الیکٹران مائیکروسکوپی بمقابلہ لائٹ مائیکروسکوپی کے فوائد
الیکٹران مائکروسکوپ آپٹیکل مائکروسکوپ امیجنگ اصول کی مماثلت اور اختلافات
الیکٹران مائکروسکوپ ایک ایسا آلہ ہے جو الیکٹران آپٹکس کے اصول کے مطابق روشنی کی بیم اور آپٹیکل لینس کو الیکٹران بیم اور الیکٹران لینس سے بدل دیتا ہے، تاکہ مادے کی باریک ساخت کو بہت زیادہ میگنیفیکیشن کے تحت امیج کیا جا سکے۔
الیکٹران خوردبین کی حل کرنے کی طاقت کا اظہار دو ملحقہ پوائنٹس کے درمیان چھوٹے فاصلے سے ہوتا ہے جسے یہ حل کر سکتا ہے۔ 1970 کی دہائی میں، ٹرانسمیشن الیکٹران خوردبینوں کا ریزولوشن تقریباً 0.3 نینو میٹر تھا (انسانی آنکھ کی حل کرنے کی طاقت تقریباً 0.1 ملی میٹر ہے)۔ اب الیکٹران مائیکروسکوپ کی زیادہ سے زیادہ میگنیفیکیشن 3 ملین گنا سے زیادہ ہے، اور آپٹیکل مائکروسکوپ کی زیادہ سے زیادہ میگنیفیکیشن تقریباً 2000 گنا ہے، لہٰذا بعض بھاری دھاتوں کے ایٹموں اور کرسٹل میں صاف ستھرا جوہری جالیوں کا براہ راست الیکٹران مائکروسکوپ کے ذریعے مشاہدہ کیا جا سکتا ہے۔
1931 میں، جرمنی میں Knorr-Bremse اور Ruska نے کولڈ کیتھوڈ ڈسچارج الیکٹران سورس اور تین الیکٹران لینز کے ساتھ ایک ہائی وولٹیج آسیلوسکوپ میں ترمیم کی، اور دس بار سے زیادہ ایک میگنیفائیڈ امیج حاصل کی، جس نے الیکٹران مائکروسکوپ کے ذریعے میگنفائنگ امیجنگ کے امکان کی تصدیق کی۔ . . 1932 میں روسکا کی بہتری کے بعد الیکٹران مائیکروسکوپ کی ریزولونگ پاور 50 نینو میٹر تک پہنچ گئی جو اس وقت آپٹیکل مائکروسکوپ کی ریزولونگ پاور سے تقریباً دس گنا زیادہ تھی، اس لیے الیکٹران مائکروسکوپ لوگوں کی توجہ اپنی طرف مبذول کرنے لگی۔
1940 کی دہائی میں، ریاستہائے متحدہ میں ہل نے الیکٹران لینس کی گردشی عدم توازن کو ایک astigmatist کے ساتھ معاوضہ دیا، جس نے الیکٹران خوردبین کی حل کرنے کی طاقت میں ایک نئی پیش رفت کی اور آہستہ آہستہ جدید سطح تک پہنچ گئی۔ چین میں 1958 میں 3 نینو میٹر کی ریزولوشن کے ساتھ ایک ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کامیابی کے ساتھ تیار کیا گیا تھا، اور 1979 میں 0.3 نینو میٹر کی ریزولوشن کے ساتھ بڑے پیمانے پر الیکٹران مائکروسکوپ بنایا گیا تھا۔
اگرچہ الیکٹران خوردبین کی حل کرنے کی طاقت آپٹیکل خوردبینوں کی نسبت کہیں بہتر ہے، لیکن جانداروں کا مشاہدہ کرنا مشکل ہے کیونکہ الیکٹران خوردبین کو خلا کے حالات میں کام کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور الیکٹران کی شعاعوں کی شعاع ریزی سے حیاتیاتی نمونوں کو بھی نقصان پہنچے گا۔ دیگر مسائل، جیسے الیکٹران گن کی چمک اور الیکٹران لینس کے معیار میں بہتری، پر بھی مزید مطالعہ کرنے کی ضرورت ہے۔
حل کرنے کی طاقت الیکٹران مائکروسکوپ کا ایک اہم اشارہ ہے، جو نمونے سے گزرنے والے الیکٹران بیم کے واقعہ شنک زاویہ اور طول موج سے متعلق ہے۔ نظر آنے والی روشنی کی طول موج تقریباً 300 سے 700 نینو میٹر ہے، جبکہ الیکٹران بیم کی طول موج کا تعلق تیز رفتار وولٹیج سے ہے۔ جب تیز رفتار وولٹیج 50-100 kV ہے، الیکٹران بیم طول موج تقریباً 00053-0.0037 nm ہے۔ چونکہ الیکٹران بیم کی طول موج نظر آنے والی روشنی کی طول موج سے بہت چھوٹی ہے، یہاں تک کہ اگر الیکٹران بیم کا مخروطی زاویہ آپٹیکل مائکروسکوپ کا صرف 1 فیصد ہے، تب بھی الیکٹران مائکروسکوپ کی حل کرنے کی طاقت اس سے کہیں زیادہ ہے۔ ایک نظری خوردبین کی.
الیکٹران مائکروسکوپ تین حصوں پر مشتمل ہے: لینس ٹیوب، ویکیوم سسٹم اور پاور سپلائی کیبنٹ۔ لینس بیرل میں بنیادی طور پر الیکٹران گن، الیکٹران لینس، نمونہ ہولڈر، فلوروسینٹ اسکرین اور کیمرہ میکانزم شامل ہوتا ہے، جو عام طور پر اوپر سے نیچے تک سلنڈر میں جمع ہوتے ہیں۔ ویکیوم سسٹم مکینیکل ویکیوم پمپ، ڈفیوژن پمپ اور ویکیوم والو وغیرہ پر مشتمل ہوتا ہے۔ گیس پائپ لائن لینس بیرل سے منسلک ہوتی ہے۔ پاور سپلائی کیبنٹ ایک ہائی وولٹیج جنریٹر، ایک ایکسیٹیشن کرنٹ سٹیبلائزر اور مختلف ایڈجسٹمنٹ اور کنٹرول یونٹس پر مشتمل ہے۔
الیکٹران لینس الیکٹران خوردبین بیرل کا ایک اہم حصہ ہے۔ یہ فوکس بنانے کے لیے الیکٹران کی رفتار کو محور کی طرف موڑنے کے لیے ایک مقامی برقی میدان یا بیرل کے محور کے لیے مقناطیسی میدان کا استعمال کرتا ہے۔ اس کا کام شہتیر کو فوکس کرنے کے لیے شیشے کے محدب لینس کی طرح ہے، اس لیے اسے الیکٹران لینس کہا جاتا ہے۔ . زیادہ تر جدید الیکٹران خوردبین برقی مقناطیسی لینز کا استعمال کرتے ہیں، جو قطب کے جوتے کے ساتھ ایک کنڈلی کے ذریعے انتہائی مستحکم DC اتیجیت کرنٹ کے ذریعے پیدا ہونے والے مضبوط مقناطیسی میدان کے ذریعے الیکٹرانوں کو فوکس کرتے ہیں۔
الیکٹران گن ایک جزو ہے جو ٹنگسٹن فلیمینٹ ہاٹ کیتھوڈ، گرڈ اور کیتھوڈ پر مشتمل ہے۔ یہ یکساں رفتار کے ساتھ ایک الیکٹران بیم کا اخراج اور تشکیل کر سکتا ہے، اس لیے تیز رفتار وولٹیج کا استحکام 1/10،000 سے کم نہیں ہے۔
الیکٹران خوردبین کو ان کی ساخت اور استعمال کے مطابق ٹرانسمیشن الیکٹران خوردبین، اسکیننگ الیکٹران خوردبین، عکاسی الیکٹران خوردبین اور اخراج الیکٹران خوردبین میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ ٹرانسمیشن الیکٹران خوردبین اکثر ان باریک مادی ڈھانچے کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہیں جنہیں عام خوردبینوں سے ممتاز نہیں کیا جا سکتا۔ اسکیننگ الیکٹران خوردبین بنیادی طور پر ٹھوس سطحوں کی شکل کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں، اور انہیں ایکس رے ڈفریکٹومیٹرز یا الیکٹران انرجی اسپیکٹومیٹرز کے ساتھ ملا کر الیکٹران بھی بنایا جا سکتا ہے۔ مادی ساخت کے تجزیہ کے لیے مائکرو پروبس؛ خود سے خارج ہونے والی الیکٹران سطحوں کے مطالعہ کے لیے Emission Electron Microscopy۔
پروجیکشن الیکٹران مائکروسکوپ کا نام الیکٹران بیم کے نمونے میں داخل ہونے کے بعد رکھا گیا ہے اور پھر تصویر اور بڑا کرنے کے لئے الیکٹران لینس کا استعمال کرتا ہے۔ اس کا نظری راستہ نظری خوردبین سے ملتا جلتا ہے۔ اس الیکٹران خوردبین میں، تصویر کی تفصیلات کا تضاد نمونے کے ایٹموں کے ذریعے الیکٹران بیم کے بکھرنے سے پیدا ہوتا ہے۔ نمونے کے پتلے یا کم گھنے حصے، الیکٹران بیم کم بکھرتے ہیں، اس لیے زیادہ الیکٹران معروضی یپرچر سے گزرتے ہیں، امیجنگ میں حصہ لیتے ہیں، اور تصویر میں زیادہ روشن دکھائی دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، تصویر میں نمونے کے موٹے یا گھنے حصے گہرے دکھائی دیتے ہیں۔ اگر نمونہ بہت موٹا یا بہت گھنا ہے، تو تصویر کا کنٹراسٹ خراب ہو جائے گا یا الیکٹران بیم کی توانائی کو جذب کرنے سے نقصان یا تباہ ہو جائے گا۔
ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ ٹیوب کا سب سے اوپر الیکٹران گن ہے، الیکٹران ٹنگسٹن فلیمینٹ ہاٹ کیتھوڈ سے خارج ہوتے ہیں، لیزر سے گزرتے ہیں، اور دوسرے دو کنڈینسر لینس الیکٹران بیم پر فوکس کرتے ہیں۔ نمونے سے گزرنے کے بعد، الیکٹران بیم کو معروضی لینس کے ذریعے انٹرمیڈیٹ آئینے پر امیج کیا جاتا ہے، اور پھر انٹرمیڈیٹ آئینے اور پروجیکشن آئینے کے ذریعے قدم بہ قدم بڑھایا جاتا ہے، اور پھر فلوروسینٹ اسکرین یا فوٹو گرافک ڈرائی پلیٹ پر امیج کیا جاتا ہے۔
انٹرمیڈیٹ آئینہ بنیادی طور پر اتیجیت کرنٹ کو ایڈجسٹ کرتا ہے، اور میگنیفیکیشن کو مسلسل دسیوں بار سے سینکڑوں ہزار بار تک تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ انٹرمیڈیٹ آئینے کی فوکل لینتھ کو تبدیل کرکے، ایک ہی نمونے کے چھوٹے حصوں پر الیکٹران مائکروسکوپ امیجز اور الیکٹران ڈفریکشن امیجز حاصل کیے جاسکتے ہیں۔ . موٹے دھات کے ٹکڑوں کے نمونوں کا مطالعہ کرنے کے لیے، فرانسیسی ڈولوس الیکٹران آپٹکس لیبارٹری نے 3500 kV کی تیز رفتار وولٹیج کے ساتھ الٹرا ہائی وولٹیج الیکٹران مائکروسکوپ تیار کیا ہے۔ سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ ڈھانچہ اسکیمیٹک
اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کا الیکٹران بیم نمونے سے نہیں گزرتا، بلکہ صرف ثانوی الیکٹرانوں کو اکسانے کے لیے نمونے کی سطح کو اسکین کرتا ہے۔ نمونے کے ساتھ لگا ہوا ایک سنٹیلیشن کرسٹل یہ ثانوی الیکٹران حاصل کرتا ہے اور امپلیفیکیشن کے بعد پکچر ٹیوب کے الیکٹران بیم کی شدت کو ماڈیول کرتا ہے، اس طرح پکچر ٹیوب کی سکرین پر چمک بدل جاتی ہے۔ پکچر ٹیوب کا ڈیفلیکشن یوک نمونے کی سطح پر الیکٹران بیم کے ساتھ ہم آہنگی سے اسکین کرتا رہتا ہے، تاکہ پکچر ٹیوب کی فلوروسینٹ اسکرین نمونے کی سطح کی ٹپوگرافک تصویر دکھاتی ہے، جو صنعتی ٹیلی ویژن کے کام کرنے والے اصول کی طرح ہے۔
اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کی ریزولوشن بنیادی طور پر نمونے کی سطح پر الیکٹران بیم کے قطر سے طے کی جاتی ہے۔ میگنیفیکیشن تصویری ٹیوب پر سکیننگ کے طول و عرض کا نمونہ پر سکیننگ طول و عرض کا تناسب ہے، جسے دسیوں بار سے سینکڑوں ہزار بار تک مسلسل تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ الیکٹران خوردبین کو اسکین کرنے کے لیے بہت پتلے نمونوں کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ تصویر میں ایک مضبوط تین جہتی اثر ہے؛ یہ ثانوی الیکٹران، جذب شدہ الیکٹران اور مادے کے ساتھ الیکٹران بیم کے تعامل سے پیدا ہونے والی ایکس رے جیسی معلومات کا استعمال کرتے ہوئے مادے کی ساخت کا تجزیہ کر سکتا ہے۔
سکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپ کی الیکٹران گن اور کنڈینسر تقریباً ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپ کی طرح ہیں، لیکن الیکٹران بیم کو پتلا بنانے کے لیے، کنڈینسر کے نیچے ایک معروضی لینس اور ایک astigmatist شامل کیا جاتا ہے، اور سکیننگ الیکٹران کے دو سیٹ۔ جو ایک دوسرے پر کھڑے ہیں مقصدی لینس کے اندر نصب ہیں۔ کنڈلی معروضی عینک کے نیچے نمونے کے چیمبر میں نمونہ کا مرحلہ ہوتا ہے جسے منتقل، گھمایا اور جھکایا جا سکتا ہے۔
