सामग्रियों का इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी प्रकाश के विभेदन से कहीं नीचे सामग्रियों की सूक्ष्म संरचना का चित्रण करने के लिए इलेक्ट्रॉनों के केंद्रित बीम का उपयोग करती है, और इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पन्न संकेतों के माध्यम से स्थानीय संरचना और क्रिस्टलोग्राफी का विश्लेषण करती है।
Definition
सामग्रियों का इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सूक्ष्म संरचना की आवर्धित छवियां बनाने और संरचना और क्रिस्टल संरचना का स्थानिक रूप से हल किया गया विश्लेषण करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग है, जो दृश्य प्रकाश के साथ अप्राप्य विभेदन तक पहुंचने के लिए इलेक्ट्रॉनों की छोटी तरंग दैर्ध्य का फायदा उठाता है।
Scope
यह विषय सामग्रियों के ट्रांसमिशन और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को शामिल करता है: प्रेषित और बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों द्वारा छवि निर्माण, ट्रांसमिशन में विवर्तन कंट्रास्ट और उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग, स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी में द्वितीयक और बैकस्कैटर्ड इलेक्ट्रॉनों द्वारा सतह इमेजिंग, और मौलिक सूक्ष्म विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले एक्स-रे और इलेक्ट्रॉन संकेत। यह पहुंच योग्य लंबाई के पैमाने, नमूना तैयार करने और इमेजिंग और विश्लेषणात्मक तरीकों को कैसे संयोजित किया जाता है, इसका वर्णन करता है।
Core questions
- ट्रांसमिशन और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवियां कैसे बनाती हैं?
- इलेक्ट्रॉन प्रकाश की तुलना में कहीं अधिक विभेदन क्यों प्राप्त करते हैं?
- इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा स्थानीय संरचना को कैसे मापा जाता है?
- सूक्ष्म संरचना को चिह्नित करने के लिए इमेजिंग और विश्लेषणात्मक तरीकों को कैसे संयोजित किया जाता है?
Key concepts
- ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
- स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
- विवर्तन और चरण कंट्रास्ट
- द्वितीयक और बैकस्कैटर्ड इलेक्ट्रॉन
- ऊर्जा-प्रकीर्णन एक्स-रे विश्लेषण
- इलेक्ट्रॉन ऊर्जा-हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी
Key theories
- इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में छवि निर्माण
- ट्रांसमिशन माइक्रोस्कोपी में, एक पतले नमूने से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन विवर्तन और चरण कंट्रास्ट द्वारा छवियां बनाते हैं जो दोषों और परमाणु स्तंभों को प्रकट करते हैं; स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी में, एक सतह पर स्कैन किया गया एक केंद्रित बीम द्वितीयक और बैकस्कैटर्ड इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करता है जो स्थलाकृति और संरचना का मानचित्रण करते हैं।
- बीम-नमूना संकेतों से सूक्ष्म विश्लेषण
- इलेक्ट्रॉन बीम विशिष्ट एक्स-रे और ऊर्जा-हानि संकेतों को उत्तेजित करता है जिनकी ऊर्जाएं मौजूद तत्वों की पहचान करती हैं, इसलिए एक माइक्रोस्कोप अपनी छवियों के समान सूक्ष्म पैमाने पर संरचना का मानचित्रण कर सकता है, संरचना को बिंदु-दर-बिंदु रसायन विज्ञान से जोड़ सकता है।
Mechanisms
त्वरित इलेक्ट्रॉन, जिनकी तरंग दैर्ध्य प्रकाश से कहीं कम होती है, एक नमूने के साथ लोचदार प्रकीर्णन द्वारा परस्पर क्रिया करते हैं जो विवर्तन और छवि कंट्रास्ट देता है और अलोचदार प्रकीर्णन द्वारा जो एक्स-रे और ऊर्जा-हानि संकेत उत्पन्न करता है; इन संकेतों को एकत्र करने से नैनोमीटर से परमाणु विभेदन पर छवियां और संरचना मानचित्र प्राप्त होते हैं।
Clinical relevance
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सूक्ष्म संरचना — कण, चरण, इंटरफेस और दोष — को प्रकट करती है जो सामग्री गुणों को नियंत्रित करती है, चरणों और दूषित पदार्थों की संरचना और वितरण की पहचान करती है, और प्रसंस्करण और विफलता का निदान करती है, जिससे यह सामग्री रसायन विज्ञान और इंजीनियरिंग में एक केंद्रीय उपकरण बन जाती है।
History
रुस्का ने 1930 के दशक की शुरुआत में पहला ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बनाया, जिसने प्रकाश माइक्रोस्कोपी के विभेदन को पार कर लिया, और वॉन आर्डेन ने जल्द ही स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विकसित की। लेंस, डिटेक्टरों और विपथन सुधार में दशकों के सुधार ने तब से सामग्रियों के लक्षण वर्णन के लिए नियमित परमाणु-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग और सूक्ष्म-स्तरीय सूक्ष्म विश्लेषण लाया है।
Key figures
- Ernst Ruska
- Manfred von Ardenne
Related topics
Seminal works
- williams2009
- goldstein2018
Frequently asked questions
- इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्रकाश माइक्रोस्कोप की तुलना में इतना छोटा क्यों देख सकते हैं?
- विभेदन जांच की तरंग दैर्ध्य द्वारा सीमित होता है। उच्च ऊर्जा तक त्वरित इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में हजारों गुना कम होती है, इसलिए एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप नैनोमीटर या यहां तक कि परमाणु पैमाने तक की विशेषताओं को हल कर सकता है जो प्रकाश नहीं कर सकता।
- एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप कैसे बताता है कि कौन से तत्व मौजूद हैं?
- जब बीम नमूने से टकराता है तो यह आंतरिक-शेल इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है, और परमाणु प्रत्येक तत्व की विशेषता वाली ऊर्जाओं पर एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं। इन एक्स-रे का पता लगाना, अक्सर इलेक्ट्रॉन ऊर्जा-हानि संकेतों के साथ, माइक्रोस्कोप को अपनी छवियों के समान सूक्ष्म पैमाने पर तत्वों की पहचान करने और उनका मानचित्रण करने देता है।