan organisme untuk bergerak secara mandiri menggunakan energi metabolik).

5. Mikroskop Sinar-X

Mikroskop sinar-X menghasilkan gambar objek yang diperbesar menggunakan radiasi elektromagnetik dalam sinar lembut. Mereka mampu memberikan gambar tomografi terkomputasi 3D dari sampel yang relatif besar dengan resolusi tinggi.

Mikroskop ini menggunakan detektor perangkat dengan pasangan muatan untuk mengidentifikasi sinar-X yang melewati sampel. Karena sinar-X dengan mudah menembus materi, jenis mikroskop ini dapat menggambarkan bagian dalam spesimen buram untuk cahaya tampak.

Mikroskop sinar-X modern memungkinkan kita mengamati berbagai sampel, termasuk yang memiliki kontras serapan rendah dan bahan yang lebih padat seperti komposit keramik. Untuk mencapai ini, mikroskop mengubah panjang gelombang sinar-X, yang meningkatkan kontras atau penetrasi.

Resolusi ini terletak di antara mikroskop optik dan mikroskop elektron. Tidak seperti mikroskop elektron tradisional, mikroskop sinar-X dapat menggambarkan materi biologis yang tebal dalam keadaan aslinya.

Perbedaan 5 Jenis Mikroskop dan Kegunaannya
Mikroskop Sinar-X ZEISS Xradia 510 Versa

Aplikasi

Mikroskopi sinar-X terbukti sangat bermanfaat dalam bidang ilmu kedokteran dan material. Mikroskop ini telah digunakan untuk menganalisis struktur jaringan yang berbeda dan sampel biopsi.  Di bidang ilmu material, mikroskop sinar-X dapat menentukan struktur kristal hingga penempatan atom individu di dalam molekulnya. Ini juga menyediakan teknik non-destruktif, non-invasif untuk menemukan cacat dalam tiga dimensi.

Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *