इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी बनाम ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी के लाभ
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप एक ऐसा उपकरण है जो इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी के सिद्धांत के अनुसार प्रकाश किरण और ऑप्टिकल लेंस के स्थान पर इलेक्ट्रॉन बीम और इलेक्ट्रॉन लेंस का उपयोग करता है, ताकि पदार्थ की सूक्ष्म संरचना का चित्रण बहुत उच्च आवर्धन के तहत किया जा सके।
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन दो पड़ोसी बिंदुओं के बीच की छोटी दूरी के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है जिसे वह हल कर सकता है। 1970 के दशक में, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन लगभग 0.3 नैनोमीटर था (मानव आँख का रिज़ॉल्यूशन लगभग 0.1 मिलीमीटर है)। आजकल, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का बड़ा आवर्धन 3 मिलियन गुना से अधिक है, जबकि ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का बड़ा आवर्धन लगभग 2,000 गुना है, इसलिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप सीधे व्यवस्थित परमाणु डॉट मैट्रिक्स में कुछ भारी धातुओं के परमाणुओं और क्रिस्टल का निरीक्षण कर सकता है।
1931 में, जर्मनी के नॉर और रुस्का ने एक ठंडे कैथोड डिस्चार्ज इलेक्ट्रॉन स्रोत और तीन इलेक्ट्रॉन लेंस के साथ एक उच्च वोल्टेज ऑसिलोस्कोप को संशोधित किया, और छवि के एक दर्जन से अधिक बार आवर्धन प्राप्त किया, जिससे इमेजिंग के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप आवर्धन की संभावना की पुष्टि हुई। 1932 में, रुस्का के सुधार के बाद, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन 50 नैनोमीटर तक पहुंच गया, जो उस समय ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन का लगभग 10 गुना था, और इस तरह इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ने लोगों का ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया।
1945 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका के हिल ने इलेक्ट्रॉन लेंस की घूर्णी विषमता की भरपाई के लिए एक डिस्पर्सर का उपयोग किया, जिससे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की संकल्प शक्ति में एक नई सफलता मिली, और धीरे-धीरे आधुनिक स्तर पर पहुंच गई। चीन में, 1958 में, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का सफल विकास हुआ, इसकी संकल्प शक्ति 3 नैनोमीटर थी, और 1979 में बड़े पैमाने पर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की संकल्प शक्ति 0.3 नैनोमीटर हो गई।
यद्यपि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से कहीं बेहतर रहा है, लेकिन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को वैक्यूम स्थितियों में काम करने की आवश्यकता होती है, इसलिए जीवित जीवों का निरीक्षण करना मुश्किल होता है, और इलेक्ट्रॉन बीम के विकिरण से जैविक नमूने विकिरण क्षति से प्रभावित होंगे। अन्य समस्याओं, जैसे इलेक्ट्रॉन गन की चमक और इलेक्ट्रॉन लेंस की गुणवत्ता में सुधार का भी अध्ययन जारी रखने की आवश्यकता है।
संकल्प शक्ति इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का एक महत्वपूर्ण सूचकांक है, जो नमूने से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन बीम के घटना के शंकु कोण और तरंग दैर्ध्य से संबंधित है। दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग {{0}} एनएम है, और इलेक्ट्रॉन बीम की तरंग दैर्ध्य त्वरित वोल्टेज से संबंधित है। जब त्वरित वोल्टेज 50 से 100 kV है, तो इलेक्ट्रॉन बीम की तरंग दैर्ध्य लगभग 0.0053 से 0.0037 एनएम है। चूंकि इलेक्ट्रॉन बीम की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटी होती है, इसलिए भले ही इलेक्ट्रॉन बीम का शंकु कोण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का केवल 1% हो, फिर भी इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का संकल्प ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से कहीं बेहतर है।
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में तीन भाग होते हैं: दर्पण ट्यूब, वैक्यूम सिस्टम और बिजली आपूर्ति कैबिनेट। बैरल में मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन गन, इलेक्ट्रॉन लेंस, सैंपल होल्डर, फ्लोरोसेंट स्क्रीन और कैमरा मैकेनिज्म और अन्य घटक होते हैं, इन घटकों को आमतौर पर ऊपर से नीचे तक एक कॉलम में इकट्ठा किया जाता है; वैक्यूम सिस्टम में मैकेनिकल वैक्यूम पंप, डिफ्यूजन पंप और वैक्यूम वाल्व आदि होते हैं, और पंपिंग पाइपलाइन के माध्यम से दर्पण के बैरल से जुड़े होते हैं; बिजली आपूर्ति कैबिनेट में एक उच्च-वोल्टेज जनरेटर, उत्तेजना वर्तमान स्टेबलाइज़र और कई प्रकार की विनियामक नियंत्रण इकाइयाँ होती हैं।
इलेक्ट्रॉन लेंस इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बैरल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, यह अंतरिक्ष विद्युत क्षेत्र या चुंबकीय क्षेत्र के बैरल की धुरी के सममित है ताकि इलेक्ट्रॉन ट्रैक को फोकस करने की भूमिका के गठन की धुरी पर कांच के उत्तल लेंस की भूमिका बनाने के लिए प्रकाश की किरण को फोकस करने की भूमिका लेंस की भूमिका के समान हो, इसलिए इसे इलेक्ट्रॉन लेंस कहा जाता है। अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप विद्युत चुम्बकीय लेंस का उपयोग करते हैं, एक बहुत ही स्थिर डीसी उत्तेजना धारा द्वारा इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न एक पोल शू के साथ कुंडल के माध्यम से।
इलेक्ट्रॉन गन एक घटक है जिसमें एक टंगस्टन हॉट कैथोड, एक गेट और एक कैथोड होता है। यह एकसमान वेग के साथ इलेक्ट्रॉन बीम उत्सर्जित करता है और बनाता है, इसलिए त्वरित वोल्टेज की स्थिरता दस हजार में एक भाग से कम नहीं होनी चाहिए।
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी को उनकी संरचना और उपयोग के अनुसार संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, परावर्तन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में विभाजित किया जा सकता है। संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग अक्सर उन लोगों के निरीक्षण के लिए किया जाता है जो साधारण सूक्ष्मदर्शी से पदार्थ की बारीक संरचना को नहीं पहचान पाते हैं; स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग मुख्य रूप से ठोस सतह की आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, लेकिन एक्स-रे डिफ्रैक्टोमीटर या इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोमीटर के साथ मिलकर इलेक्ट्रॉन माइक्रोप्रोब भी बनाया जाता है, जिसका उपयोग पदार्थ की संरचना के विश्लेषण के लिए किया जाता है; उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग इलेक्ट्रॉनों के स्व-उत्सर्जन की सतह के अध्ययन के लिए किया जाता है।
