APLIKASI SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETRY DENGAN PANJANG GELOMBANG TUNGGAL (Lambda=633 nm) SEBAGAI BIOSENSOR
LUCKY ZAEHIR MAULANA, Prof. Drs. Kamsul Abraha Ph.D.; Dr. Iman Santoso
2016 | Tesis | S2 Ilmu FisikaTelah dikembangkan Ellipsometry berpanjang gelombang tunggal dengan konfigurasi RAE sebagai biosensor berbasis optik. Spectroscopic Ellipsometry (SE) merupakan tekhnik pengukuran sifat optik dengan meninjau perubahan beda fase (delta) dan rasio amplitudo (psi) antara cahaya berpolarisasi p and s dari hasil pantulan atau transmisi. Biosensor ini melihat perubahan yang terjadi pada psi and delta terhadap perbedaan ketebalan dan penambahan material di atas film. Sistem RAE yang dikembangkan memiliki komponen polarizer, sampel, analyzer, detektor, dan laser He-Ne (lamda=633 nm) sebagai sumber cahaya monokromatiknya. Untuk menguji sistem ini, maka dilakukan pengukuran konstanta optik dari bulk emas dan film Cr 30 nm. Konstanta optik diekstraksi menggunakan fungsi pseudo dielektrik dan dengan menyelesaikan persamaan Fresnel menggunakan inversi numerik secant. Dari ekstraksi secant, didapatkan konstanta optik dari emas untuk n=0,11 sampai 0,22 dan k=3,26 sampai 3,37 yang sama dengan hasil perhitungan menggunakan fungsi pseudo dielektrik. Kami mendapatkan hasil yang sama pada sampel Film Cr dengan n=3,66 sampai 3,81 dan k=5,32 sampai 5,38 yang dekat dengan hasil pada referensi. Kita mendapati nilai psi dan delta menurun terhadap peningkatan ketebalan film. Pada penelitian ini mikroalgae digunakan sebagai material target dan PVA sebagai agen immobilisasi atau ligand. Perubahan konstanta optik secara kualitatif dapat dilihat dari nilai psi dan delta. Dari hasil perhitungan terlihat bahwa nilai delta menurun seiring penambahan koloni mikroalgae. Dari hasil yang didapatkan, maka insrumen dan metode inversi yang digunakan telah teruji dan dapat diaplikasikan sebagai deteksi biomaterial.
Single wavelength Ellipsometry with RAE (Rotating Analyser Ellipsometer) configuration as the optical base biosensor has been developed. Spectroscopic Ellipsometry (SE) is an optical measurement technique which is based on the measurement of the change in the phase difference (delta) and the amplitude ratio (psi) between p and s linear polarized of reflected (or transmitted) light. This biosensor are perform in the change of psi and delta due to thickness variation and material addition on the film. Our RAE configuration system composed of polarizer, sample, analyzer, detector, and He-Ne laser (lambda=632 nm) acted as the monochromatic light source. To test the reliability of our SE system, we measure the optical constant of Au bulk and Cr (30nm) film. The optical constant were extracted by the pseudo-dielectric function and solving Fresnel equation which is based on the secant numerical inversion method. From the extraction using the secant method we obtain the optical constant of the Au bulk sample with n=0,11 to 0,22 and k=3,26 to 3,37 which is closed to the pseudo-dielectric result. We obtain the same result for Cr film with n=3,66 to 3,81 and k=5,32 to 5,38 which is closed to the result from reference. We captured both psi and delta are decreasing smoothly due to increasing the film thickness. In this biosensor system we use microalgae as an analyte (target) and PVA as the immobilization agent (ligand). The changes of the optical constant from the existence of PVA and captured microalgae can be qualitatively measured on psi and delta. From calculation shown that delta are changes rapidly during the addition of immobilized microalgae on them. These results show that our Single wavelength Ellipsometry instrument and the extraction method are reliable, and applicable on biomaterial detection.
Kata Kunci : Metode Secant, konstanta optik, Ellipsometry, Biosensor
