ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की अवलोकन सीमा क्या है?

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की अवलोकन सीमा क्या है?

एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की संरचना और संरचना एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में आम तौर पर एक चरण, एक स्पॉटलाइट प्रकाश व्यवस्था, एक उद्देश्य लेंस, एक ऐपिस और एक फोकसिंग तंत्र होता है। मंच का उपयोग अवलोकन की जाने वाली वस्तु को पकड़ने के लिए किया जाता है। किसी न किसी समायोजन और बारीक समायोजन के लिए स्टेज को ऊपर और नीचे ले जाने के लिए फोकसिंग तंत्र को फोकसिंग नॉब द्वारा संचालित किया जा सकता है, ताकि देखी गई वस्तु पर ध्यान केंद्रित किया जा सके और स्पष्ट रूप से चित्रित किया जा सके।

इसकी ऊपरी परत क्षैतिज तल में सटीक रूप से घूम और घूम सकती है, और आम तौर पर देखे गए भाग को दृश्य क्षेत्र के केंद्र में समायोजित कर सकती है। स्पॉट लाइटिंग प्रणाली एक प्रकाश स्रोत और एक कंडेनसर से बनी होती है। कंडेनसर का कार्य प्रेक्षित भाग पर अधिक प्रकाश ऊर्जा को केंद्रित करना है। रोशन लैंप की वर्णक्रमीय विशेषताएं माइक्रोस्कोप रिसीवर के कार्य बैंड के साथ संगत होनी चाहिए।

वस्तुनिष्ठ लेंस अवलोकन की जाने वाली वस्तु के पास स्थित होता है, और यह वह लेंस है जो आवर्धन के पहले स्तर का एहसास करता है। अलग-अलग आवर्धन वाले कई ऑब्जेक्टिव लेंस एक ही समय में ऑब्जेक्टिव लेंस कनवर्टर पर स्थापित किए जाते हैं, और विभिन्न आवर्धन वाले ऑब्जेक्टिव लेंस कनवर्टर को घुमाकर कार्यशील ऑप्टिकल पथ में प्रवेश कर सकते हैं। अभिदृश्यक लेंस का आवर्धन सामान्यतः 5 से 100 गुना होता है। ऑब्जेक्टिव लेंस वह ऑप्टिकल तत्व है जो माइक्रोस्कोप में छवि की गुणवत्ता में निर्णायक भूमिका निभाता है।

आमतौर पर अक्रोमैटिक ऑब्जेक्टिव लेंस का उपयोग किया जाता है जो प्रकाश के दो रंगों के लिए रंगीन विपथन को ठीक कर सकता है; उच्च गुणवत्ता वाले एपोक्रोमैटिक ऑब्जेक्टिव लेंस जो तीन प्रकार के रंगीन प्रकाश के लिए रंगीन विपथन को ठीक कर सकते हैं; यह सुनिश्चित कर सकता है कि दृश्य क्षेत्र में सुधार के लिए ऑब्जेक्टिव लेंस का संपूर्ण छवि तल समतल है, सीमांत छवि गुणवत्ता के साथ फ्लैट फ़ील्ड उद्देश्य। तरल विसर्जन उद्देश्यों का उपयोग अक्सर उच्च-आवर्धन उद्देश्यों में किया जाता है, अर्थात, उद्देश्य लेंस की निचली सतह और नमूना शीट की ऊपरी सतह के बीच अपवर्तक सूचकांक 1 होता है।

5 तरल, यह सूक्ष्म अवलोकन के संकल्प में काफी सुधार कर सकता है। ऐपिस एक लेंस है जो आवर्धन के दूसरे स्तर को प्राप्त करने के लिए मानव आंख के पास स्थित होता है, और लेंस का आवर्धन आमतौर पर 5 से 20 गुना होता है। देखे जा सकने वाले दृश्य क्षेत्र के आकार के अनुसार, ऐपिस को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: छोटे दृश्य क्षेत्र वाली साधारण ऐपिस और बड़े दृश्य क्षेत्र वाली बड़े फ़ील्ड वाली ऐपिस (या वाइड-एंगल ऐपिस)।

फोकस समायोजन प्राप्त करने और एक स्पष्ट छवि प्राप्त करने के लिए स्टेज और ऑब्जेक्टिव लेंस दोनों को ऑब्जेक्टिव लेंस के ऑप्टिकल अक्ष के साथ एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करने में सक्षम होना चाहिए। उच्च-आवर्धन उद्देश्य लेंस के साथ काम करते समय, स्वीकार्य फोकसिंग रेंज अक्सर माइक्रोन से छोटी होती है, इसलिए माइक्रोस्कोप में एक बहुत ही सटीक माइक्रो-फ़ोकसिंग तंत्र होना चाहिए। माइक्रोस्कोप के आवर्धन की सीमा प्रभावी आवर्धन है, और माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन दो वस्तु बिंदुओं के बीच की न्यूनतम दूरी को संदर्भित करता है जिसे माइक्रोस्कोप द्वारा स्पष्ट रूप से पहचाना जा सकता है।

संकल्प और आवर्धन दो अलग-अलग लेकिन संबंधित अवधारणाएँ हैं। जब चयनित ऑब्जेक्टिव लेंस का संख्यात्मक एपर्चर पर्याप्त बड़ा नहीं होता है, अर्थात, रिज़ॉल्यूशन पर्याप्त उच्च नहीं होता है, तो माइक्रोस्कोप वस्तु की बारीक संरचना को अलग नहीं कर सकता है। इस समय, भले ही आवर्धन अत्यधिक बढ़ गया हो, प्राप्त छवि केवल बड़ी रूपरेखा वाली लेकिन अस्पष्ट विवरण वाली छवि हो सकती है। , जिसे अमान्य आवर्धन कहा जाता है।

इसके विपरीत, यदि रिज़ॉल्यूशन आवश्यकताओं को पूरा करता है लेकिन आवर्धन अपर्याप्त है, तो माइक्रोस्कोप में रिज़ॉल्यूशन करने की क्षमता होती है, लेकिन छवि अभी भी मानव आंखों द्वारा स्पष्ट रूप से देखने के लिए बहुत छोटी है। इसलिए, माइक्रोस्कोप की संकल्प शक्ति को पूर्ण रूप से बढ़ावा देने के लिए, संख्यात्मक एपर्चर को माइक्रोस्कोप के कुल आवर्धन के साथ उचित रूप से मेल खाना चाहिए। स्पॉटलाइट प्रकाश प्रणाली का माइक्रोस्कोप के इमेजिंग प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है, लेकिन यह एक ऐसा लिंक है जिसे उपयोगकर्ता आसानी से अनदेखा कर देते हैं।

इसका कार्य वस्तु की सतह को पर्याप्त और एक समान रोशनी प्रदान करना है। कंडेनसर द्वारा भेजे गए प्रकाश किरण को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि यह ऑब्जेक्टिव लेंस के एपर्चर कोण को भरता है, अन्यथा ऑब्जेक्टिव लेंस जो उच्चतम रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकता है उसका पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जा सकता है। इस प्रयोजन के लिए, कंडेनसर फोटोग्राफिक ऑब्जेक्टिव लेंस के समान एक वैरिएबल एपर्चर डायाफ्राम से सुसज्जित है, जो एपर्चर के आकार को समायोजित कर सकता है, और इसका उपयोग ऑब्जेक्टिव के एपर्चर कोण से मेल खाने के लिए रोशनी किरण के एपर्चर को समायोजित करने के लिए किया जाता है। लेंस.

प्रकाश विधि को बदलकर, अलग-अलग अवलोकन विधियाँ जैसे कि चमकदार पृष्ठभूमि पर अंधेरे वस्तु बिंदु (जिसे उज्ज्वल क्षेत्र रोशनी कहा जाता है) या अंधेरे पृष्ठभूमि पर उज्ज्वल वस्तु बिंदु (जिसे अंधेरा क्षेत्र रोशनी कहा जाता है) प्राप्त किया जा सकता है, ताकि बेहतर खोज और निरीक्षण किया जा सके। सूक्ष्म संरचना इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप एक उपकरण है जो इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी के सिद्धांत के आधार पर बहुत उच्च आवर्धन पर पदार्थों की बारीक संरचनाओं की छवि बनाने के लिए प्रकाश किरणों और ऑप्टिकल लेंस के बजाय इलेक्ट्रॉन बीम और इलेक्ट्रॉन लेंस का उपयोग करता है।

एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की विभेदन शक्ति को दो आसन्न बिंदुओं के बीच न्यूनतम दूरी द्वारा दर्शाया जाता है जिसे वह हल कर सकता है। 197 के दशक में, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का रिज़ॉल्यूशन लगभग 3 नैनोमीटर था (मानव आँख की रिज़ॉल्यूशन क्षमता लगभग 0.1 मिमी थी)। अब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का अधिकतम आवर्धन 3 मिलियन गुना से अधिक है, जबकि ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का अधिकतम आवर्धन लगभग 2000 गुना है, इसलिए कुछ भारी धातुओं के परमाणुओं और क्रिस्टल में बड़े करीने से व्यवस्थित परमाणु जाली को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के माध्यम से सीधे देखा जा सकता है .

1931 में, जर्मनी के नॉर-ब्रेमसे और रुस्का ने एक ठंडे कैथोड डिस्चार्ज इलेक्ट्रॉन स्रोत और तीन इलेक्ट्रॉन लेंस के साथ एक उच्च-वोल्टेज ऑसिलोस्कोप को परिष्कृत किया, और दस गुना से अधिक आवर्धित छवि प्राप्त की, जिसने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप आवर्धित इमेजिंग की संभावना की पुष्टि की। 1932 में, रुस्का के सुधार के बाद, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की संकल्प शक्ति 50 नैनोमीटर तक पहुंच गई, जो उस समय ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की संकल्प शक्ति से लगभग दस गुना अधिक थी, इसलिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ने लोगों का ध्यान आकर्षित करना शुरू कर दिया।

194 के दशक में, संयुक्त राज्य अमेरिका में हिल ने इलेक्ट्रॉन लेंस की घूर्णी विषमता की भरपाई के लिए एक दृष्टिवैषम्य का उपयोग किया, जिसने इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की संकल्प शक्ति में एक नई सफलता हासिल की और धीरे-धीरे आधुनिक स्तर पर पहुंच गया। चीन में, एक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को 1958 में 3 नैनोमीटर के रिज़ॉल्यूशन के साथ सफलतापूर्वक विकसित किया गया था, और 1979 में इसे 0 के रिज़ॉल्यूशन के साथ निर्मित किया गया था।

3एनएम बड़ा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप। यद्यपि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की विभेदन शक्ति ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तुलना में कहीं बेहतर है, जीवित जीवों का निरीक्षण करना मुश्किल है क्योंकि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को वैक्यूम स्थितियों के तहत काम करने की आवश्यकता होती है, और इलेक्ट्रॉन किरण के विकिरण के कारण जैविक नमूने भी खराब हो जाएंगे। विकिरण से क्षतिग्रस्त होना। अन्य मुद्दों, जैसे इलेक्ट्रॉन गन की चमक में सुधार और इलेक्ट्रॉन लेंस की गुणवत्ता पर भी आगे अध्ययन करने की आवश्यकता है।

संकल्प शक्ति 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 तरंगदैर्घ्य लगभग {0}} नैनोमीटर होती है, जबकि इलेक्ट्रॉन किरणों की तरंगदैर्घ्य त्वरित वोल्टेज से संबंधित होती है। जब त्वरित वोल्टेज 50-100 kV होता है, तो इलेक्ट्रॉन बीम तरंग दैर्ध्य लगभग 0 होता है।

0053 से 0.0037 एनएम। चूँकि इलेक्ट्रॉन किरण की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटी होती है, भले ही इलेक्ट्रॉन किरण का शंकु कोण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का केवल 1 प्रतिशत हो, फिर भी इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की विभेदन शक्ति उससे कहीं बेहतर होती है। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का. 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 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। 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 लगातार मुख्य रूप से उत्तेजना धारा के समायोजन के माध्यम से दसियों 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 माइक्रोस्कोप को बहुत पतले नमूने की आवश्यकता नहीं होती है; छवि में एक मजबूत त्रि-आयामी प्रभाव है; यह पदार्थ की संरचना का विश्लेषण करने के लिए माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों, अवशोषित इलेक्ट्रॉनों और इलेक्ट्रॉन बीम और पदार्थ के बीच बातचीत से उत्पन्न एक्स-रे जैसी जानकारी का उपयोग कर सकता है।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का इलेक्ट्रॉन गन और कंडेनसर लेंस लगभग 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।