इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की संरचना इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विकास इतिहास
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के घटक
इलेक्ट्रॉन स्रोत: यह एक कैथोड है जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है, और एक रिंग के आकार का एनोड इलेक्ट्रॉनों को गति देता है। कैथोड और एनोड के बीच वोल्टेज का अंतर बहुत अधिक होना चाहिए, आमतौर पर कई हजार वोल्ट और तीन मिलियन वोल्ट के बीच।
इलेक्ट्रॉन: इलेक्ट्रॉनों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। आमतौर पर चुंबकीय लेंस का उपयोग किया जाता है, और कभी-कभी इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस का भी उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रॉन लेंस का कार्य ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में ऑप्टिकल लेंस के समान है। ऑप्टिकल लेंस का फोकस निश्चित होता है, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक लेंस का फोकस समायोजित किया जा सकता है, इसलिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तरह चल लेंस प्रणाली नहीं होती है।
वैक्यूम डिवाइस: वैक्यूम डिवाइस का उपयोग माइक्रोस्कोप के अंदर वैक्यूम स्थिति को सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है, ताकि इलेक्ट्रॉन अपने पथ पर अवशोषित या विक्षेपित न हों।
नमूना धारक: नमूनों को नमूना धारक 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, लम्बा करना आदि)।
डिटेक्टर: इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला सिग्नल या सेकेंडरी सिग्नल। किसी नमूने का प्रक्षेपण सीधे ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी 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, वोल्टेज जिस पर इलेक्ट्रॉन त्वरित होते हैं, और वांछित रिज़ॉल्यूशन नमूने की मोटाई निर्धारित करते हैं। नमूने की मोटाई कुछ नैनोमीटर से लेकर कुछ माइक्रोमीटर तक भिन्न हो सकती है। परमाणु द्रव्यमान जितना अधिक होगा और वोल्टेज जितना कम होगा, नमूना उतना ही पतला होगा।
उद्देश्य के लेंस सिस्टम को बदलकर, व्यक्ति सीधे उद्देश्य के केंद्र बिंदु पर छवि को बड़ा कर 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।
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का संरचना सिद्धांत
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में तीन भाग होते हैं: लेंस बैरल, वैक्यूम सिस्टम और बिजली आपूर्ति कैबिनेट। लेंस बैरल में मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन गन, इलेक्ट्रॉन लेंस, नमूना धारक, फ्लोरोसेंट स्क्रीन और कैमरा तंत्र शामिल हैं। ये घटक आमतौर पर ऊपर से नीचे तक एक कॉलम में इकट्ठे होते हैं; वैक्यूम सिस्टम यांत्रिक वैक्यूम पंप, प्रसार पंप और वैक्यूम वाल्व से बना है। गैस पाइपलाइन लेंस बैरल से जुड़ी हुई है; पावर कैबिनेट एक उच्च वोल्टेज जनरेटर, एक उत्तेजना वर्तमान स्टेबलाइज़र और विभिन्न समायोजन नियंत्रण इकाइयों से बना है।
इलेक्ट्रॉन लेंस इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप लेंस बैरल का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह फोकस बनाने के लिए इलेक्ट्रॉन ट्रैक को अक्ष पर मोड़ने के लिए लेंस बैरल की धुरी के सममित एक अंतरिक्ष विद्युत क्षेत्र या चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है। इसका कार्य किरण को फोकस करने के लिए कांच के उत्तल लेंस के समान है, इसलिए इसे इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। लेंस. अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी विद्युत चुम्बकीय लेंस का उपयोग करते हैं, जो पोल जूते के साथ एक कुंडल के माध्यम से गुजरने वाले एक बहुत ही स्थिर डीसी उत्तेजना वर्तमान द्वारा उत्पन्न एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
इलेक्ट्रॉन गन एक घटक है जिसमें टंगस्टन फिलामेंट हॉट कैथोड, एक ग्रिड और एक कैथोड होता है। यह एक समान गति के साथ एक इलेक्ट्रॉन किरण उत्सर्जित और बना सकता है, इसलिए त्वरित वोल्टेज की स्थिरता एक दस-हज़ारवें हिस्से से कम नहीं होनी चाहिए।
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी को उनकी संरचना और उपयोग के अनुसार ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, प्रतिबिंब इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में विभाजित किया जा सकता है। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग अक्सर बारीक सामग्री संरचनाओं का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है जिन्हें सामान्य माइक्रोस्कोप द्वारा हल नहीं किया जा सकता है; स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग मुख्य रूप से ठोस सतहों की आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, और इसे इलेक्ट्रॉनिक बनाने के लिए एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर के साथ भी जोड़ा जा सकता है। नमूने के परमाणुओं द्वारा इलेक्ट्रॉन बीम के बिखरने से माइक्रोस्फीयर का निर्माण होता है। नमूने के पतले या कम घनत्व वाले हिस्से में इलेक्ट्रॉन किरण का प्रकीर्णन कम होता है, जिससे अधिक इलेक्ट्रॉन वस्तुनिष्ठ डायाफ्राम से गुजरते हैं और इमेजिंग में भाग लेते हैं, और छवि में उज्जवल दिखाई देते हैं। इसके विपरीत, नमूने के मोटे या सघन हिस्से छवि में गहरे दिखाई देते हैं। यदि नमूना बहुत मोटा या बहुत घना है, तो इलेक्ट्रॉन किरण की ऊर्जा को अवशोषित करके छवि का कंट्रास्ट खराब हो जाएगा, या क्षतिग्रस्त या नष्ट भी हो जाएगा।
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप लेंस बैरल का शीर्ष एक इलेक्ट्रॉन गन है। इलेक्ट्रॉनों को टंगस्टन गर्म कैथोड द्वारा उत्सर्जित किया जाता है, और इलेक्ट्रॉन किरणों को पहले और दूसरे कंडेनसर द्वारा केंद्रित किया जाता है। नमूने से गुजरने के बाद, इलेक्ट्रॉन किरण को वस्तुनिष्ठ लेंस द्वारा मध्यवर्ती दर्पण पर चित्रित किया जाता है, और फिर मध्यवर्ती दर्पण और प्रक्षेपण दर्पण के माध्यम से चरण दर चरण बढ़ाया जाता है, और फिर फ्लोरोसेंट स्क्रीन या फोटोकोहेरेंट प्लेट पर चित्रित किया जाता है।
मध्यवर्ती दर्पण के आवर्धन को मुख्य रूप से उत्तेजना धारा के समायोजन के माध्यम से लगातार दर्जनों गुना से सैकड़ों हजारों गुना तक बदला जा सकता है; मध्यवर्ती दर्पण की फोकल लंबाई को बदलकर, एक ही नमूने के छोटे हिस्सों पर इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म छवियां और इलेक्ट्रॉन विवर्तन छवियां प्राप्त की जा सकती हैं। मोटे धातु के टुकड़े के नमूनों का अध्ययन करने के लिए, फ्रांसीसी डुलोस इलेक्ट्रॉन ऑप्टिक्स प्रयोगशाला ने 3500 केवी के त्वरित वोल्टेज के साथ एक अल्ट्रा-हाई वोल्टेज इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप विकसित किया।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का इलेक्ट्रॉन बीम नमूने से नहीं गुजरता है, बल्कि केवल नमूने की सतह पर माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को स्कैन और उत्तेजित करता है। नमूने के बगल में रखा जगमगाहट क्रिस्टल इन माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, पिक्चर ट्यूब की इलेक्ट्रॉन बीम तीव्रता को बढ़ाता है और नियंत्रित करता है, जिससे पिक्चर ट्यूब की स्क्रीन पर चमक बदल जाती है। पिक्चर ट्यूब का विक्षेपण कुंडल नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम के साथ समकालिक स्कैनिंग रखता है, जिससे पिक्चर ट्यूब की फ्लोरोसेंट स्क्रीन नमूना सतह की स्थलाकृतिक छवि प्रदर्शित करती है, जो एक औद्योगिक टीवी के कार्य सिद्धांत के समान है .
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन मुख्य रूप से नमूना सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम के व्यास से निर्धारित होता है। आवर्धन चित्र ट्यूब पर स्कैनिंग आयाम और नमूने पर स्कैनिंग आयाम का अनुपात है, जिसे लगातार दसियों बार से लेकर सैकड़ों हजारों बार तक बदला जा सकता है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए बहुत पतले नमूनों की आवश्यकता नहीं होती है; छवि में एक मजबूत त्रि-आयामी प्रभाव है; यह पदार्थों की संरचना का विश्लेषण करने के लिए माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों, अवशोषित इलेक्ट्रॉनों और इलेक्ट्रॉन किरणों और पदार्थों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न एक्स-रे जैसी जानकारी का उपयोग कर सकता है।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के इलेक्ट्रॉन गन और कंडेनसर लेंस मोटे तौर पर ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के समान ही होते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन बीम को पतला बनाने के लिए, कंडेनसर लेंस के नीचे एक ऑब्जेक्टिव लेंस और एक एस्टिग्मेटाइज़र जोड़ा जाता है, और दो सेट जोड़े जाते हैं। ऑब्जेक्टिव लेंस के अंदर परस्पर लंबवत स्कैनिंग किरणें स्थापित की जाती हैं। कुंडल. ऑब्जेक्टिव लेंस के नीचे का नमूना कक्ष एक नमूना चरण से सुसज्जित है जो घूम सकता है, घूम सकता है और झुक सकता है।
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी को उनकी संरचना और उपयोग के अनुसार ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी, प्रतिबिंब इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में विभाजित किया जा सकता है। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग अक्सर बारीक सामग्री संरचनाओं का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है जिन्हें सामान्य माइक्रोस्कोप द्वारा हल नहीं किया जा सकता है; स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग मुख्य रूप से ठोस सतहों की आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, और सामग्री संरचना विश्लेषण के लिए इलेक्ट्रॉनिक माइक्रोप्रोब बनाने के लिए एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर के साथ भी जोड़ा जा सकता है; स्व-उत्सर्जक इलेक्ट्रॉन सतहों के अध्ययन के लिए उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।
ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का नाम इलेक्ट्रॉन किरण के नमूने में प्रवेश करने और फिर इलेक्ट्रॉन लेंस के साथ छवि को बड़ा करने के बाद रखा गया है। इसका ऑप्टिकल पथ ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के समान है। इस प्रकार के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में, नमूने के परमाणुओं द्वारा इलेक्ट्रॉन किरण के बिखरने से छवि विवरण में कंट्रास्ट पैदा होता है। नमूने के पतले या कम घनत्व वाले हिस्से में इलेक्ट्रॉन किरण का प्रकीर्णन कम होता है, जिससे अधिक इलेक्ट्रॉन वस्तुनिष्ठ डायाफ्राम से गुजरते हैं और इमेजिंग में भाग लेते हैं, और छवि में उज्जवल दिखाई देते हैं। इसके विपरीत, नमूने के मोटे या सघन हिस्से छवि में गहरे दिखाई देते हैं। यदि नमूना बहुत मोटा या बहुत घना है, तो इलेक्ट्रॉन किरण की ऊर्जा को अवशोषित करके छवि का कंट्रास्ट खराब हो जाएगा, या क्षतिग्रस्त या नष्ट भी हो जाएगा।
