नैनोमटेरियल्स में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विश्लेषण और अनुप्रयोग
जैसा कि नाम से पता चलता है, माइक्रोस्कोप एक उपकरण है जिसका उपयोग अवलोकन के लिए छोटी वस्तुओं को बड़ा करने के लिए किया जाता है। तीन विद्युत चुम्बकीय लेंसों से बनी एक इलेक्ट्रॉन ऑप्टिकल प्रणाली के माध्यम से, परीक्षण टुकड़े की सतह को विकिरणित करने के लिए इलेक्ट्रॉन किरण को लगभग कई एनएम के एक छोटे इलेक्ट्रॉन किरण में केंद्रित किया जाता है। अंतिम लेंस एक स्कैनिंग कॉइल से सुसज्जित है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन बीम को विक्षेपित करने के लिए किया जाता है, ताकि यह परीक्षण टुकड़े पर दो-आयामी स्थान को स्कैन कर सके, और यह स्कैनर कैथोड रे (सीआरटी) पर स्कैनिंग के साथ सिंक्रनाइज़ है। . जब परीक्षण टुकड़े का परीक्षण किया जाता है तो इलेक्ट्रॉन किरण द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों (द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों) से टकराती है और परावर्तित इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं। जब डिटेक्टर द्वारा इन इलेक्ट्रॉनों का पता लगाया जाता है, तो सिग्नल एम्पलीफायर के माध्यम से सीआरटी को भेजा जाता है। चूँकि स्कैनिंग कॉइल पर करंट पिक्चर ट्यूब के करंट के साथ सिंक्रनाइज़ होता है, परीक्षण टुकड़े की सतह पर किसी भी बिंदु पर उत्पन्न सिग्नल पिक्चर ट्यूब से मेल खाता है। इसलिए, परीक्षण टुकड़ा यह एक विश्लेषणात्मक उपकरण है जो समकालिक इमेजिंग के माध्यम से सतह की स्थलाकृति और विशेषताओं को एक-एक करके व्यक्त कर सकता है। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी को कई प्रकारों में विभाजित किया जाता है, और आवश्यकताओं के अनुसार उचित चयन किया जाता है। विभिन्न माइक्रोस्कोप प्रौद्योगिकियों द्वारा उत्पादित छवि रिज़ॉल्यूशन या आवर्धन भी भिन्न होता है, जैसे: एसईएम स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, टीईएम ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, एसटीएम स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, एएफएम परमाणु बल माइक्रोस्कोप, आदि।
परीक्षण टुकड़े के भौतिक गुण भी एक बहुत ही महत्वपूर्ण हिस्सा हैं, जो मूल रूप से तीन कारकों द्वारा निर्धारित होते हैं: संरचनात्मक संरचना और संबंध, छोटे पैमाने पर निरीक्षण करने के लिए, और फिर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप विकसित करने के लिए, ये उपकरण सामग्री की सतह तक सीमित हैं , और सामग्री की आंतरिक जानकारी प्रदान नहीं कर सकता। संरचनात्मक संरचना और बंधन संबंधी जानकारी, लेकिन सामग्री वैज्ञानिकों को सामग्री के अंदर संरचनात्मक संरचना और बंधन संबंधी जानकारी अवश्य जाननी चाहिए, इसलिए टीईएम ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में इलेक्ट्रॉन किरण को अंदर ले जाने के लिए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन (100kM~1MeV) होते हैं। परीक्षण टुकड़ा, नमूने के बाद, नमूने के अंदर इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के बीच कूलम्ब संभावित ऊर्जा संपर्क के कारण, ऊर्जा का कोई नुकसान नहीं होता है, जिसे आमतौर पर "लोचदार बिखरने" घटना के रूप में जाना जाता है। हम लोचदार और बेलोचदार बिखरने वाले इलेक्ट्रॉनों से आंतरिक सूक्ष्म संरचना और परमाणु संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। वस्तुनिष्ठ लेंस के माध्यम से छवि तल पर लोचदार रूप से बिखरे हुए और बेलोचदार रूप से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों की छवि बनाई जाएगी। विभिन्न ऊर्जाओं के साथ इलेक्ट्रॉन बीम इनपुट परीक्षण टुकड़े की मात्रा को प्रभावित करेगा, और संबंध आनुपातिक है। जब वोल्टेज अधिक होता है, तो कुछ द्वितीयक इलेक्ट्रॉन सतह से 0.2 μm नीचे (अभ्रक शीट की मोटाई) से आते हैं। इसलिए, नैनोमीटर जैसी बहुलक सामग्री का निरीक्षण करने के लिए कम वोल्टेज का उपयोग करना आवश्यक है, ताकि ऊपरी सतह पर जानकारी न खोएं, लेकिन गैर-प्रवाहकीय परीक्षण टुकड़े पर निर्वहन प्रभाव पर ध्यान दें।
ईडीएस पर परीक्षण टुकड़े की सतह का प्रभाव, यदि एसईएम परीक्षण टुकड़ा स्वयं धातु है या अच्छी चालकता है, तो इसे पूर्व उपचार के बिना सीधे पता लगाया जा सकता है। हालाँकि, यदि यह एक गैर-चालक है, तो इसकी सतह पर 50-200Å मोटाई वाली धातु की फिल्म से लेपित होना चाहिए। परीक्षण टुकड़े की सतह को परेशान होने से बचाने के लिए धातु की फिल्म को सतह पर समान रूप से लेपित किया जाना चाहिए। धातु की फिल्म आमतौर पर सोने या एयू की होती है। - पीडी मिश्र धातु या प्लैटिनम। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले परीक्षण टुकड़े की तैयारी के संचालन में शामिल हैं: काटना, सफाई करना, एम्बेड करना, पीसना, पॉलिश करना, कटाव, पाउडर कोटिंग, सोना चढ़ाना, आदि। अवलोकन के लिए बड़े परीक्षण टुकड़ों को उचित आकार में काटने की आवश्यकता होती है, जबकि छोटे परीक्षण टुकड़ों को काटने की आवश्यकता होती है। अवलोकन हेतु एम्बेड किया गया। एसईएम परीक्षण टुकड़ों की तैयारी में कुछ सिद्धांतों पर ध्यान दिया जाना चाहिए: विश्लेषण की जाने वाली स्थिति का खुलासा किया जाना चाहिए, सतह की चालकता अच्छी होनी चाहिए, अस्थिरता से बचने के लिए गर्मी प्रतिरोधी, तरल या जेल जैसे पदार्थ शामिल होने चाहिए, गैर-प्रवाहकीय सतहों को सोने के साथ चढ़ाया जाना चाहिए, क्योंकि हम भौतिक तत्वों का स्रोत निर्धारित नहीं कर सकते हैं, बैकस्कैटर इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पन्न सिग्नल का अनुपात, परीक्षण टुकड़े द्वारा जारी विशेषताओं का विश्लेषण करके गुणात्मक और मात्रात्मक रूप से विश्लेषण किया जाता है।
एक अन्य इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, टीईएम, न केवल क्रिस्टल में अव्यवस्था संरचना और प्रसंस्करण और गर्मी उपचार के बाद का निरीक्षण कर सकता है, बल्कि मल्टीफ़ेज़ क्रिस्टल में माध्यमिक क्रिस्टल, कॉर्नरिंग, पुन: क्रिस्टलीकरण, रेंगना और अव्यवस्था के गठन का भी सीधे निरीक्षण कर सकता है। कई घटनाएं जो पदार्थों के यांत्रिक गुणों से निकटता से संबंधित हैं, जैसे अवक्षेप के साथ बातचीत, इलेक्ट्रॉन किरण परीक्षण टुकड़े के साथ बातचीत करती है, उद्देश्य लेंस के बाद बैकफोकल विमान पर एक विवर्तन पैटर्न बनाती है, और इमेजिंग पर एक आवर्धित छवि उत्पन्न करती है विमान। . इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का संचालन करते समय, मध्यवर्ती दर्पण को अक्सर मध्यवर्ती दर्पण की धारा को बदलकर ऑब्जेक्टिव लेंस के पीछे फोकल विमान या इमेजिंग विमान पर केंद्रित किया जाता है, और फिर क्रमशः विवर्तन पैटर्न या आवर्धित छवि देखी जाती है। इलेक्ट्रॉन किरण द्वारा विकिरणित परीक्षण टुकड़े के विभिन्न हिस्सों की विभिन्न विवर्तन स्थितियों से उत्पन्न दो छवियां उज्ज्वल क्षेत्र छवि और अंधेरे क्षेत्र छवि हैं। उनके बीच अंतर यह है कि ऑब्जेक्टिव लेंस का एपर्चर इलेक्ट्रॉन बीम (या प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन बीम) को अवरुद्ध करता है, केवल प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन बीम को इमेजिंग (विवर्तन इलेक्ट्रॉन बीम) से गुजरने देता है, त्रि-आयामी संरचना या स्लाइस का निरीक्षण और तस्वीर लेता है। परीक्षण टुकड़े की सतह, विशेष रूप से जैविक नमूनों के अनुसंधान के लिए उपयुक्त है, लेकिन इलेक्ट्रॉन वस्तुओं के माध्यम से शूट करता है, जिससे उनकी आंतरिक स्थिति का पता चलता है। टीईएम 1 Å जितनी छोटी विशेषताओं का विश्लेषण कर सकता है, बशर्ते कि नमूना 1000 Å से अधिक की मोटाई के साथ काटा जाना चाहिए। इसलिए, टीईएम मच्छर की बढ़ी हुई छवि प्रस्तुत नहीं कर सकता है, लेकिन यह कीट कोशिकाओं में छिपे वायरस को प्रकट कर सकता है।
