इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के लाभ
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप इलेक्ट्रॉनिक प्रकाशिकी के सिद्धांतों पर आधारित एक उपकरण है, जो बहुत उच्च आवर्धन पर पदार्थ की बारीक संरचनाओं की छवि बनाने के लिए प्रकाश किरणों और ऑप्टिकल लेंस के बजाय इलेक्ट्रॉन बीम और लेंस का उपयोग करता है।
एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की रिज़ॉल्यूशन क्षमता को आसन्न दो बिंदुओं के बीच की छोटी दूरी द्वारा दर्शाया जाता है जिसे वह अलग कर सकता है। 197 के दशक में, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रेजोल्यूशन लगभग 3 नैनोमीटर था (मानव आंख का रेजोल्यूशन लगभग 0.1 मिलीमीटर था)। आजकल, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का आवर्धन 3 मिलियन गुना से अधिक होता है, जबकि ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी का आवर्धन लगभग 2000 गुना होता है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी कुछ भारी धातु परमाणुओं और क्रिस्टलों की सुव्यवस्थित परमाणु जाली का सीधे निरीक्षण कर सकते हैं।
यद्यपि इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी की तुलना में बहुत बेहतर रिज़ॉल्यूशन होता है, लेकिन वैक्यूम परिस्थितियों में काम करने की आवश्यकता के कारण जीवित जीवों का निरीक्षण करना मुश्किल होता है, और इलेक्ट्रॉन किरण विकिरण से जैविक नमूनों को विकिरण क्षति भी हो सकती है। अन्य मुद्दों, जैसे कि इलेक्ट्रॉन गन की चमक और इलेक्ट्रॉन लेंस की गुणवत्ता में सुधार, का भी आगे अध्ययन करने की आवश्यकता है।
रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का एक महत्वपूर्ण संकेतक है, जो नमूने से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन बीम के शंकु कोण और तरंग दैर्ध्य से संबंधित है। दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग {0}} नैनोमीटर होती है, जबकि इलेक्ट्रॉन किरण की तरंग दैर्ध्य त्वरण वोल्टेज से संबंधित होती है। जब त्वरण वोल्टेज 50-100 kV होता है, तो इलेक्ट्रॉन बीम की तरंग दैर्ध्य लगभग 0.0053-0.0037 नैनोमीटर होती है। इस तथ्य के कारण कि इलेक्ट्रॉन किरण की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटी है, भले ही इलेक्ट्रॉन किरण का शंकु कोण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का केवल 1% हो, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन अभी भी बहुत अधिक है ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से बेहतर।
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में तीन भाग होते हैं: एक दर्पण ट्यूब, एक वैक्यूम सिस्टम और एक पावर कैबिनेट। लेंस बैरल में मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक गन, इलेक्ट्रॉनिक लेंस, सैंपल रैक, फ्लोरोसेंट स्क्रीन और कैमरा तंत्र होते हैं, जो आमतौर पर ऊपर से नीचे तक एक कॉलम में इकट्ठे होते हैं; वैक्यूम सिस्टम यांत्रिक वैक्यूम पंप, प्रसार पंप और वैक्यूम वाल्व से बना है, और एक वायु निष्कर्षण पाइपलाइन के माध्यम से दर्पण ट्यूब से जुड़ा हुआ है; पावर कैबिनेट एक उच्च-वोल्टेज जनरेटर, उत्तेजना वर्तमान स्टेबलाइजर और विभिन्न विनियमन और नियंत्रण इकाइयों से बना है।
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की ट्यूब में एक इलेक्ट्रॉन लेंस एक महत्वपूर्ण घटक है। यह ट्यूब की धुरी के सममित एक स्थानिक विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है ताकि इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र को धुरी की ओर मोड़ा जा सके, जिससे एक फोकस बनता है। इसका कार्य प्रकाश की किरण को फोकस करने के लिए कांच के उत्तल लेंस के समान है, इसलिए इसे इलेक्ट्रॉन लेंस कहा जाता है। अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी विद्युत चुम्बकीय लेंस का उपयोग करते हैं, जो ध्रुव जूते के साथ एक कुंडल के माध्यम से गुजरने वाले स्थिर डीसी उत्तेजना प्रवाह द्वारा उत्पन्न एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
एक इलेक्ट्रॉन गन एक घटक है जो टंगस्टन तार हॉट कैथोड, एक गेट और एक कैथोड से बना होता है। यह एक समान वेग के साथ इलेक्ट्रॉन बीम उत्सर्जित और बना सकता है, इसलिए त्वरण वोल्टेज की स्थिरता एक हजारवें से कम नहीं होनी चाहिए।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का इलेक्ट्रॉन बीम नमूने से नहीं गुजरता है और केवल नमूने की सतह पर माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को स्कैन और उत्तेजित करता है। नमूने के बगल में रखा जगमगाहट क्रिस्टल इन माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और प्रवर्धन के बाद पिक्चर ट्यूब की इलेक्ट्रॉन बीम तीव्रता को नियंत्रित करता है, जिससे पिक्चर ट्यूब फ्लोरोसेंट स्क्रीन की चमक बदल जाती है। पिक्चर ट्यूब के विक्षेपण कुंडल को स्कैनिंग के लिए नमूना सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाता है, ताकि पिक्चर ट्यूब की फ्लोरोसेंट स्क्रीन नमूना सतह की आकृति विज्ञान छवि प्रदर्शित करे, जो औद्योगिक टेलीविजन के कार्य सिद्धांत के समान है।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन मुख्य रूप से नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम के व्यास पर निर्भर करता है। आवर्धन इमेजिंग ट्यूब पर स्कैनिंग आयाम और नमूने पर स्कैनिंग आयाम का अनुपात है, जो लगातार दसियों बार से लेकर सैकड़ों हजारों बार तक बदल सकता है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए बहुत पतले नमूनों की आवश्यकता नहीं होती है; छवियों में स्टीरियोस्कोपी की प्रबल भावना होती है; यह माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों, अवशोषित इलेक्ट्रॉनों और इलेक्ट्रॉन किरणों और पदार्थों के बीच परस्पर क्रिया से उत्पन्न एक्स-रे जैसी जानकारी का उपयोग करके पदार्थों की संरचना का विश्लेषण कर सकता है।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की इलेक्ट्रॉन गन और कंडेनसर मोटे तौर पर ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के समान ही होते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन बीम को बेहतर बनाने के लिए, कंडेनसर के नीचे एक ऑब्जेक्टिव लेंस और एक एस्टिग्मेटाइज़र जोड़ा जाता है, और परस्पर लंबवत के दो सेट जोड़े जाते हैं। ऑब्जेक्टिव लेंस के अंदर स्कैनिंग कॉइल्स भी स्थापित की जाती हैं। ऑब्जेक्टिव लेंस के नीचे का नमूना कक्ष एक नमूना चरण से सुसज्जित है जिसे स्थानांतरित, घुमाया और झुकाया जा सकता है।
