इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप संरचना

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप संरचना

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी की संरचना

के मुख्य घटक हैं:

इलेक्ट्रॉन स्रोत: एक कैथोड जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है, और एक रिंग के आकार का एनोड जो इलेक्ट्रॉनों को गति देता है। कैथोड और एनोड के बीच वोल्टेज का अंतर बहुत अधिक होना चाहिए, आमतौर पर हजारों वोल्ट और 3 मिलियन वोल्ट के बीच।

इलेक्ट्रॉन: इलेक्ट्रॉनों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। आम तौर पर, चुंबकीय लेंस का उपयोग किया जाता है, और कभी-कभी इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रॉन लेंस का कार्य ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में ऑप्टिकल लेंस के समान ही होता है। ऑप्टिकल लेंस का फोकस निश्चित होता है, जबकि इलेक्ट्रॉनिक लेंस का फोकस समायोजित किया जा सकता है, इसलिए इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोस्कोप में ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तरह चल लेंस प्रणाली नहीं होती है।

वैक्यूम डिवाइस: एक वैक्यूम डिवाइस जिसका उपयोग माइक्रोस्कोप के भीतर वैक्यूम स्थिति बनाए रखने के लिए किया जाता है, ताकि इलेक्ट्रॉन अपने पथ में अवशोषित या विक्षेपित न हों।

नमूना रैक: नमूना को नमूना रैक पर स्थिर रूप से रखा जा सकता है। इसके अलावा, अक्सर ऐसे उपकरण भी होते हैं जिनका उपयोग नमूना बदलने के लिए किया जा सकता है (जैसे कि हिलाना, घुमाना, गर्म करना, ठंडा करना, खींचना आदि)।

डिटेक्टर: इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला सिग्नल या सेकेंडरी सिग्नल। किसी नमूने का प्रक्षेपण सीधे ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। इस माइक्रोस्कोप में, इलेक्ट्रॉन नमूने से होकर गुजरते हैं, इसलिए नमूना बहुत पतला होना चाहिए। नमूना बनाने वाले परमाणुओं का परमाणु भार, त्वरित इलेक्ट्रॉनों का वोल्टेज और वांछित रिज़ॉल्यूशन नमूने की मोटाई निर्धारित करते हैं। नमूने की मोटाई कुछ नैनोमीटर से लेकर कुछ माइक्रोन तक हो सकती है। परमाणु भार जितना अधिक होगा और वोल्टेज जितना कम होगा, नमूना उतना ही पतला होना चाहिए।

ऑब्जेक्टिव लेंस के लेंस सिस्टम को बदलकर, ऑब्जेक्टिव लेंस के फोकस बिंदु की छवि को सीधे बढ़ाया जा सकता है। इससे इलेक्ट्रॉन विवर्तन छवियाँ प्राप्त की जा सकती हैं। इस छवि का उपयोग करके नमूने की क्रिस्टल संरचना का विश्लेषण किया जा सकता है।

एनर्जी फिल्टर्ड ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ईएफटीईएम) में, लोग नमूने से गुजरते समय इलेक्ट्रॉनों की गति में बदलाव को मापते हैं। इससे, हम नमूने की रासायनिक संरचना का अनुमान लगा सकते हैं, जैसे नमूने के भीतर रासायनिक तत्वों का वितरण।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विकास पाठ्यक्रम

1931 में, जर्मनी के एम. नोएल और ई. रुस्का ने कोल्ड कैथोड डिस्चार्ज इलेक्ट्रॉन स्रोत और तीन इलेक्ट्रॉन लेंस के साथ एक उच्च-वोल्टेज ऑसिलोस्कोप को संशोधित किया, और ऐसी छवियां प्राप्त कीं जो दस गुना से अधिक आवर्धित थीं। उन्होंने एक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का आविष्कार किया, जिससे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा आवर्धन इमेजिंग की संभावना की पुष्टि हुई। 1932 में, रुस्का के सुधार के बाद, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की रिज़ॉल्यूशन क्षमता 5 0 नैनोमीटर तक पहुंच गई, जो उस समय ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की रिज़ॉल्यूशन क्षमता से लगभग दस गुना अधिक थी, जिससे ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की रिज़ॉल्यूशन सीमा टूट गई। इसलिए, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ने ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया। 1940 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका के हिल ने इलेक्ट्रॉन लेंस की घूर्णी विषमता की भरपाई के लिए एक दृष्टिवैषम्य का उपयोग किया, जिससे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन में एक नई सफलता मिली और धीरे-धीरे एक आधुनिक स्तर पर पहुंच गया। चीन में, 3 नैनोमीटर के रिज़ॉल्यूशन वाला एक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप 1958 में सफलतापूर्वक विकसित किया गया था। 1979 में, 0.3 नैनोमीटर के रिज़ॉल्यूशन वाला एक बड़ा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप विकसित किया गया था।

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का निर्माण सिद्धांत

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में एक लेंस बैरल, एक वैक्यूम सिस्टम और एक पावर कैबिनेट होता है। लेंस बैरल में मुख्य रूप से एक इलेक्ट्रॉन गन, एक इलेक्ट्रॉन लेंस, एक नमूना धारक, एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन और एक फोटोग्राफिक तंत्र जैसे घटक शामिल होते हैं। ये घटक आमतौर पर ऊपर से नीचे तक एक कॉलम में इकट्ठे होते हैं; वैक्यूम सिस्टम में एक यांत्रिक वैक्यूम पंप, एक प्रसार पंप, एक वैक्यूम वाल्व आदि होते हैं, और यह एक वायु निष्कर्षण पाइप के माध्यम से लेंस बैरल से जुड़ा होता है; पावर कैबिनेट एक उच्च-वोल्टेज जनरेटर, एक उत्तेजना वर्तमान स्टेबलाइजर और विभिन्न समायोजन और नियंत्रण इकाइयों से बना है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के लेंस बैरल में इलेक्ट्रॉन लेंस सबसे महत्वपूर्ण घटक है। यह फोकस बनाने के लिए अक्ष की ओर इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र को मोड़ने के लिए लेंस बैरल की धुरी के सममित स्थानिक विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है। इसका कार्य प्रकाश 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 बहने वाले स्थिर डीसी उत्तेजना प्रवाह द्वारा उत्पन्न एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के साथ इलेक्ट्रॉनों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

इलेक्ट्रॉन गन एक टंगस्टन तार हॉट कैथोड, एक गेट इलेक्ट्रोड और एक कैथोड से बना एक घटक है। यह एक समान वेग के साथ एक इलेक्ट्रॉन किरण उत्सर्जित और बना सकता है, इसलिए त्वरण वोल्टेज की स्थिरता 1/10000 से कम नहीं होनी चाहिए।