Tugas 2 Part 1)
C. Susunan Lensa Magnetik
berdiameter 10 -20 ΞΌm. Hal ini menunjukkan bahwa FE Gun menghasilkan elektron yang berukuran lebih kecil daripada TE Gun. Oleh sebab itu FESEM menghasilkan resolusi yang lebih tinggi daripada SEM. Kelebihan lainnya dari FESEM adalah pancaran energi dari elektron FE Gun lebih kecil dari pada TE Gun, karena FE Gun tidak menggunakan pemanasan pada emitor.
Untuk memfokuskan fluks medan yang keluar dari lensa magnet, maka kumparan-kumparan tembaga ini diberi penutup (selubung) berupa lapisan besi yang tebal. Pada permukaan lingkaran dalam diberi dua lubang, dengan masing- masing ujung berbentuk runcing. Ujung-ujung lubang iki adalah tempat fluks medan magnet keluar dari kumparan dengan arah yang terfokus dan kemudian disebut sebagai pole pieces.
Gambar 2. 7 Skema Lensa Elektromagnetik
Medan magnet yang keluar dari pole pieces kemudian berinteraksi dengan elektron yang bergerak, sesuai dengan hukum lorentz:
π = βπ(πΈ + π£ x B)
|πΉ| = ππ£ π΅ sin(π, π©) 2.10 Dengan E adalah medan listrik dan B adalah medan magnet induksi. e/v adalah muatan/ kecepatan gerak dari elektron. Dengan menggunakan hukum Lorentz, maka selanjutnya berkas elektron dapat diatur arahnya hingga fokus dan menembak sampel. Dari Gambar 2.6 juga terlihat bahwa berkas elektron yang keluar dari lensa kondenser adalah nyata, terbalik dan mengalami rotasi dari orientasi berkas sebelumnya. Rotasi berkas elektron ini analog dengan bentuk bayangan yang dihasilkan oleh lensa positif pada optik. Lensa positif optik akan menghasilkan bayangan nyata dan terbalik diperbesar jika benda diletakkan pada ruang dua.
kumparan berbanding lurus dengan medan magnet induksi yang dihasilkan (πΌ~π΅). Jika kuat arus listrik diperbesar, maka medan magnet induksi yang dihasilkan akan semakin besar juga dan sebaliknya. Jika ingin menghasilkan perbesaran yang rendah maka digunakan fokus lensa yang kecil, sedangkan jika ingin menghasilkan perbesaran yang besar maka yang fokus lensa kondenser diperbesar.
2. Susunan Lensa Kondensator
SEM memerlukan berkas elektron yang baik (runcing/fokus). Jika daya lensa kondensator diperbesar, maka electron probe akan menjadi lebih tajam dengan rasio bayangan yang kecil yang menghasilkan resolusi lebih tinggi.
Sebaliknya, jika kuat lensa kondensator diperkecil, maka ketajaman electron probe akan berkurang dan menjadi lebih lebar dan resolusi menjadi lebih rendah.
Untuk memudahkan pengaturan keruncingan elektron probe yang diinginkan, maka digunakan minimal dua lensa kondensator ( lensa kondensator 1 (C1) dan lensa kondensator 2 (C2)) untuk memfokuskan berkas elektron. (Gambar 2,8).
Gambar 2. 8 Susunan dua lensa kondenser pada keadaaan overfocused, focused, dan underfocused
Gambar 2.8 menunjukkan skema berkas sinar yang terjadi pada susunan lensa
dengan elektron gun dan lensa C2 lebih dekat dengan aperture. Lensa C1 lebih banyak menerima elektron dibandingkan lensa C2. Efisiensi yang lebih tinggi dapat diperoleh jika pada susunan lensa dapat mengatur kecerahan berkas sinar dari electron gun sehingga meningkatkan umur filamen electron gun.
Lensa kondenser pertama (C1) berfungsi sebagai : 1) Penghasil bayangan maya yang telah mengalami perbesaran, dengan sumber dari berkas elektron penyintas; 2) Pengontrol ukuran spot berkas elektron yang diperlukan oleh SEM pada seluruh sistem kondenser. Jika berkas elektron dari lensa C1 masih belum cukup, maka operator akan memberi gaya (memaksa) electron gun agar meningkatkan kecerahannya. Kondisi ini dapat terjadi jika masing banyak berkas elektron yang berada diluar aperture, sehingga tidak diteruskan ke lensa objektif.
Namun jika kondisi βpemaksaanβ ini terjadi cukup sering, maka akan memperkecil umur filamen. Lensa kondenser kedua (C2) berfungsi sebagai: 1) Pengatur fokus berkas elektron sebelum menembank specimen; 2) Pengatur diameter area penyinaran dari specimen.
Keuntungan dari penggunaan susunan dua lensa kondensator adalah pemindaian pada spot kecil pada sampel bisa menjadi lebih fokus dan mengurangi radiasi sampel pada daerah yang tidak diinginkan. Tingkat ke- kontras-an gambar juga mengalami peningkatan, karena terjadi koherensi berkas sinar setelah melalui susunan dua lensa, sheingga dihasilkan berkas elektron dengan diameter lebih kecil. Berkas sinar yang terbentuk oleh susunan dua lensa kondensator dapat dijelaskan menggunakan skema pembentukan bayangan oleh dua lensa optik
3. Aperture
Bukaan atau aperture adalah sebuah komponen, dapat berupa pelat logam tebal, yang memiliki sebuah celah kecil di pusatnya. Aperture ditempatkan diantara lensa kondensator dan lensa objektif. Fungsi aperture mirip seperti pupil pada mata atau diafragma pada kamera, yaitu sebagai pengatur intensitas cahaya.
Aperture berfungsi sebagai pengatur intensitas berkas elektron yang keluar dari susunan lensa kondensator. Prinsip kerja aperture (Gambar 2.9) adalah menghalangi berkas elektron yang tidak searah dengan sumbu utama agar tidak keluar dari aperture dan mengijinkan berkas elektron yang sudah searah sumbu utama untuk keluar dari aperture.Elektron dari lensa kondensator yang melalui apertur akan mengakibatkan iluminasi atau membuat aperture berpendar.
Fungsi aperture adalah mengatur jumlah berkas elektron yang akan masuk ke lensa objektif. Jika jumlah elektron yang tereksitasi pada lensa kondensator
elektron yang diteruskan ke lensa objektif akan semakin banyak. Demikianlah cara kerja apertur dalam mengatur besar dan diameter electron probe sehingga dapat berfungsi dalam menghasilkan penghalusan (refine) image yang dihasilkan.
Gambar 2. 9 Skema Lensa kondensator, aperture, lensa objektif dan specimen
Sumber: https://www.jeol.co.jp/en/applications/pdf/sm/sem_atoz_all.pdf
4. Lensa Objektif
Berkas elektron dari electron gun difokuskan secara bertahap oleh dua lensa, yaitu lensa kondensator dan lensa objektif, yang diletakkan dibawah electron gun. Diagram berkas elektron terhadap susunan lensa elektromagnetik pada SEM diberikan pada Gambar (2.9). Setelah melalui susunan dua lensa ini, maka akan dihasilkan electron probe / elektron pemindai. Electron probe adalah elektron yang akan memindai sampel. Electron probe biasa juga disebut dengan elektron primer.
Lensa objektif berfungsi untuk memfokuskan dan mengatur diameter electron probe. Apabila lensa objektif tidak berfungsi dengan baik, maka electron probe tidak bisa dihasilkan dengan baik dan akan menghasilkan image yang tidak baik pula. Skema penyusun lensa objektif sama dengan lensa kondenser (Gambar 2.9), yaitu berisi kumparan kawat tembaga dan diselubungi oleh lapisan besi tebal
lensa kondenser yang fungsinya seperti ujung magnet batang. Dengan keberadaan pole pieces, medan magnet yang keluar dari lensa kondenser akan menjadi lebih terarah.