इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के लाभ
एक उप माइक्रोस्कोप एक उपकरण है जो बहुत उच्च आवर्धन पर पदार्थ की बारीक संरचनाओं की छवि बनाने के लिए इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी के सिद्धांतों के आधार पर प्रकाश किरणों और ऑप्टिकल लेंस के बजाय इलेक्ट्रॉन बीम और लेंस का उपयोग करता है।
एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन आसन्न दो बिंदुओं के बीच की छोटी दूरी द्वारा दर्शाया जाता है जिसे वह अलग कर सकता है। 197 के दशक में, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का रिज़ॉल्यूशन लगभग 3 नैनोमीटर था (मानव आंख का रिज़ॉल्यूशन 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 धातुओं के परमाणुओं और क्रिस्टलों में सुव्यवस्थित रूप से व्यवस्थित परमाणु जाली का सीधे निरीक्षण कर सकते हैं।
1931 में, जर्मनी के नॉर और रुस्का ने कोल्ड कैथोड डिस्चार्ज इलेक्ट्रॉन स्रोत और तीन इलेक्ट्रॉन लेंस के साथ एक उच्च-वोल्टेज ऑसिलोस्कोप को संशोधित किया, और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप आवर्धन इमेजिंग की संभावना की पुष्टि करते हुए, दस गुना से अधिक आवर्धित छवियां प्राप्त कीं। 1932 में, रुस्का के सुधार के साथ, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का रिज़ॉल्यूशन 50 नैनोमीटर तक पहुंच गया, जो उस समय ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के रिज़ॉल्यूशन का लगभग दस गुना था। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी पर ध्यान आकर्षित होने लगा।
194 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका में हिल ने एक दृष्टिवैषम्य के साथ इलेक्ट्रॉन लेंस की घूर्णी विषमता की भरपाई की, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के रिज़ॉल्यूशन में एक नई सफलता मिली और धीरे-धीरे आधुनिक स्तर तक 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 भी विकसित किया गया था।
यद्यपि इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी से कहीं बेहतर 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 इलेक्ट्रॉन गन की चमक और इलेक्ट्रॉन लेंस की गुणवत्ता में सुधार पर भी और अधिक शोध की आवश्यकता है।
रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का एक महत्वपूर्ण संकेतक है, जो नमूने से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन बीम के घटना 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 तुलना में बहुत छोटी है, भले ही इलेक्ट्रॉन किरण का शंकु कोण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का केवल 1% हो, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन अभी भी बहुत बेहतर है ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तुलना में.
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में तीन भाग होते हैं: एक ट्यूब, एक वैक्यूम सिस्टम और एक पावर कैबिनेट। मिरर बैरल में मुख्य रूप से एक इलेक्ट्रॉन गन, इलेक्ट्रॉन लेंस, नमूना धारक, फ्लोरोसेंट स्क्रीन और फोटोग्राफी तंत्र जैसे घटक होते हैं, जो आमतौर पर ऊपर से नीचे तक एक सिलेंडर में इकट्ठे होते हैं; वैक्यूम सिस्टम में एक यांत्रिक वैक्यूम पंप, एक प्रसार पंप और एक वैक्यूम वाल्व होता है, जो एक निष्कर्षण पाइपलाइन के माध्यम से दर्पण ट्यूब से जुड़ा होता है; पावर कैबिनेट में एक उच्च-वोल्टेज जनरेटर, उत्तेजना वर्तमान स्टेबलाइजर और विभिन्न विनियमन और नियंत्रण इकाइयां शामिल हैं।
एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की ट्यूब में एक उप 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 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 साथ इलेक्ट्रॉनों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
एक इलेक्ट्रॉन गन टंगस्टन तार हॉट कैथोड, गेट और कैथोड से बना एक घटक 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।
