Pcd Dlm Karakterisasi Citra Mikorkopik Isi
-
Upload
akira-shawn -
Category
Documents
-
view
30 -
download
0
description
Transcript of Pcd Dlm Karakterisasi Citra Mikorkopik Isi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Banyak peralatan mikroskop elektron walaupun sudah berupa citra digital tetapi belum
seluruhnya dilengkapi perangkat penunjang untuk melakukan pengolahan dan analisis citra
secara kuantitatif. Umumnya analisis dilakukan secara visual dan pengukuran dilakukan secara
manual. Perkembangan metoda matematika baik untuk analisis bentuk maupun untuk
pengenalan pola, memungkinkan dapat dilakukan analisis citra mikroskopik secara otomatis
menggunakan komputer. Program pengolahan citra dapat digunakan untuk analisis tekstur atau
struktur periodik dari citra dengan menggunakan transformasi Fourier. Untuk memperjelas
tampilan obyek terhadap latar belakang dapat dilakukan dengan mengubah histogram citra.
Dengan berkembangnya bahan-bahan komposit, analisis Fourier dalam domain frekuensi
menjadi penting yaitu untuk mengukur orientasi kristalograti Analsis struktur periodik dan
orientasi kristal adalah kunci untuk memahami banyak sifat-sifat material seperti kekuatan
mekanik, kelenturan, konduktivitas panas, resistansi, kapasitansi dan sifat-sifat listrik dan
magnit bahan lainnya. Dalam makalah ini akan ditunjukkan aplikasi dari program pengolahan
dan analisis citra digital pada citra mikroskopik.
1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang akan dibahas dalam makalah ini antara lain :
1. Apa pengertian citra mikroskopik ?
2. Apa saja yang dapat di analisis pada citra mikroskopik ?
3. Langkah apa yang perlu dilakukan ?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui pengertian dari citra mikroskopik
2. Mengetahui cara-cara melakukan analisis citra mikroskopik.
3. Memahami materi tentang citra mikroskopik.
1.4 Manfaat
1. Pembaca dapat mengetahui tentang citra mikroskopik
2. Pembaca dapat mengetahui mengenal cara-cara melakukan analisis citra mikroskopik.
3. Pembaca dapat melakukan langkah-langkah analisis dengan benar.
1
1.5 Batasan Masalah
Dalam hal ini saya batasi permasalahan yang di bahas yaitu sebatas tentang analisis
citra mikroskopik, kegunaan, bagian-bagian, cara serta fungsinya.
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Umum
Mikroskop adalah alat yang memungkinkan perbesaran citra obyek untuk mengamati
rincian dari obyek tersebut. Perkembangannya mulai dari mikroskop optik yang menggunakan
satu seri lensa gelas untuk membelokkan gelombang cahaya tampak agar menghasilkan citra
yang diperbesar, mikroskop petrografik, mikroskop medan-gelap, mikroskop rasa, mikroskop
ultraviolet, mikroskop medan dekat dan mikroskop elektron yang menggunakan berkas electron
untuk mengiluminasi obyek. Jenis mikroskop optic umuoulya tidak dapat membentuk citra yang
lebih kecil dari pada panjang gelombang cahaya yang digunakan, jadi kekuatan perbesaran
mikroskop optik dibatasi oleh panjang gelombang cahaya. Elektron memiliki panjang
gelombang yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya, jadi mikroskop elektron
dapat melihat struktur yang lebih kecil. Panjang gelombang cahaya tampak terkecil adalah
4.000 angstroms, sedangkan panjang gelombang elektron yang digunakan pada mikroskop
elektron biasanya dalam orde angstrom tergantung tegangan pemercepat yang digunakan (λ =
√150/V ).
Dengan mikroskop elektron dapat diperoleh perbesaran obyek dengan resolusi tinggi
sampai ratusan ribu kali dibandingkan mikroskop optic yang maksimum hanya dua ribu kali
perbesaran dengan rincian obyek kurang terlihat dengan jelas. Daya pemisah yang besar pada
mikroskop elektron dapat diturunkan dari persamaan limit resolusi suatu lensa: D = 0,61 λ) / (n
sin θ) . Ada dua jenis mikroskop elektron: mikroskop eletron transmisi (TEM - transmission
electron micro scope) dan mikroskop elektron sapuan (SEM – scanning electron microscope).
Setiap mikroskop electron memiliki senapan elektron yaitu sumber filamen yang dipercepat
oleh suatu pelat anoda yang memancarkan berkas elektron untuk mengiluminasi lembaran
cuplikan. Lensa magnetik silinder dibuat untuk mengfokuskan elektron sehingga diperoleh citra
obyek pada sistem penyimpan alau penampil. Pada TEM, berkas electron dipancarkan langsung
melalui obyek yang akan diperbesar, sebagian diserap dan sebagian lainnya dilewatkan. Obyek
tersebut harus dipotong sangat tipis agar dapat dilihat dengan TEM yaitu tebalnya harus lebih
kecil dari beberapa ribu angstrom. Biasanya pelat fotografi atau layar flouresensi ditempatkan
dibelakang cuplikan untuk menangkap citra dan perbesaran yang dihasilkan bisa mencapai satu
juta kali. Sedangkan pada SEM, berkas elektron difokuskan tajam dan digerakkan sepanjang
3
cuplikan. Berkas electron tersebut dihamburkan langsung oleh cuplikan membentuk elektron
pantulan balik (backs-cattereda) tau menghasilkan pancaran elektron sekunder.
Pancaran elektron sekunder dan backscattered ini dihimpun dan dicacah oleh detektor
sekunder atau detektor backs-caller yang diletakkan dekat cuplikan, kemudian diubah menjadi
tegangan dan dikuatkan oleh rangkaian penguat. Formasi citra pada SEM tidak secara langsung
jika dibandingkan dengan TEM. Sapuan pada cuplikan membetuk elemen gambar (pixel) pada
monitortelevisi. Jurnlah cacah akan memberikan keterangan dari pixel. Citra permukaan
cuplikan sebagai hasil sapuan elektron terlihat diperbesar pada layar tabung televisi. Sifat yang
menarik pada SEM adalah memberikan tingkat perbesaran yang tinggi dan kedalaman fokus
yang besar. Tidak seperti pada TEM, SEM dapat memperlihatkan rincian dari permukaan obyek
dalam kualitas tiga-dimensi. Karena umumnya basil yang diperoleh dari pengamatan mikroskop
berupa gambar fotografi, analisis biasanya dilakukan secara visual. Walaupun sistem pencitraan
mikroskop elektronik sudah bempa citra digital tetapi belum seluruhnya dilengkapi perangkat
penunjang untuk melakukan pengolahan dan analisis citra secara kuantitatif. Pada peralatan
tersebut, umumnya analisis dilakukan secara visual dan pengukuran, misalnya luas dan keliling
obyek dilakukan secara manual.
Kesulitan akan dihadapi jika jumlah obyek besar, bentuknya tidak beraturan dan acta
pula yang saling bertindihan. Jika dapat dilakukan otomatisasi pengukuran parameter obyek
tentu akan sangat membantu kecepatan analisis dan ketepatan interpretasinya. Oleh karena itu
perlu dikembangkan sistem pengolahan citra serbaguna yang andal dan murah dengan
menerapkan berbagai metoda matematika baru untuk pengolahan, analisis dan interpretasi citra
digital dari suatu sistem pencitraan. Transformasi Fourier merupakan perangkat matematika
penting dalam pengolahan sinyal dan analisis citra digital, yaitu untuk menghubungkan antara
domain spasial dengan domain frekuensi. Pada domain frekuensi dapat dilakukan peIbaikan
kualitas penampilan citra dan beberapa koreksi linear yang menjadi somber degradasi seperti
kurang fokusnya gambar yang menyebabkan kekaburan. Transformasi Fourier dua dimensi
dipergunakan untuk menghitung spektrum energi citra pada domain frekuensi. Perbaikan
penampilan citra dan koreksi linear dapat dilakukan dengan filter komponen-komponen
frekuensi. Pilihan jenis filter tergantung pada frekuensi guling dari peralatan sistem optik dan
factor linear yang menyebabkan kualitas citra mengalami degradasi. Setelah itu transformasi
Fourier balik pada komponen-komponen frekuensi akan mengembalikan citra terkoreksi ke
domain spasial. Karena data citra digital sangat besar maka untuk meningkatkan waktu
perhitungan algoritma transformasi Fourier cepat (FFT),
4
2.2 Prinsip Pembentukkan Citra Pada Mikroskop Elektronik
Gambar 1 memperlihatkan bahwa lensa proyektor dan lensa obyektif memperbesar
citra obyek. Dengan memperlakukan elektron sebagai gelombang rnaka dapat kita sederhanakan
ada tiga bidang pada mikroskop elektronik yang kita gunakan untuk menghitung amplituda
kompleks dari gelombang medan elektron.
Senapan Elektron
Gambar. 1 Prinsip pembentukan citra pada mikroskop electron
2.2.1 Bidang obyek
Untuk mengetahui gelombang medan yang keluar dari pennukaan obyek maka hams
kita ketahui sifat – sifat fisik dari interaksi antara elektron tersebut dengan obyek Menurut
Cowley dan Moodie (1957) interaksi antara suatu berkas elektron dengan obyek dapat
digambarkan dengan pendekatan mullislice dimana elektron menjalar melalui lapisan-lapisan
obyek dan dihamburkan oleh potensial kristal. Hamburan elektron ini dapat dinyatakan dengan
fungsi fasa-kisi (fungsi transmisi obyek), fungsi kompleks dari proyeksi potensial dan fungsi
propagasi elektron.
5
2.2.2. Bidang fokal lensa obyektif
Gelombang medan elektron pada bidang fokal dari lensa dapat diturunkan dengan
menggunakan transformasi Fourier dari medan gelombang yang keluar dari permukaan obyek.
Hasilnya adalah distribusi amplitudo difraksi dari pembuka obyektif.
2.2.3 Bidang citra
Medan gelombang elektron pada bidang citra diturunkan dari medan gelombang pada
bidang fokal lensa obyektif dengan memperhitungkan pengarnh dari lubang lensa obyektif dan
perubahan rasa yang diakibatkan oleh lensa obyektif. Jadi untuk menghitung amplitudo citra
harns ditentukan fungsi tranfer lensa dan fungsi lubang lensa terlebih dahulu. Masalah untuk
mensimulasi citra mikroskop elektron menjadi masalah untuk menghitung medan gelombang
elektron pada tiga bidang mikroskop diatas. Elektron sangat peka terhadap potensial kristal
sehingga mikroskop elektron resolusi tinggi sangat terkait dengan distribusi potensial di dalam
kristal. Akibatnya besarnya hamburan elektron-elektron oleh bahan tergantung pada ketebalan
kristal. Sistem pencitraan mikroskop electron dapat dikarakterisasikan oleh fungsi transfer yang
mengubah amplitudo dan rasa komponen-komponen Fourier. Artinya citra-citra mikroskop
elektron resolusi tinggi sangat tergantung pada ketebalan cuplikan dan fungsi transfer
mikroskop (defokus).
2.3 Fungsi Transfer Mikroskop
Fungsi transfer mikroskop adalah tanggap frekuensi dalam bentuk frekuensi spasial dari
suatu sistem yang berhubungan dengan distribusi sinusoida dari intensitas cahaya pada bidang
obyek. Gambar 3 memperlihatkan fungsi transfer modulasi dari suatu sistem optik yang
mengalami defokalisasi tanpa adanya aberasi yang dihitung dengan metoda analitis oleh
Hopkins.
6
2.4 Analisis Spektrum Energi
Penggunaan analisis Fourier terutama untuk mengoreksi pola-pola gangguan yang
bersifat periodik. Misalnya pola-pola pita horizontal yang diakibatkan oleh perbedaan intensitas
latar belakang pada waktu penyapuan kamera. Pola pola pita periodik pada spektrorn frekuensi
identik dengan transformasi Fourier jendela segi-empat yang hasilnya berupa sinus kardinal
sempit.
Hasilnya terlihat pada spektrum frekuensi berupa titik-titik terang vertikal. Jika titik -
titik terang vertikal tersebut dihilangkan, maka akan diperoleh citra awal tanpa gangguan pola-
pola pita horizontal dari latar belakang. Gambar 4a meperlihatkan citra obyek dengan Latar
belakang pita-pita horizontal. Kemudian dilakukan transformasi Fourier sehingga menghasilkan
spectrum frekuensi citra pada gambar 4b. Filter dilakukan pada spektrum frekuensi dari titik-
titik vertikal yang berhubungan dengan pola pita-pita horizontal (Gambar 4c). Akhirnya dengan
transformasi Fourier inverse diperoleh citra tanpa pola-pola pita (Gambar 4d). Analisis Fourier
dapat digunakan untuk mengukur posisi, area dan parameter partikel lainnnya dari suatu citra.
Gambar 5 memperlihatkan bahwa elemen-elemen periodik partikel ernas dalam daerah
pengamatan segi-empat adalah mempunyai struktur periodik dari kanan atas ke kiri bawah.
7
Perhitungan jarak garis alfa dua posisi batas spektra ditunjukkan pada kotak control yaitu 8,71
(I/nm). Maka jarak ruang dari partikel adalah 4,35 (I/nm) atau 0,23 nm, yang berhubungan
dengan bidangkisi [1,1,1].
Gambar 4. Filter untuk menghilangkan pola-pola pita pada citra awal.
Gambar 5. Analisis metrik spektrum frekuensi citra partikel emas.
8
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Perkembangan metoda matematik baik untuk analisis bentuk maupun untuk pengenalan
pola, memungkinkan dapat dilakukannya analisis citra secara otomatis menggunakan komputer.
Program pengolahan citra tersebut dapat digunakan untuk analisis tekstur dan struktur periodik
dalam digital mikrografi dengan menggunakan transformasi Fourier.
Penggunaan analisis Fourier terutama untuk mengkoreksi pola-pola gangguan yang
bersifat periodik. Dengan berkembangnya bahan-bahan komposit, analisis kuantitatif untuk
mengukur jumlah orientasi kristalografi menjadi sangat penting. Analisis struktur periodik dan
orientasi kristal adalah kunci untuk memahami banyak sifat-sifat material seperti kekuatan
mekanik dan kelenturan, konduktivitas panas, resistensi dan kapasitansi listrik, dan sifat-sifat
listrik dan magnit bahan.
9