اسکیننگ ٹنلنگ الیکٹران مائکروسکوپ کیسے کام کرتی ہے۔
کام کرنے کا طریقہ
اگرچہ اسکیننگ ٹنلنگ الیکٹران خوردبین کی ترتیب مختلف ہیں، لیکن ان سب میں مندرجہ ذیل تین اہم حصے شامل ہیں: ایک مکینیکل سسٹم (آئینے کا باڈی) جو تحقیقات کو چلائے جانے والے نمونے کی سطح کے نسبت تین جہتی حرکت کرتا ہے، اور اسے کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اور تحقیقات کی نگرانی کریں۔ نمونے سے فاصلے کے لیے الیکٹرانک نظام اور ناپے گئے ڈیٹا کو تصویروں میں تبدیل کرنے کے لیے ڈسپلے کا نظام۔ اس کے کام کرنے کے دو طریقے ہیں: مستقل کرنٹ موڈ اور مستقل ہائی موڈ۔
مستقل کرنٹ موڈ
ٹنلنگ کرنٹ کو الیکٹرانک فیڈ بیک سرکٹ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے اور اسے مستقل رکھا جاتا ہے۔ پھر کمپیوٹر سسٹم نمونے کی سطح پر اسکین کرنے کے لیے سوئی کی نوک کو کنٹرول کرتا ہے، یعنی سوئی کی نوک کو x اور y سمتوں کے ساتھ دو جہتی حرکت دینا۔ چونکہ ٹنل کرنٹ کو مستقل رہنے کے لیے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے، اس لیے سوئی کی نوک اور نمونے کی سطح کے درمیان مقامی اونچائی بھی مستقل رہے گی، اس لیے سوئی کی نوک نمونے کی سطح کے اتار چڑھاؤ کے ساتھ ایک ہی غیر متزلزل حرکت کرے گی، اور اونچائی کی معلومات اس کے مطابق ظاہر کی جائے گی۔ باہر او. کہنے کا مطلب یہ ہے کہ سکیننگ ٹنلنگ الیکٹران مائکروسکوپ نمونے کی سطح کی تین جہتی معلومات حاصل کرتی ہے۔ یہ کام کرنے کا طریقہ جامع تصویری معلومات، اعلیٰ معیار کی خوردبین تصاویر حاصل کرتا ہے اور بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔
مسلسل اونچائی موڈ
نمونے کی اسکیننگ کے عمل کے دوران سوئی کی نوک کی مطلق اونچائی کو مستقل رکھیں؛ پھر سوئی کی نوک اور نمونے کی سطح کے درمیان مقامی فاصلہ بدل جائے گا، اور سرنگ کے کرنٹ I کا سائز بھی اسی کے مطابق بدل جائے گا۔ سرنگ کے کرنٹ I کی تبدیلی کو کمپیوٹر کے ذریعے ریکارڈ کیا جائے گا اور اسے ایک تصویر میں تبدیل کیا جائے گا، سگنل دکھایا گیا ہے، اور ایک اسکیننگ ٹنلنگ الیکٹران مائکروسکوپ مائیکرو گراف حاصل کیا جاتا ہے۔ کام کرنے کا یہ طریقہ صرف نسبتاً فلیٹ سطحوں اور واحد اجزاء والے نمونوں کے لیے موزوں ہے۔
اصول
کوانٹم میکانکس میں ٹنلنگ اثر کے اصول کے مطابق ٹھوس سطح پر ایٹموں میں الیکٹرانوں کے ٹنلنگ کرنٹ کا پتہ لگا کر ٹھوس کی سطح کی شکل کو الگ کرنے کے لیے اسکیننگ ٹنلنگ مائکروسکوپ ایک نئی قسم کا خوردبینی آلہ ہے۔
الیکٹرانوں کے سرنگوں کے اثر کی وجہ سے، دھات میں الیکٹران مکمل طور پر سطح کی حد کے اندر محدود نہیں ہیں، یعنی، الیکٹران کی کثافت اچانک سطح کی حد پر صفر تک نہیں گرتی، بلکہ سطح سے باہر تیزی سے زوال پذیر ہوتی ہے۔ کشی کی لمبائی تقریباً 1nm ہے، جو الیکٹرانوں کے فرار ہونے میں سطح کی رکاوٹ کا ایک پیمانہ ہے۔ اگر دو دھاتیں ایک دوسرے کے بہت قریب ہیں، تو ان کے الیکٹران کے بادل اوورلیپ ہو سکتے ہیں۔ اگر دو دھاتوں کے درمیان ایک چھوٹا سا وولٹیج لگایا جاتا ہے، تو ان کے درمیان ایک برقی کرنٹ (جسے ٹنلنگ کرنٹ کہتے ہیں) دیکھا جا سکتا ہے۔
