الیکٹران مائیکروسکوپی بمقابلہ آپٹیکل مائیکروسکوپی کے فوائد
الیکٹران مائیکروسکوپ آپٹیکل مائیکروسکوپ امیجنگ اصول مماثلت اور فرق
الیکٹران مائیکروسکوپ ایک ایسا آلہ ہے جو الیکٹران آپٹکس کے اصول کی بنیاد پر بہت زیادہ میگنیفیکیشنز پر مادوں کے باریک ڈھانچے کی تصویر بنانے کے لیے روشنی کی شعاعوں اور آپٹیکل لینز کی بجائے الیکٹران بیم اور الیکٹران لینز کا استعمال کرتا ہے۔
الیکٹران خوردبین کی حل کرنے کی طاقت کو دو ملحقہ پوائنٹس کے درمیان چھوٹے فاصلے سے ظاہر کیا جاتا ہے جسے یہ حل کر سکتا ہے۔ 1970 کی دہائی میں، ٹرانسمیشن الیکٹران خوردبین کی ریزولیوشن تقریباً 0.3 نینو میٹر تھی (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، جبکہ آپٹیکل مائکروسکوپ کی زیادہ سے زیادہ میگنیفیکیشن تقریباً 2000 گنا ہے، اس لیے کچھ 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 کے Knorr-Bremse اور Ruska نے کولڈ کیتھوڈ ڈسچارج الیکٹران سورس اور تین الیکٹران لینز کے ساتھ ایک ہائی وولٹیج آسیلوسکوپ کو ریفٹ کیا، اور دس گنا سے زیادہ میگنیفائیڈ تصویر حاصل کی، جس نے الیکٹران مائکروسکوپ میگنیفائیڈ 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 حاصل کرنے لگی۔
1940 کی دہائی میں، ریاستہائے متحدہ میں ہل نے الیکٹران لینس کی گردشی عدم توازن کو پورا کرنے کے لیے ایک astigmatizer کا استعمال کیا، 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 کی گئی اور 1979 میں 0.3 نینو میٹر کی ریزولوشن کے ساتھ ایک بڑی الیکٹران مائکروسکوپ تیار کی گئی۔
اگرچہ الیکٹران خوردبین کی حل کرنے کی طاقت آپٹیکل مائکروسکوپ سے 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 بیم کی شعاع ریزی بھی حیاتیاتی نمونوں کو متاثر کرے گی۔ تابکاری سے نقصان پہنچانا۔ 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 مائیکروسکوپی 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 {{0}} نینو میٹر ہے، جب کہ 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 نینو میٹر 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 مائیکروسکوپ کا صرف 1 فیصد ہے، تب بھی الیکٹران خوردبین کی حل کرنے کی طاقت اس سے کہیں زیادہ ہے۔ آپٹیکل خوردبین کی.
الیکٹران مائکروسکوپ تین حصوں پر مشتمل ہے: لینس بیرل، ویکیوم سسٹم اور پاور سپلائی کیبنٹ۔ لینس بیرل میں بنیادی طور پر الیکٹران گنز، الیکٹران لینز، سیمپل ہولڈرز، فلوروسینٹ اسکرینز، اور کیمرہ میکانزم شامل ہیں۔ یہ اجزاء عموماً اوپر سے نیچے تک ایک کالم میں جمع ہوتے ہیں۔ ویکیوم سسٹم مکینیکل ویکیوم پمپس، ڈفیوژن پمپس اور ویکیوم والوز پر مشتمل ہے۔ گیس پائپ لائن لینس بیرل کے ساتھ منسلک ہے؛ پاور کیبنٹ ایک ہائی وولٹیج جنریٹر، ایک ایکسائٹیشن کرنٹ سٹیبلائزر اور مختلف ایڈجسٹمنٹ کنٹرول یونٹس پر مشتمل ہے۔
الیکٹران لینس الیکٹران مائکروسکوپ لینس بیرل کا ایک اہم حصہ ہے۔ یہ فوکس بنانے کے لیے الیکٹران ٹریک کو محور کی طرف موڑنے کے لیے لینس بیرل کے محور کے لیے خلائی الیکٹرک فیلڈ یا مقناطیسی فیلڈ کا استعمال کرتا ہے۔ اس کا کام شہتیر کو فوکس کرنے کے لیے شیشے کے محدب لینس کی طرح ہے، اس لیے اسے الیکٹرانک لینس کہا جاتا ہے۔ . زیادہ تر جدید الیکٹران خوردبین برقی مقناطیسی لینز کا استعمال کرتے ہیں، جو قطب کے جوتوں کے ساتھ ایک کنڈلی سے گزرنے والے انتہائی مستحکم DC اتیجیت کرنٹ سے پیدا ہونے والے مضبوط مقناطیسی میدان کے ذریعے الیکٹرانوں کو فوکس کرتے ہیں۔
الیکٹران گن ایک جزو ہے جس میں ٹنگسٹن فلیمینٹ ہاٹ کیتھوڈ، ایک گرڈ اور کیتھوڈ ہوتا ہے۔ یہ یکساں رفتار کے ساتھ الیکٹران بیم کا اخراج اور تشکیل کر سکتا ہے، اس لیے تیز رفتار وولٹیج کا استحکام ایک دس ہزارویں سے کم نہیں ہونا چاہیے۔
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 باریک مادی ڈھانچے کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں جنہیں عام خوردبین سے حل نہیں کیا جا سکتا۔ اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ بنیادی طور پر ٹھوس سطحوں کی شکل کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور مادی ساخت کے تجزیہ کے لیے الیکٹرانک مائیکرو پروبس بنانے کے لیے ایکس رے ڈفریکٹومیٹر یا الیکٹران انرجی اسپیکٹرو میٹر کے ساتھ بھی مل سکتے ہیں۔ خود سے خارج ہونے والے الیکٹران کی سطحوں کے مطالعہ کے لیے ایمیشن الیکٹران مائکروسکوپی۔
ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کا نام الیکٹران بیم کے نمونے میں گھسنے اور پھر الیکٹران لینس کے ساتھ تصویر کو بڑا کرنے کے بعد رکھا گیا ہے۔ اس کا نظری راستہ نظری خوردبین سے ملتا جلتا ہے۔ اس قسم کے الیکٹران خوردبین میں، تصویر کی تفصیل میں تضاد نمونے کے ایٹموں کے ذریعے الیکٹران بیم کے بکھرنے سے پیدا ہوتا ہے۔ نمونے کے پتلے یا کم کثافت والے حصے میں کم الیکٹران بیم بکھرتے ہیں، تاکہ زیادہ الیکٹران معروضی ڈایافرام سے گزرتے ہیں اور 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 کر کے نقصان یا تباہ کر دے گا۔
ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کالم کا سب سے اوپر الیکٹران گن ہے، الیکٹران ٹنگسٹن ہاٹ کیتھوڈ سے خارج ہوتے ہیں، پہلے سے گزرتے ہیں، اور دوسرے دو کنڈینسر آئینے الیکٹران بیم پر فوکس کرتے ہیں۔ نمونے سے گزرنے کے بعد، الیکٹران بیم کو معروضی عینک 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 کوہیرنٹ پلیٹ پر امیج کیا جاتا ہے۔
انٹرمیڈیٹ آئینے کی میگنیفیکیشن کو مسلسل دسیوں بار سے سینکڑوں ہزار بار تک تبدیل کیا جا سکتا ہے بنیادی طور پر جوش کرنٹ کی ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے۔ انٹرمیڈیٹ آئینے کی فوکل لینتھ کو تبدیل کرکے، ایک ہی نمونے کے چھوٹے حصوں پر الیکٹران مائکروسکوپک امیجز اور الیکٹران ڈفریکشن امیجز حاصل کیے جاسکتے ہیں۔ موٹے دھاتی 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۔ سکیننگ الیکٹران خوردبین کی ساخت کا منصوبہ بندی کا خاکہ
اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کا الیکٹران بیم نمونے سے نہیں گزرتا، بلکہ صرف نمونے کی سطح پر موجود سیکنڈری الیکٹرانوں کو اسکین اور پرجوش کرتا ہے۔ نمونے کے ساتھ لگا ہوا سکینٹیلیشن کرسٹل یہ ثانوی الیکٹران حاصل کرتا ہے، پکچر ٹیوب کے الیکٹران بیم کی شدت کو بڑھاتا اور ماڈیول کرتا ہے، اس طرح پکچر ٹیوب کی سکرین پر چمک بدل جاتی ہے۔ پکچر ٹیوب کا ڈیفلیکشن کنڈلی نمونے کی سطح پر الیکٹران بیم کے ساتھ ہم وقت ساز اسکیننگ کرتی رہتی ہے، تاکہ پکچر ٹیوب کی فلوروسینٹ اسکرین نمونے کی سطح کی ٹپوگرافک امیج دکھاتی ہے، جو کہ صنعتی ٹی وی 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 مائکروسکوپی کو اسکین کرنے کے لیے بہت پتلے نمونوں کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ تصویر کا ایک مضبوط تین جہتی اثر ہے؛ یہ مادوں کی ساخت کا تجزیہ کرنے کے لیے الیکٹران بیم اور مادوں کے درمیان تعامل سے پیدا ہونے والے ثانوی الیکٹران، جذب شدہ الیکٹران، اور ایکس رے جیسی معلومات کا استعمال کر سکتا ہے۔
اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپ کی الیکٹران گن اور کنڈینسر لینس تقریباً ایک ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کی طرح ہی ہوتے ہیں، لیکن الیکٹران بیم کو پتلا بنانے کے لیے، کنڈینسر لینس کے نیچے ایک معروضی لینس اور ایک astigmatizer شامل کیا جاتا ہے، اور اس کے دو سیٹ مقصدی لینس کے اندر باہمی طور پر کھڑے سکیننگ بیم نصب کیے جاتے ہیں۔ کنڈلی معروضی لینس کے نیچے نمونہ کا چیمبر ایک نمونے کے مرحلے سے لیس ہے جو حرکت، گھومنے اور جھک سکتا ہے۔
