इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी की वर्गीकरण विधियां और श्रेणियां
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 प्रयोग अक्सर सूक्ष्म पदार्थ संरचनाओं के निरीक्षण के लिए किया जाता है, जिन्हें साधारण सूक्ष्मदर्शी से नहीं पहचाना जा सकता; स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का प्रयोग मुख्य रूप से ठोस सतहों की आकृति विज्ञान के निरीक्षण के लिए किया जाता है, तथा इन्हें एक्स-रे डिफ्रैक्टोमीटर या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर के साथ संयोजित करके इलेक्ट्रॉन माइक्रोप्रोब भी बनाया जा सकता है। पदार्थ संरचना विश्लेषण के लिए उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का प्रयोग किया जाता है; स्वयं-उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन सतहों के अध्ययन के लिए उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का प्रयोग किया जाता है।
संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप
इसका नाम इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा नमूने में प्रवेश करने और फिर छवि को बड़ा करने के लिए इलेक्ट्रॉन लेंस का उपयोग करने के कारण रखा गया है। इसका प्रकाश पथ ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के समान है, और यह सीधे नमूने के प्रक्षेपण को प्राप्त कर सकता है। ऑब्जेक्टिव लेंस के लेंस सिस्टम को बदलकर ऑब्जेक्टिव लेंस के फोकल पॉइंट पर छवि को सीधे बड़ा किया जा सकता है। इससे इलेक्ट्रॉन विवर्तन छवियां प्राप्त की जा सकती हैं। इस छवि का उपयोग नमूने की क्रिस्टल संरचना का विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में, छवि विवरण का कंट्रास्ट नमूने के परमाणुओं द्वारा इलेक्ट्रॉन बीम के बिखराव द्वारा बनता है। चूँकि इलेक्ट्रॉनों को नमूने के माध्यम से यात्रा करने की आवश्यकता होती है, इसलिए नमूना बहुत पतला होना चाहिए। नमूने की मोटाई नमूने को बनाने वाले परमाणुओं के परमाणु भार, वोल्टेज जिस पर इलेक्ट्रॉन त्वरित होते हैं, और वांछित रिज़ॉल्यूशन द्वारा निर्धारित की जाती है। नमूने की मोटाई कुछ नैनोमीटर से लेकर कई माइक्रोमीटर तक भिन्न हो सकती है। परमाणु भार जितना अधिक होगा और वोल्टेज जितना कम होगा, नमूना उतना ही पतला होना चाहिए। नमूने के पतले या कम घनत्व वाले हिस्से में इलेक्ट्रॉन बीम का बिखराव कम होता है, इसलिए ज़्यादा इलेक्ट्रॉन ऑब्जेक्टिव लेंस एपर्चर से गुज़रते हैं और इमेजिंग में भाग लेते हैं, जिससे छवि ज़्यादा चमकदार दिखाई देती है। इसके विपरीत, नमूने के मोटे या सघन हिस्से छवि में गहरे दिखाई देंगे। अगर नमूना बहुत मोटा या सघन है, तो छवि का कंट्रास्ट खराब हो जाएगा और इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा को अवशोषित करके क्षतिग्रस्त या नष्ट भी हो सकता है।
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन {{0}}.1~0.2nm है, और आवर्धन दसियों हज़ार से लेकर सैकड़ों हज़ार गुना तक है। चूँकि इलेक्ट्रॉन आसानी से बिखर जाते हैं या वस्तुओं द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, इसलिए प्रवेश शक्ति कम होती है, और पतले अल्ट्राथिन सेक्शन तैयार किए जाने चाहिए (आमतौर पर 50 से 100nm)।
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बैरल का शीर्ष एक इलेक्ट्रॉन गन है। इलेक्ट्रॉन टंगस्टन फिलामेंट हॉट कैथोड से उत्सर्जित होते हैं और इलेक्ट्रॉन बीम को फोकस करने के लिए पहले और दूसरे कंडेनसर से गुजरते हैं। इलेक्ट्रॉन बीम के नमूने से गुजरने के बाद, इसे ऑब्जेक्टिव लेंस द्वारा मध्यवर्ती दर्पण पर चित्रित किया जाता है, और फिर मध्यवर्ती दर्पण और प्रक्षेपण दर्पण द्वारा धीरे-धीरे प्रवर्धित किया जाता है, और फ्लोरोसेंट स्क्रीन या फोटोग्राफिक ड्राई प्लेट पर चित्रित किया जाता है। मध्यवर्ती दर्पण मुख्य रूप से उत्तेजना धारा को समायोजित करता है, और आवर्धन को लगातार दर्जनों बार से सैकड़ों हज़ार बार तक बदला जा सकता है। मध्यवर्ती दर्पण की फोकल लंबाई को बदलकर, एक ही नमूने के छोटे हिस्सों पर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवियां और इलेक्ट्रॉन विवर्तन छवियां प्राप्त की जा सकती हैं।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की इलेक्ट्रॉन किरण नमूने से होकर नहीं गुजरती, बल्कि इलेक्ट्रॉन किरण को नमूने के एक छोटे से क्षेत्र पर ही केन्द्रित करती है, और फिर नमूने को लाइन दर लाइन स्कैन करती है। घटना इलेक्ट्रॉन नमूने की सतह से द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं। माइक्रोस्कोप प्रत्येक बिंदु से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों को देखता है। नमूने के बगल में रखा गया सिंटिलेशन क्रिस्टल इन द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और उन्हें पिक्चर ट्यूब की इलेक्ट्रॉन किरण तीव्रता को नियंत्रित करने के लिए प्रवर्धित करता है, जिससे पिक्चर ट्यूब की फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर चमक बदल जाती है। छवि एक त्रि-आयामी छवि होती है, जो नमूने की सतह संरचना को दर्शाती है। पिक्चर ट्यूब का विक्षेपण कुंडल नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन किरण के साथ समकालिक रूप से स्कैन करता रहता है, ताकि पिक्चर ट्यूब की फ्लोरोसेंट स्क्रीन नमूने की सतह की स्थलाकृतिक छवि प्रदर्शित करे, जो औद्योगिक टेलीविजन के कार्य सिद्धांत के समान है। चूँकि ऐसे माइक्रोस्कोप में इलेक्ट्रॉनों को नमूने के माध्यम से संचारित नहीं करना पड़ता है, इसलिए जिस वोल्टेज पर उन्हें त्वरित किया जाता है, वह बहुत अधिक नहीं होना चाहिए।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन मुख्य रूप से नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम के व्यास द्वारा निर्धारित किया जाता है। आवर्धन चित्र ट्यूब पर स्कैनिंग आयाम और नमूने पर स्कैनिंग आयाम का अनुपात है, और यह लगातार दर्जनों बार से लेकर सैकड़ों हज़ार बार तक भिन्न हो सकता है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को बहुत पतले नमूनों की आवश्यकता नहीं होती है; छवियों का एक मजबूत त्रि-आयामी प्रभाव होता है; वे पदार्थों की संरचना का विश्लेषण करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम और पदार्थों के बीच बातचीत से उत्पन्न द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों, अवशोषण इलेक्ट्रॉनों और एक्स-रे जैसी जानकारी का उपयोग कर सकते हैं।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का निर्माण इलेक्ट्रॉनों और पदार्थ के बीच की अंतःक्रिया पर आधारित है। जब उच्च ऊर्जा वाले घटना इलेक्ट्रॉनों की किरण किसी पदार्थ की सतह पर बमबारी करती है, तो उत्तेजित क्षेत्र द्वितीयक इलेक्ट्रॉन, ऑगर इलेक्ट्रॉन, विशिष्ट एक्स-रे और निरंतर स्पेक्ट्रम एक्स-रे, बैकस्कैटर इलेक्ट्रॉन, प्रेषित इलेक्ट्रॉन और दृश्यमान, पराबैंगनी और अवरक्त प्रकाश उत्पन्न करेगा। क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न होता है। उसी समय, इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े, जाली कंपन (फोनन), और इलेक्ट्रॉन दोलन (प्लाज्मा) भी उत्पन्न हो सकते हैं।
