ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन विपथन-सुधारित माइक्रोस्कोप: Difference between revisions

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[[File:MicroscopyResolution.png|thumb|प्रकाशीय, ट्रांसमिशन (टीईएम) और विपथन-सुधारित इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (एसीटीईएम) के साथ हासिल किए गए स्थानिक संकल्प का विकास।<ref>{{cite journal|doi=10.1557/mrs2006.4|url=http://web.pdx.edu/~pmoeck/pennycooks%20aberration%20corrected%20microscopes.pdf|title=विपथन-सुधारित इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से सामग्री अग्रिम|journal=MRS Bulletin|volume=31|pages=36–43|year=2011|last1=Pennycook|first1=S.J.|last2=Varela|first2=M.|last3=Hetherington|first3=C.J.D.|last4=Kirkland|first4=A.I.}}</ref>]]ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन विपथन-सुधारित सूक्ष्मदर्शी (टीम) चार अमेरिकी प्रयोगशालाओं और दो कंपनियों के बीच सहयोगी अनुसंधान परियोजना है। परियोजना की मुख्य गतिविधि 0.05 [[नैनोमीटर]] से नीचे के स्थानिक विभेदन के साथ [[ संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप |प्रेषण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शन]] (टीईएम) का डिजाइन और अनुप्रयोग है, जो [[हाइड्रोजन]] के परमाणु के आकार का लगभग आधा है।<ref name=graph/>
[[File:MicroscopyResolution.png|thumb|प्रकाशीय, ट्रांसमिशन (टीईएम) और विपथन-सुधारित इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (एसीटीईएम) के साथ हासिल किए गए स्थानिक संकल्प का विकास।<ref>{{cite journal|doi=10.1557/mrs2006.4|url=http://web.pdx.edu/~pmoeck/pennycooks%20aberration%20corrected%20microscopes.pdf|title=विपथन-सुधारित इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से सामग्री अग्रिम|journal=MRS Bulletin|volume=31|pages=36–43|year=2011|last1=Pennycook|first1=S.J.|last2=Varela|first2=M.|last3=Hetherington|first3=C.J.D.|last4=Kirkland|first4=A.I.}}</ref>|201x201px]]'''ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन विपथन-सुधारित सूक्ष्मदर्शी (टीम)''' चार अमेरिकी प्रयोगशालाओं और दो कंपनियों के बीच सहयोगी अनुसंधान परियोजना है। परियोजना की मुख्य गतिविधि 0.05 [[नैनोमीटर]] से नीचे के स्थानिक विभेदन के साथ [[ संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप |प्रेषण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शन]] (टीईएम) का डिजाइन और अनुप्रयोग है, जो [[हाइड्रोजन]] के परमाणु के आकार का लगभग आधा है।<ref name=graph/>


यह परियोजना बर्कले, कैलिफोर्निया में [[ लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला |लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला]] पर आधारित है और इसमें [[Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला|अर्गोन राष्ट्रीय प्रयोगशाला]], [[ ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला |ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला]] और इलिनोइस विश्वविद्यालय के उरबाना-शैंपेन में फ्रेडरिक सेट्ज़ सामग्री अनुसंधान प्रयोगशाला, साथ ही एफईआई कंपनी और सीईओएस कंपनियां शामिल हैं, और यू.एस. ऊर्जा विभाग द्वारा समर्थित है। परियोजना 2004 में आरम्भ की गई थी; परिचालन सूक्ष्मदर्शी 2008 में बनाया गया था और 2009 में 0.05 nm विभेदन लक्ष्य हासिल किया था। सूक्ष्मदर्शी साझा सुविधा है जो बाहरी उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध है।<ref>{{cite news|url=http://ncem.lbl.gov/TEAM-project/files/when_where.html|title=टीईएम परियोजना समयरेखा|publisher=lbl.gov}}</ref>
यह परियोजना बर्कले, कैलिफोर्निया में [[ लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला |लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला]] पर आधारित है और इसमें [[Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला|अर्गोन राष्ट्रीय प्रयोगशाला]], [[ ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला |ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला]] और इलिनोइस विश्वविद्यालय के उरबाना-शैंपेन में फ्रेडरिक सेट्ज़ सामग्री अनुसंधान प्रयोगशाला, साथ ही एफईआई कंपनी और सीईओएस कंपनियां सम्मिलित हैं, और यू.एस. ऊर्जा विभाग द्वारा समर्थित है। परियोजना 2004 में आरम्भ की गई थी; परिचालन सूक्ष्मदर्शी 2008 में बनाया गया था और 2009 में 0.05 nm विभेदन लक्ष्य हासिल किया था। सूक्ष्मदर्शी साझा सुविधा है जो बाहरी उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध है।<ref>{{cite news|url=http://ncem.lbl.gov/TEAM-project/files/when_where.html|title=टीईएम परियोजना समयरेखा|publisher=lbl.gov}}</ref>
== वैज्ञानिक पृष्ठभूमि ==
== वैज्ञानिक पृष्ठभूमि ==
यह लंबे समय से ज्ञात है कि प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शी का सबसे अच्छा प्राप्त करने योग्य स्थानिक संकल्प, जो सबसे छोटी विशेषता है जिसे वह देख सकता है, प्रकाश λ की तरंग दैर्ध्य के क्रम का है, जो कि हरे रंग के प्रकाश के लिए लगभग 550 nm है। इस विभेदन को उत्कृष्ट बनाने का मार्ग छोटे λ वाले कणों का उपयोग करना है, जैसे कि उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन है। व्यावहारिक सीमाएँ सुविधाजनक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा को 100–300 [[ यह इलेक्ट्रॉनिक था ]] पर सेट करती हैं जो λ = 3.7–2.0 [[ पीकोमीटर ]] से मेल खाती है। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का विभेदन इलेक्ट्रॉन तरंगदैर्घ्य द्वारा सीमित नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रॉन लेंस की आंतरिक खामियों द्वारा सीमित है। प्रकाशीय लेंस में विपथन के समान होने के कारण इन्हें [[गोलाकार विपथन]] और रंगीन विपथन कहा जाता है। उन विपथनों को सूक्ष्मदर्शी में विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सहायक लेंसों के एक सेट को स्थापित करके कम किया जाता है, जिन्हें विपथन सुधारक कहा जाता है।<ref name=rose>{{cite journal| doi= 10.1088/0031-8949/9/1/014107|pmid=27877933|title=उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के प्रकाशिकी|volume= 9|issue=1|year= 2008| author= H. H. Rose| journal= Science and Technology of Advanced Materials| pages= 014107| bibcode=2008STAdM...9a4107R|pmc=5099802}}</ref><ref>{{cite journal|title=Present status and future prospects of spherical aberration corrected TEM/STEM for study of nanomaterials|doi=10.1088/1468-6996/9/1/014111|journal=Sci. Technol. Adv. Mater. |volume=9|issue=1|year=2008|page=014111|author=N. Tanaka|bibcode=2008STAdM...9a4111T|pmc=5099806|pmid=27877937}}</ref>
यह लंबे समय से ज्ञात है कि प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शी का सबसे अच्छा प्राप्त करने योग्य स्थानिक संकल्प, जो सबसे छोटी विशेषता है जिसे वह देख सकता है, प्रकाश λ की तरंग दैर्ध्य के क्रम का है, जो कि हरे रंग के प्रकाश के लिए लगभग 550 nm है। इस विभेदन को उत्कृष्ट बनाने का मार्ग छोटे λ वाले कणों का उपयोग करना है, जैसे कि उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन है। व्यावहारिक सीमाएँ सुविधाजनक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा को 100–300 [[ यह इलेक्ट्रॉनिक था |किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट]] पर निर्धारित करती हैं जो λ = 3.7–2.0 [[ पीकोमीटर |पीकोमीटर]] से मेल खाती है। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का विभेदन इलेक्ट्रॉन तरंगदैर्घ्य द्वारा सीमित नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रॉन लेंस की आंतरिक खामियों द्वारा सीमित है। प्रकाशीय लेंस में विपथन के समान होने के कारण इन्हें [[गोलाकार विपथन|गोलीय विपथन]] और वर्णीय विपथन कहा जाता है। उन विपथनों को सूक्ष्मदर्शी में विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सहायक लेंसों के समूह को स्थापित करके कम किया जाता है, जिन्हें विपथन सुधारक कहा जाता है।<ref name=rose>{{cite journal| doi= 10.1088/0031-8949/9/1/014107|pmid=27877933|title=उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के प्रकाशिकी|volume= 9|issue=1|year= 2008| author= H. H. Rose| journal= Science and Technology of Advanced Materials| pages= 014107| bibcode=2008STAdM...9a4107R|pmc=5099802}}</ref><ref>{{cite journal|title=Present status and future prospects of spherical aberration corrected TEM/STEM for study of nanomaterials|doi=10.1088/1468-6996/9/1/014111|journal=Sci. Technol. Adv. Mater. |volume=9|issue=1|year=2008|page=014111|author=N. Tanaka|bibcode=2008STAdM...9a4111T|pmc=5099806|pmid=27877937}}</ref>
 
 
== हार्डवेयर ==
== हार्डवेयर ==
टीम एक वाणिज्यिक एफईआई टाइटन 80-300 इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी पर आधारित है, जिसे टीईएम और [[स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] (एसटीईएम) मोड दोनों में 80 और 300 केवी के बीच वोल्टेज पर संचालित किया जा सकता है। यांत्रिक कंपन को कम करने के लिए, सूक्ष्मदर्शी ध्वनि-प्रूफ बाड़े के भीतर एक अलग कमरे में स्थित होता है और दूर से संचालित होता है। इलेक्ट्रॉन स्रोत एक थर्मिओनिक उत्सर्जन #Schottky उत्सर्जन [[क्षेत्र उत्सर्जन बंदूक]] है जिसमें 300 keV पर 0.8 eV की अपेक्षाकृत कम ऊर्जा फैलती है। रंगीन विपथन को कम करने के लिए, इस फैलाव को 300 keV पर 0.13 eV और 0.08 eV को 80 kV पर एक [[वियना फ़िल्टर]] | वीन-फ़िल्टर प्रकार [[मोनोक्रोमेटर]] का उपयोग करके कम किया जाता है।<ref name=rose/>दोनों रोशनी लेंस, जो नमूने के ऊपर स्थित है और पारंपरिक रूप से [[कंडेनसर (माइक्रोस्कोप)|कंडेनसर (सूक्ष्मदर्शी)]] कहा जाता है, और संग्रह लेंस (जिसे [[ उद्देश्य (प्रकाशिकी) ]] कहा जाता है) पांचवें क्रम के गोलाकार विपथन सुधारकों से लैस हैं। इलेक्ट्रॉनों को जीआईएफ फिल्टर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और चार्ज-युग्मित डिवाइस कैमरा द्वारा पता लगाया जाता है। फ़िल्टर विशिष्ट रासायनिक तत्वों द्वारा बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों का चयन करना संभव बनाता है और इसलिए अध्ययन किए जा रहे नमूने में अलग-अलग परमाणुओं की पहचान करता है।<ref name=mm>{{cite journal|url=http://ncem.lbl.gov/team/TEAM%20pubs/MAM14-5_Kisielowski_et_al-Author.pdf|journal=Microscopy and Microanalysis|volume=14|issue=5|pages=469–477|year=2008|doi=10.1017/S1431927608080902|pmid=18793491|title=Detection of Single Atoms and Buried Defects in Three Dimensions by Aberration-Corrected Electron Microscope with 0.5-Å Information Limit|author=C. Kisielowski|display-authors=etal|bibcode=2008MiMic..14..469K|s2cid=12689183 }}</ref>
'''टीम''' एक वाणिज्यिक एफईआई टाइटन 80-300 इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी पर आधारित है, जिसे टीईएम और [[स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी|स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी]] ('''एसटीईएम''') मोड दोनों में 80 और 300 किलो इलेक्ट्रॉनवोल्ट के बीच वोल्टेज पर संचालित किया जा सकता है। यांत्रिक दोलन को कम करने के लिए, सूक्ष्मदर्शी ध्वनिसह अंत:क्षेत्र के भीतर अलग स्थान में स्थित होता है और दूर से संचालित होता है। इलेक्ट्रॉन स्रोत 300 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट पर 0.8 इलेक्ट्रॉन वोल्ट के अपेक्षाकृत कम ऊर्जा प्रसार के साथ शोट्की प्रकार की [[क्षेत्र उत्सर्जन बंदूक|फील्ड एमिशन गन]] है। वर्णीय विपथन को कम करने के लिए, इस फैलाव को 300 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट पर 0.13 इलेक्ट्रॉन वोल्ट और 0.08 इलेक्ट्रॉन वोल्ट को 80 किलो वोल्ट पर [[वियना फ़िल्टर|वीन-फ़िल्टर]] प्रकार एकवर्णीत्र ([[मोनोक्रोमेटर|मोनोक्रोमेटर)]] का उपयोग करके कम किया जाता है।<ref name=rose/>दोनों रोशनी लेंस, जो नमूने के ऊपर स्थित है और पारंपरिक रूप से [[कंडेनसर (माइक्रोस्कोप)|कंडेनसर (सूक्ष्मदर्शी)]] कहा जाता है, और संग्रह लेंस (जिसे [[ उद्देश्य (प्रकाशिकी) |  अभीष्ट (प्रकाशिकी)]] कहा जाता है) पांचवें क्रम के गोलाकार विपथन सुधारकों से लैस हैं। इलेक्ट्रॉनों को जीआईएफ फिल्टर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और चार्ज-युग्मित उपकरण कैमरा द्वारा पता लगाया जाता है। फ़िल्टर विशिष्ट रासायनिक तत्वों द्वारा बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों का चयन करना संभव बनाता है और इसलिए अध्ययन किए जा रहे नमूने में अलग-अलग परमाणुओं की पहचान करता है।<ref name=mm>{{cite journal|url=http://ncem.lbl.gov/team/TEAM%20pubs/MAM14-5_Kisielowski_et_al-Author.pdf|journal=Microscopy and Microanalysis|volume=14|issue=5|pages=469–477|year=2008|doi=10.1017/S1431927608080902|pmid=18793491|title=Detection of Single Atoms and Buried Defects in Three Dimensions by Aberration-Corrected Electron Microscope with 0.5-Å Information Limit|author=C. Kisielowski|display-authors=etal|bibcode=2008MiMic..14..469K|s2cid=12689183 }}</ref>
 
 
== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
टीम का विभिन्न क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों पर परीक्षण किया गया है, GaN (मिलर इंडेक्स|[211] ओरिएंटेशन), [[जर्मेनियम]] ([114]), [[ सोना ]] ([111]) और अन्य में अलग-अलग परमाणुओं को हल करते हुए, और स्थानिक विभेदन को 0.05 nm से नीचे पहुंचाते हुए ( लगभग 0.045 nm)। [[ग्राफीन]] की छवियों में - [[ग्रेफाइट]] की एक शीट - न केवल परमाणु, बल्कि रासायनिक बंधन भी देखे जा सकते हैं। सूक्ष्मदर्शी के अंदर एक फिल्म रिकॉर्ड की गई है जिसमें ग्राफीन शीट में छेद किए गए छेद के चारों ओर अलग-अलग कार्बन परमाणुओं को कूदते हुए दिखाया गया है।<ref name=graph>{{cite news|url=http://newscenter.lbl.gov/press-releases/2009/03/26/atoms-in-action/|title=बर्कले के वैज्ञानिक एक्शन में व्यक्तिगत कार्बन परमाणुओं की पहली लाइव एक्शन मूवी का निर्माण करते हैं|date=March 26, 2009}}</ref><ref name=erni>{{cite journal|doi=10.1103/PhysRevLett.102.096101|pmid=19392535|title=Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe|year=2009|author=R. Erni|journal=Physical Review Letters|volume=102|issue=9|pages=096101|bibcode=2009PhRvL.102i6101E|display-authors=etal|url=https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc927376/m2/1/high_res_d/960283.pdf|type=Submitted manuscript}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1126/science.1166999|journal=Science|date= 27 March 2009|volume=323|pages=1705–8|title=Graphene at the Edge: Stability and Dynamics|author=C. O. Girit|pmid=19325110|bibcode = 2009Sci...323.1705G|issue=5922|s2cid=24762146 |display-authors=etal}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1021/nl801386m|author=J. C. Meyer|journal=Nano Lett.|year=2008|volume=8|pages=3582–6|title=ग्राफीन झिल्लियों में जाली परमाणुओं और सामयिक दोषों की प्रत्यक्ष इमेजिंग|pmid=18563938|bibcode = 2008NanoL...8.3582M|issue=11|display-authors=etal}}</ref> इसी तरह के चित्र, कार्बन परमाणुओं और उनके बीच के बंधनों को हल करते हुए, स्वतंत्र रूप से [[पेंटासीन]] के लिए तैयार किए गए हैं - एक बहुत ही अलग माइक्रोस्कोपी तकनीक, [[परमाणु बल माइक्रोस्कोपी]] (एएफएम) का उपयोग करते हुए पांच कार्बन रिंगों वाला एक प्लेनर कार्बनिक अणु।<ref name=afm1>{{cite news |title=एकल अणु की तेजस्वी छवि|url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8225491.stm |date=2009-08-28 |accessdate=2009-08-28 |work=BBC News |first=Jason |last=Palmer}}</ref><ref name=afm2>{{cite journal|doi=10.1126/science.1176210|pmid=19713523|title=परमाणु बल माइक्रोस्कोपी द्वारा हल किए गए अणु की रासायनिक संरचना|first5=G|last5=Meyer|first4=P|last4=Liljeroth|first3=N|last3=Moll|first2=F|last2=Mohn|year=2009|author=L. Gross|journal=Science|volume=325|issue=5944|pages=1110–4|bibcode = 2009Sci...325.1110G |s2cid=9346745 }}</ref> AFM में, परमाणुओं की जांच इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं की जाती है, बल्कि एक तेज कंपन टिप द्वारा की जाती है।
'''टीम''' का विभिन्न क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों पर परीक्षण किया गया है, GaN (मिलर इंडेक्स|[211] ओरिएंटेशन), [[जर्मेनियम]] ([114]), [[ सोना |सोना]] ([111]) और अन्य में अलग-अलग परमाणुओं को हल करते हुए, और स्थानिक विभेदन को 0.05 nm से नीचे पहुंचाते हुए ( लगभग 0.045 nm)। [[ग्राफीन]] की छवियों में - [[ग्रेफाइट]] की शीट - न केवल परमाणु, बल्कि रासायनिक बंधन भी देखे जा सकते हैं। सूक्ष्मदर्शी के अंदर फिल्म रिकॉर्ड की गई है जिसमें ग्राफीन शीट में रन्ध्र के चारों ओर अलग-अलग कार्बन परमाणुओं को हॉपिंग दिखाया गया है।<ref name=graph>{{cite news|url=http://newscenter.lbl.gov/press-releases/2009/03/26/atoms-in-action/|title=बर्कले के वैज्ञानिक एक्शन में व्यक्तिगत कार्बन परमाणुओं की पहली लाइव एक्शन मूवी का निर्माण करते हैं|date=March 26, 2009}}</ref><ref name=erni>{{cite journal|doi=10.1103/PhysRevLett.102.096101|pmid=19392535|title=Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe|year=2009|author=R. Erni|journal=Physical Review Letters|volume=102|issue=9|pages=096101|bibcode=2009PhRvL.102i6101E|display-authors=etal|url=https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc927376/m2/1/high_res_d/960283.pdf|type=Submitted manuscript}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1126/science.1166999|journal=Science|date= 27 March 2009|volume=323|pages=1705–8|title=Graphene at the Edge: Stability and Dynamics|author=C. O. Girit|pmid=19325110|bibcode = 2009Sci...323.1705G|issue=5922|s2cid=24762146 |display-authors=etal}}</ref><ref>{{cite journal|doi=10.1021/nl801386m|author=J. C. Meyer|journal=Nano Lett.|year=2008|volume=8|pages=3582–6|title=ग्राफीन झिल्लियों में जाली परमाणुओं और सामयिक दोषों की प्रत्यक्ष इमेजिंग|pmid=18563938|bibcode = 2008NanoL...8.3582M|issue=11|display-authors=etal}}</ref> इसी तरह के चित्र, कार्बन परमाणुओं और उनके बीच के बंधनों को हल करते हुए, स्वतंत्र रूप से [[पेंटासीन]] के लिए तैयार किए गए हैं - एक बहुत ही अलग सूक्ष्मदर्शी तकनीक, [[परमाणु बल माइक्रोस्कोपी|परमाण्विक बल सूक्ष्मदर्शी यंत्र]] (एएफएम) का उपयोग करते हुए पांच कार्बन वलय वाला प्लेनर कार्बनिक अणु हैं।<ref name=afm1>{{cite news |title=एकल अणु की तेजस्वी छवि|url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/8225491.stm |date=2009-08-28 |accessdate=2009-08-28 |work=BBC News |first=Jason |last=Palmer}}</ref><ref name=afm2>{{cite journal|doi=10.1126/science.1176210|pmid=19713523|title=परमाणु बल माइक्रोस्कोपी द्वारा हल किए गए अणु की रासायनिक संरचना|first5=G|last5=Meyer|first4=P|last4=Liljeroth|first3=N|last3=Moll|first2=F|last2=Mohn|year=2009|author=L. Gross|journal=Science|volume=325|issue=5944|pages=1110–4|bibcode = 2009Sci...325.1110G |s2cid=9346745 }}</ref> एएफएम में, परमाणुओं की जांच इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं की जाती है, बल्कि तेज दोलन टिप द्वारा की जाती है।


==संदर्भ==
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==बाहरी संबंध==
==बाहरी संबंध==
*[http://ncem.lbl.gov/team/TEAMpage/TEAMpage.html टीम Project main site]
*[http://ncem.lbl.gov/team/TEAMpage/TEAMpage.html टीम Project main site]
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Latest revision as of 11:28, 27 April 2023

प्रकाशीय, ट्रांसमिशन (टीईएम) और विपथन-सुधारित इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (एसीटीईएम) के साथ हासिल किए गए स्थानिक संकल्प का विकास।[1]

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन विपथन-सुधारित सूक्ष्मदर्शी (टीम) चार अमेरिकी प्रयोगशालाओं और दो कंपनियों के बीच सहयोगी अनुसंधान परियोजना है। परियोजना की मुख्य गतिविधि 0.05 नैनोमीटर से नीचे के स्थानिक विभेदन के साथ प्रेषण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शन (टीईएम) का डिजाइन और अनुप्रयोग है, जो हाइड्रोजन के परमाणु के आकार का लगभग आधा है।[2]

यह परियोजना बर्कले, कैलिफोर्निया में लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला पर आधारित है और इसमें अर्गोन राष्ट्रीय प्रयोगशाला, ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला और इलिनोइस विश्वविद्यालय के उरबाना-शैंपेन में फ्रेडरिक सेट्ज़ सामग्री अनुसंधान प्रयोगशाला, साथ ही एफईआई कंपनी और सीईओएस कंपनियां सम्मिलित हैं, और यू.एस. ऊर्जा विभाग द्वारा समर्थित है। परियोजना 2004 में आरम्भ की गई थी; परिचालन सूक्ष्मदर्शी 2008 में बनाया गया था और 2009 में 0.05 nm विभेदन लक्ष्य हासिल किया था। सूक्ष्मदर्शी साझा सुविधा है जो बाहरी उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध है।[3]

वैज्ञानिक पृष्ठभूमि

यह लंबे समय से ज्ञात है कि प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शी का सबसे अच्छा प्राप्त करने योग्य स्थानिक संकल्प, जो सबसे छोटी विशेषता है जिसे वह देख सकता है, प्रकाश λ की तरंग दैर्ध्य के क्रम का है, जो कि हरे रंग के प्रकाश के लिए लगभग 550 nm है। इस विभेदन को उत्कृष्ट बनाने का मार्ग छोटे λ वाले कणों का उपयोग करना है, जैसे कि उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन है। व्यावहारिक सीमाएँ सुविधाजनक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा को 100–300 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट पर निर्धारित करती हैं जो λ = 3.7–2.0 पीकोमीटर से मेल खाती है। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का विभेदन इलेक्ट्रॉन तरंगदैर्घ्य द्वारा सीमित नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रॉन लेंस की आंतरिक खामियों द्वारा सीमित है। प्रकाशीय लेंस में विपथन के समान होने के कारण इन्हें गोलीय विपथन और वर्णीय विपथन कहा जाता है। उन विपथनों को सूक्ष्मदर्शी में विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सहायक लेंसों के समूह को स्थापित करके कम किया जाता है, जिन्हें विपथन सुधारक कहा जाता है।[4][5]

हार्डवेयर

टीम एक वाणिज्यिक एफईआई टाइटन 80-300 इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी पर आधारित है, जिसे टीईएम और स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (एसटीईएम) मोड दोनों में 80 और 300 किलो इलेक्ट्रॉनवोल्ट के बीच वोल्टेज पर संचालित किया जा सकता है। यांत्रिक दोलन को कम करने के लिए, सूक्ष्मदर्शी ध्वनिसह अंत:क्षेत्र के भीतर अलग स्थान में स्थित होता है और दूर से संचालित होता है। इलेक्ट्रॉन स्रोत 300 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट पर 0.8 इलेक्ट्रॉन वोल्ट के अपेक्षाकृत कम ऊर्जा प्रसार के साथ शोट्की प्रकार की फील्ड एमिशन गन है। वर्णीय विपथन को कम करने के लिए, इस फैलाव को 300 किलो इलेक्ट्रॉन वोल्ट पर 0.13 इलेक्ट्रॉन वोल्ट और 0.08 इलेक्ट्रॉन वोल्ट को 80 किलो वोल्ट पर वीन-फ़िल्टर प्रकार एकवर्णीत्र (मोनोक्रोमेटर) का उपयोग करके कम किया जाता है।[4]दोनों रोशनी लेंस, जो नमूने के ऊपर स्थित है और पारंपरिक रूप से कंडेनसर (सूक्ष्मदर्शी) कहा जाता है, और संग्रह लेंस (जिसे अभीष्ट (प्रकाशिकी) कहा जाता है) पांचवें क्रम के गोलाकार विपथन सुधारकों से लैस हैं। इलेक्ट्रॉनों को जीआईएफ फिल्टर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और चार्ज-युग्मित उपकरण कैमरा द्वारा पता लगाया जाता है। फ़िल्टर विशिष्ट रासायनिक तत्वों द्वारा बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों का चयन करना संभव बनाता है और इसलिए अध्ययन किए जा रहे नमूने में अलग-अलग परमाणुओं की पहचान करता है।[6]

अनुप्रयोग

टीम का विभिन्न क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों पर परीक्षण किया गया है, GaN (मिलर इंडेक्स|[211] ओरिएंटेशन), जर्मेनियम ([114]), सोना ([111]) और अन्य में अलग-अलग परमाणुओं को हल करते हुए, और स्थानिक विभेदन को 0.05 nm से नीचे पहुंचाते हुए ( लगभग 0.045 nm)। ग्राफीन की छवियों में - ग्रेफाइट की शीट - न केवल परमाणु, बल्कि रासायनिक बंधन भी देखे जा सकते हैं। सूक्ष्मदर्शी के अंदर फिल्म रिकॉर्ड की गई है जिसमें ग्राफीन शीट में रन्ध्र के चारों ओर अलग-अलग कार्बन परमाणुओं को हॉपिंग दिखाया गया है।[2][7][8][9] इसी तरह के चित्र, कार्बन परमाणुओं और उनके बीच के बंधनों को हल करते हुए, स्वतंत्र रूप से पेंटासीन के लिए तैयार किए गए हैं - एक बहुत ही अलग सूक्ष्मदर्शी तकनीक, परमाण्विक बल सूक्ष्मदर्शी यंत्र (एएफएम) का उपयोग करते हुए पांच कार्बन वलय वाला प्लेनर कार्बनिक अणु हैं।[10][11] एएफएम में, परमाणुओं की जांच इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं की जाती है, बल्कि तेज दोलन टिप द्वारा की जाती है।

संदर्भ

  1. ↑ Pennycook, S.J.; Varela, M.; Hetherington, C.J.D.; Kirkland, A.I. (2011). "विपथन-सुधारित इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से सामग्री अग्रिम" (PDF). MRS Bulletin. 31: 36–43. doi:10.1557/mrs2006.4.
  2. ↑ 2.0 2.1 "बर्कले के वैज्ञानिक एक्शन में व्यक्तिगत कार्बन परमाणुओं की पहली लाइव एक्शन मूवी का निर्माण करते हैं". March 26, 2009.
  3. ↑ "टीईएम परियोजना समयरेखा". lbl.gov.
  4. ↑ 4.0 4.1 H. H. Rose (2008). "उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के प्रकाशिकी". Science and Technology of Advanced Materials. 9 (1): 014107. Bibcode:2008STAdM...9a4107R. doi:10.1088/0031-8949/9/1/014107. PMC 5099802. PMID 27877933.
  5. ↑ N. Tanaka (2008). "Present status and future prospects of spherical aberration corrected TEM/STEM for study of nanomaterials". Sci. Technol. Adv. Mater. 9 (1): 014111. Bibcode:2008STAdM...9a4111T. doi:10.1088/1468-6996/9/1/014111. PMC 5099806. PMID 27877937.
  6. ↑ C. Kisielowski; et al. (2008). "Detection of Single Atoms and Buried Defects in Three Dimensions by Aberration-Corrected Electron Microscope with 0.5-Å Information Limit" (PDF). Microscopy and Microanalysis. 14 (5): 469–477. Bibcode:2008MiMic..14..469K. doi:10.1017/S1431927608080902. PMID 18793491. S2CID 12689183.
  7. ↑ R. Erni; et al. (2009). "Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe" (PDF). Physical Review Letters (Submitted manuscript). 102 (9): 096101. Bibcode:2009PhRvL.102i6101E. doi:10.1103/PhysRevLett.102.096101. PMID 19392535.
  8. ↑ C. O. Girit; et al. (27 March 2009). "Graphene at the Edge: Stability and Dynamics". Science. 323 (5922): 1705–8. Bibcode:2009Sci...323.1705G. doi:10.1126/science.1166999. PMID 19325110. S2CID 24762146.
  9. ↑ J. C. Meyer; et al. (2008). "ग्राफीन झिल्लियों में जाली परमाणुओं और सामयिक दोषों की प्रत्यक्ष इमेजिंग". Nano Lett. 8 (11): 3582–6. Bibcode:2008NanoL...8.3582M. doi:10.1021/nl801386m. PMID 18563938.
  10. ↑ Palmer, Jason (2009-08-28). "एकल अणु की तेजस्वी छवि". BBC News. Retrieved 2009-08-28.
  11. ↑ L. Gross; Mohn, F; Moll, N; Liljeroth, P; Meyer, G (2009). "परमाणु बल माइक्रोस्कोपी द्वारा हल किए गए अणु की रासायनिक संरचना". Science. 325 (5944): 1110–4. Bibcode:2009Sci...325.1110G. doi:10.1126/science.1176210. PMID 19713523. S2CID 9346745.


बाहरी संबंध

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