ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए डिटेक्टर: Difference between revisions

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== पारंपरिक संसूचन तकनीक ==
== पारंपरिक संसूचन तकनीक ==
परंपरागत रूप से, टीईएम प्रतिरूप या विवर्तन प्रतिरूप को एक प्रतिदीप्त दर्शन चित्रपट का उपयोग करके देखा जा सकता है, जिसमें पाउडर [[ZnS]] या जेडएनएस/सीडीएस सम्मिलित है, जो [[कैथोडोल्यूमिनेसेंस|कैथोडी संदीप्‍ति]] के माध्यम से इलेक्ट्रॉन बीम से उत्तेजित है।<ref name="Reimer & Kohl">{{cite book|last1=Reimer|first1=Ludwig|last2=Kohl|first2=Helmut|title=छवि निर्माण के संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी भौतिकी|edition=5|publisher=Springer|year=2008|pages=126–138|isbn=978-0387400938}}</ref> एक बार सूक्ष्मदर्शिक अपने दर्शन चित्रपट पर उपयुक्त प्रतिरूप देख सकता था, तब प्रतिरूपों को [[ फ़ोटोग्राफिक फिल्म |फ़ोटोग्राफीय फिल्म]] का उपयोग करके अभिलिखित किया जा सकता था। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के लिए, फिल्म में सामान्यतः एक प्लास्टिक समर्थन आधार पर एक जिलेटिन और सिल्वर हलाइड पायसी परत सम्मिलित होती है।<ref name="Zuo & Spence">{{cite book|last1=Zuo|first1=Jian Min|last2=Spence|first2=John C.H.|title=उन्नत संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग और नैनोसाइंस में विवर्तन|publisher=Springer|year=2017|pages=223–228|isbn= 978-1493966059}}</ref> इलेक्ट्रॉन बीम के संपर्क में आने पर सिल्वर हलाइड को चांदी में बदल दिया जाएगा, और फिर फिल्म को प्रतिरूप बनाने के लिए रासायनिक रूप से विकसित किया जा सकता है, जिसे फिल्म क्रमवीक्षक का उपयोग करके विश्लेषण के लिए अंकीकृत किया जा सकता है।<ref name="Zuo & Spence"/> आधुनिक टीईएम में, फिल्म को व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक संसूचक द्वारा बदल दिया गया है।
परंपरागत रूप से, टीईएम प्रतिरूप या विवर्तन प्रतिरूप को एक प्रतिदीप्त दर्शन चित्रपट का उपयोग करके देखा जा सकता है, जिसमें पाउडर [[ZnS]] या जेडएनएस/सीडीएस सम्मिलित है, जो [[कैथोडोल्यूमिनेसेंस|कैथोडी संदीप्‍ति]] के माध्यम से इलेक्ट्रॉन किरण से उत्तेजित है।<ref name="Reimer & Kohl">{{cite book|last1=Reimer|first1=Ludwig|last2=Kohl|first2=Helmut|title=छवि निर्माण के संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी भौतिकी|edition=5|publisher=Springer|year=2008|pages=126–138|isbn=978-0387400938}}</ref> एक बार सूक्ष्मदर्शिक अपने दर्शन चित्रपट पर उपयुक्त प्रतिरूप देख सकता था, तब प्रतिरूपों को [[ फ़ोटोग्राफिक फिल्म |फ़ोटोग्राफीय फिल्म]] का उपयोग करके अभिलिखित किया जा सकता था। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के लिए, फिल्म में सामान्यतः एक प्लास्टिक समर्थन आधार पर एक जिलेटिन और सिल्वर हलाइड पायसी परत सम्मिलित होती है।<ref name="Zuo & Spence">{{cite book|last1=Zuo|first1=Jian Min|last2=Spence|first2=John C.H.|title=उन्नत संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग और नैनोसाइंस में विवर्तन|publisher=Springer|year=2017|pages=223–228|isbn= 978-1493966059}}</ref> इलेक्ट्रॉन किरण के संपर्क में आने पर सिल्वर हलाइड को चांदी में बदल दिया जाएगा, और फिर फिल्म को प्रतिरूप बनाने के लिए रासायनिक रूप से विकसित किया जा सकता है, जिसे फिल्म क्रमवीक्षक का उपयोग करके विश्लेषण के लिए अंकीकृत किया जा सकता है।<ref name="Zuo & Spence"/> आधुनिक टीईएम में, फिल्म को व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक संसूचक द्वारा बदल दिया गया है।


== सीसीडी कैमरे ==
== सीसीडी कैमरे ==
आवेश युग्मित उपकरण(सीसीडी) कैमरों को पहली बार 1980 के दशक में ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए लागू किया गया था और बाद में व्यापक हो गया।<ref>{{cite journal |last1=Roberts |first1=P.T.E. |last2=Chapman |first2=J.N. |last3=MacLeod|first3=A.M.|date=1982 |title=सीटीईएम के लिए एक सीसीडी आधारित छवि रिकॉर्डिंग प्रणाली|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0304399182900614 |journal=Ultramicroscopy |volume=8 |issue=4 |pages=385–396 |doi=10.1016/0304-3991(82)90061-4 |access-date=11 May 2020}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Spence |first1=J.C.H. |last2=Zuo|first2=J.M.|date=1988 |title=बड़ी गतिशील रेंज, इलेक्ट्रॉन विवर्तन और इमेजिंग के लिए समानांतर पहचान प्रणाली|journal=Review of Scientific Instruments |volume=59 |issue=9 |pages=2102–2105 |doi=10.1063/1.1140039 |bibcode=1988RScI...59.2102S }}</ref> एक टीईएम में उपयोग के लिए, सीसीडी सामान्यतः एकल क्रिस्टल [[येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट]](वाईएजी) जैसे एक [[सिंटिलेटर|प्रस्फुरक]] के साथ युग्मित होते हैं जिसमें इलेक्ट्रॉन बीम से इलेक्ट्रॉनों को फोटॉनों में परिवर्तित किया जाता है, जिन्हें तंतु प्रकाशीय प्लेट के माध्यम से सीसीडी के संवेदक में स्थानांतरित किया जाता है।<ref name="Reimer & Kohl"/> इसका मुख्य कारण यह है कि उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम के सीधे संपर्क में आने से संवेदक सीसीडी को हानि पहुंचती है। एक टीईएम के लिए एक विशिष्ट सीसीडी संवेदक के तापमान को लगभग -30 डिग्री सेल्सियस तक कम करने के लिए [[थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग|तापविद्युत् शीतलन]] को भी सम्मिलित करेगा, जो अदीप्त धारा को कम करता है और संकेत को रव में उन्नति करते है।<ref name="Reimer & Kohl"/>
आवेश युग्मित उपकरण(सीसीडी) कैमरों को पहली बार 1980 के दशक में ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए लागू किया गया था और बाद में व्यापक हो गया।<ref>{{cite journal |last1=Roberts |first1=P.T.E. |last2=Chapman |first2=J.N. |last3=MacLeod|first3=A.M.|date=1982 |title=सीटीईएम के लिए एक सीसीडी आधारित छवि रिकॉर्डिंग प्रणाली|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0304399182900614 |journal=Ultramicroscopy |volume=8 |issue=4 |pages=385–396 |doi=10.1016/0304-3991(82)90061-4 |access-date=11 May 2020}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Spence |first1=J.C.H. |last2=Zuo|first2=J.M.|date=1988 |title=बड़ी गतिशील रेंज, इलेक्ट्रॉन विवर्तन और इमेजिंग के लिए समानांतर पहचान प्रणाली|journal=Review of Scientific Instruments |volume=59 |issue=9 |pages=2102–2105 |doi=10.1063/1.1140039 |bibcode=1988RScI...59.2102S }}</ref> एक टीईएम में उपयोग के लिए, सीसीडी सामान्यतः एकल क्रिस्टल [[येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट]](वाईएजी) जैसे एक [[सिंटिलेटर|प्रस्फुरक]] के साथ युग्मित होते हैं जिसमें इलेक्ट्रॉन किरण से इलेक्ट्रॉनों को फोटॉनों में परिवर्तित किया जाता है, जिन्हें तंतु प्रकाशीय प्लेट के माध्यम से सीसीडी के संवेदक में स्थानांतरित किया जाता है।<ref name="Reimer & Kohl"/> इसका मुख्य कारण यह है कि उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन किरण के सीधे संपर्क में आने से संवेदक सीसीडी को हानि पहुंचती है। एक टीईएम के लिए एक विशिष्ट सीसीडी संवेदक के तापमान को लगभग -30 डिग्री सेल्सियस तक कम करने के लिए [[थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग|तापविद्युत् शीतलन]] को भी सम्मिलित करेगा, जो अदीप्त धारा को कम करता है और संकेत को रव में उन्नति करते है।<ref name="Reimer & Kohl"/>




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== प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक ==
== प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक ==
सीसीडी और सीएमओएस कैमरों में इलेक्ट्रॉनों को फोटॉन में बदलने के लिए प्रस्फुरक का उपयोग इन उपकरणों की संसूचक क्वांटम दक्षता(डीक्यूई) को कम करता है। प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक, जिनमें कोई प्रस्फुरक नहीं है और सीधे इलेक्ट्रॉन बीम के संपर्क में हैं, सामान्यतः प्रस्फुरक युग्मित कैमरों की तुलना में उच्च डीक्यूई प्रदान करते हैं।<ref name="Zuo & Spence"/><ref>{{Cite journal|last1=Cheng|first1=Yifan|last2=Grigorieff|first2=Nikolaus|last3=Penczek|first3=Pawel A.|last4=Walz|first4=Thomas|date=2015-04-23|title=एकल-कण क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक प्राइमर|journal=Cell|volume=161|issue=3|pages=438–449|doi=10.1016/j.cell.2015.03.050|issn=0092-8674|pmc=4409659|pmid=25910204}}</ref> दो मुख्य प्रकार के प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक हैं, दोनों को पहली बार 2000 के दशक में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{cite journal |last1=Faruqi |first1=A.R. |last2=Cattermole |first2=D.M. |last3=Henderson |first3=R.|last4=Mikulec |first4=B.|last5=Raeburn |first5=C.|date=2003 |title=इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक हाइब्रिड पिक्सेल डिटेक्टर का मूल्यांकन|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304399102003364|journal=Ultramicroscopy |volume=94 |issue=3–4 |pages=263–276 |doi=10.1016/S0304-3991(02)00336-4 |pmid=12524196 |access-date=11 May 2020}}</ref><ref name="Milazzo">{{cite journal |last1=Milazzo |first1=A.C. |last2=Leblanc |first2=P. |last3=Duttweiler |first3=F.|last4=Jin |first4=L.|last5=Bouwer |first5=J.C. |last6=Peltier |first6=S. |last7=Ellisman |first7=M. |last8=Bieser |first8=F.|last9=Matis |first9=H.S. |last10=Wieman |first10=H. |last11=Denes |first11=P. |last12=Kleinfelder |first12=S.|last13=Xuong |first13=N.H. |date=2005 |title=इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए डिटेक्टर के रूप में सक्रिय पिक्सेल सेंसर सरणी|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304399105000513|journal=Ultramicroscopy |volume=104 |issue=2 |pages=152–159 |doi=10.1016/j.ultramic.2005.03.006 |pmid=15890445 |access-date=11 May 2020}}</ref>
सीसीडी और सीएमओएस कैमरों में इलेक्ट्रॉनों को फोटॉन में बदलने के लिए प्रस्फुरक का उपयोग इन उपकरणों की संसूचक क्वांटम दक्षता(डीक्यूई) को कम करते है। प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक, जिनमें कोई प्रस्फुरक नहीं है और सीधे इलेक्ट्रॉन किरण के संपर्क में हैं, सामान्यतः प्रस्फुरक युग्मित कैमरों की तुलना में उच्च डीक्यूई प्रदान करते हैं।<ref name="Zuo & Spence"/><ref>{{Cite journal|last1=Cheng|first1=Yifan|last2=Grigorieff|first2=Nikolaus|last3=Penczek|first3=Pawel A.|last4=Walz|first4=Thomas|date=2015-04-23|title=एकल-कण क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक प्राइमर|journal=Cell|volume=161|issue=3|pages=438–449|doi=10.1016/j.cell.2015.03.050|issn=0092-8674|pmc=4409659|pmid=25910204}}</ref> दो मुख्य प्रकार के प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक हैं, दोनों को पहली बार 2000 के दशक में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{cite journal |last1=Faruqi |first1=A.R. |last2=Cattermole |first2=D.M. |last3=Henderson |first3=R.|last4=Mikulec |first4=B.|last5=Raeburn |first5=C.|date=2003 |title=इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक हाइब्रिड पिक्सेल डिटेक्टर का मूल्यांकन|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304399102003364|journal=Ultramicroscopy |volume=94 |issue=3–4 |pages=263–276 |doi=10.1016/S0304-3991(02)00336-4 |pmid=12524196 |access-date=11 May 2020}}</ref><ref name="Milazzo">{{cite journal |last1=Milazzo |first1=A.C. |last2=Leblanc |first2=P. |last3=Duttweiler |first3=F.|last4=Jin |first4=L.|last5=Bouwer |first5=J.C. |last6=Peltier |first6=S. |last7=Ellisman |first7=M. |last8=Bieser |first8=F.|last9=Matis |first9=H.S. |last10=Wieman |first10=H. |last11=Denes |first11=P. |last12=Kleinfelder |first12=S.|last13=Xuong |first13=N.H. |date=2005 |title=इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए डिटेक्टर के रूप में सक्रिय पिक्सेल सेंसर सरणी|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304399105000513|journal=Ultramicroscopy |volume=104 |issue=2 |pages=152–159 |doi=10.1016/j.ultramic.2005.03.006 |pmid=15890445 |access-date=11 May 2020}}</ref>


एक [[हाइब्रिड पिक्सेल डिटेक्टर|संकर चित्रांश संसूचक]], जिसे चित्रांश ऐरे संसूचक(पीएडी) के रूप में भी जाना जाता है, एक संवेदक चिप को अलग इलेक्ट्रॉनिक चिप से जुड़ा होता है, जिसमें प्रत्येक चित्रांश समानांतर में पढ़ा जाता है। चित्रांश सामान्यतः चौड़े और मोटे होते हैं उदा. टेट एट अल द्वारा वर्णित इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चित्रांश सरणी संसूचक(ईएमपीएडी) के लिए 150 x 150 x 500 माइक्रोन।<ref name="Tate et al">{{cite journal |last1=Tate |first1=M.W. |last2=Purohit |first2=P. |last3=Chamberlain |first3=D.|last4=Nguyen |first4=K.X.|last5=Hovden |first5=R. |last6=Chang |first6=C.S. |last7=Deb |first7=P. |last8=Turgut |first8=E.|last9=Heron |first9=J.T. |last10=Schlom |first10=D. |last11=Ralph |first11=D. |last12=Fuchs |first12=G.D. |last13=Shanks |first13=K.S. |last14=Philipp |first14=H.T. |last15=Muller |first15=D.A. |last16=Gruner |first16=S.M. |date=2016 |title=स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए उच्च गतिशील रेंज पिक्सेल ऐरे डिटेक्टर|journal=Microscopy and Microanalysis |url=https://www.cambridge.org/core/journals/microscopy-and-microanalysis/article/high-dynamic-range-pixel-array-detector-for-scanning-transmission-electron-microscopy/17F33FF3721141C496EEC402F6D962E7 |volume=22 |issue=1 |pages=237–249 |doi=10.1017/S1431927615015664 |pmid=26750260 |arxiv=1511.03539 |bibcode=2016MiMic..22..237T |s2cid=5984477 |access-date=11 May 2020}}</ref> यह बड़ा चित्रांश आकार प्रत्येक चित्रांश को उच्च गतिक परास को सक्षम करते हुए उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को पूर्ण रूप से अवशोषित करने की अनुमति देता है। यद्यपि, बड़ा चित्रांश आकार उन चित्रांश की संख्या को सीमित करता है जिन्हें संवेदक में सम्मिलित किया जा सकता है।<ref name="Tate et al" />
एक [[हाइब्रिड पिक्सेल डिटेक्टर|संकर चित्रांश संसूचक]], जिसे चित्रांश ऐरे संसूचक(पीएडी) के रूप में भी जाना जाता है, एक संवेदक चिप को अलग इलेक्ट्रॉनिक चिप से जुड़ा होता है, जिसमें प्रत्येक चित्रांश समानांतर में पढ़ा जाता है। चित्रांश सामान्यतः चौड़े और मोटे होते हैं उदा. टेट एट अल द्वारा वर्णित इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चित्रांश सरणी संसूचक(ईएमपीएडी) के लिए 150 x 150 x 500 माइक्रोन।<ref name="Tate et al">{{cite journal |last1=Tate |first1=M.W. |last2=Purohit |first2=P. |last3=Chamberlain |first3=D.|last4=Nguyen |first4=K.X.|last5=Hovden |first5=R. |last6=Chang |first6=C.S. |last7=Deb |first7=P. |last8=Turgut |first8=E.|last9=Heron |first9=J.T. |last10=Schlom |first10=D. |last11=Ralph |first11=D. |last12=Fuchs |first12=G.D. |last13=Shanks |first13=K.S. |last14=Philipp |first14=H.T. |last15=Muller |first15=D.A. |last16=Gruner |first16=S.M. |date=2016 |title=स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए उच्च गतिशील रेंज पिक्सेल ऐरे डिटेक्टर|journal=Microscopy and Microanalysis |url=https://www.cambridge.org/core/journals/microscopy-and-microanalysis/article/high-dynamic-range-pixel-array-detector-for-scanning-transmission-electron-microscopy/17F33FF3721141C496EEC402F6D962E7 |volume=22 |issue=1 |pages=237–249 |doi=10.1017/S1431927615015664 |pmid=26750260 |arxiv=1511.03539 |bibcode=2016MiMic..22..237T |s2cid=5984477 |access-date=11 May 2020}}</ref> यह बड़ा चित्रांश आकार प्रत्येक चित्रांश को उच्च गतिक परास को सक्षम करते हुए उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को पूर्ण रूप से अवशोषित करने की अनुमति देते है। यद्यपि, बड़ा चित्रांश आकार उन चित्रांश की संख्या को सीमित करते है जिन्हें संवेदक में सम्मिलित किया जा सकता है।<ref name="Tate et al" />


टीईएम के लिए अखंड [[सक्रिय पिक्सेल सेंसर|सक्रिय चित्रांश संवेदक]](एमएपीएस) एक सीएमओएस आधारित संसूचक है जिसे इलेक्ट्रॉन बीम के सीधे संपर्क का सामना करने के लिए विकिरण दृढ़ीकृत किया गया है। एमएपीएस की संवेदनशील परत सामान्यतः बहुत पतली होती है, जिसकी मोटाई 8 माइक्रोन जितनी कम होती है।<ref name="Milazzo" /> यह संवेदक की संसूचक परत के भीतर इलेक्ट्रॉन बीम से इलेक्ट्रॉनों के पार्श्व प्रसार को कम करता है, छोटे चित्रांश आकार की अनुमति देता है उदा. प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन डीई-16 के लिए 6.5 x 6.5 माइक्रोमीटर।<ref name="Levin et al">{{cite journal |last1=Levin |first1=B.D.A. |last2=Zhang |first2=C. |last3=Bammes |first3=B.|last4=Voyles |first4=P.M. |last5=Bilhorn |first5=R.B. |date=2020 |title=4D STEM with a direct electron detector |url=https://analyticalscience.wiley.com/do/10.1002/was.00010003 |journal=Microscopy and Analysis |issue=46 |pages=20–23 |access-date=11 May 2020}}</ref> छोटे चित्रांश आकार में बड़ी संख्या में चित्रांश को संवेदक में सम्मिलित करने की अनुमति मिलती है, यद्यपि गतिक परास सामान्यतः संकर चित्रांश संसूचक की तुलना में अधिक सीमित होती है।<ref name="Levin et al" />
टीईएम के लिए अखंड [[सक्रिय पिक्सेल सेंसर|सक्रिय चित्रांश संवेदक]](एमएपीएस) एक सीएमओएस आधारित संसूचक है जिसे इलेक्ट्रॉन किरण के सीधे संपर्क का सामना करने के लिए विकिरण दृढ़ीकृत किया गया है। एमएपीएस की संवेदनशील परत सामान्यतः बहुत पतली होती है, जिसकी मोटाई 8 माइक्रोन जितनी कम होती है।<ref name="Milazzo" /> यह संवेदक की संसूचक परत के भीतर इलेक्ट्रॉन किरण से इलेक्ट्रॉनों के पार्श्व प्रसार को कम करते है, छोटे चित्रांश आकार की अनुमति देते है उदा. प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन डीई-16 के लिए 6.5 x 6.5 माइक्रोमीटर।<ref name="Levin et al">{{cite journal |last1=Levin |first1=B.D.A. |last2=Zhang |first2=C. |last3=Bammes |first3=B.|last4=Voyles |first4=P.M. |last5=Bilhorn |first5=R.B. |date=2020 |title=4D STEM with a direct electron detector |url=https://analyticalscience.wiley.com/do/10.1002/was.00010003 |journal=Microscopy and Analysis |issue=46 |pages=20–23 |access-date=11 May 2020}}</ref> छोटे चित्रांश आकार में बड़ी संख्या में चित्रांश को संवेदक में सम्मिलित करने की अनुमति मिलती है, यद्यपि गतिक परास सामान्यतः संकर चित्रांश संसूचक की तुलना में अधिक सीमित होती है।<ref name="Levin et al" />






== टीईएम(एसटीईएम) स्कैनिंग के लिए संसूचक ==
== टीईएम(एसटीईएम) स्कैनिंग के लिए संसूचक ==
[[File:Scanning transmission electron microscopy srtio3 compare adf abf.jpg|thumb| SrTiO<sub>3</sub>, कुंडलाकार डार्क फील्ड(एडीएफ) और कुंडलाकार दीप्त क्षेत्र(एबीएफ) संसूचकों का उपयोग करना। उपरिशायी: स्ट्रोंटियम(हरा), टाइटेनियम(स्लेटी) और ऑक्सीजन(लाल)।]] [[स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी|क्रमवीक्षण पारगमन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी]](एसटीईएम) में, केंद्रित जांच को रुचि के एक क्षेत्र पर रेखापुंज किया जाता है, और प्रतिरूप बनाने के लिए प्रत्येक जांच स्थिति पर संकेत दर्ज किया जाता है। इसके लिए सामान्यतः पारंपरिक टीईएम प्रतिबिंबन से विभिन्न प्रकार के संसूचक की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रतिदर्श का एक व्यापक क्षेत्र प्रकाशित होता है।
[[File:Scanning transmission electron microscopy srtio3 compare adf abf.jpg|thumb| SrTiO<sub>3</sub>, कुंडलाकार डार्क फील्ड(एडीएफ) और कुंडलाकार दीप्त क्षेत्र(एबीएफ) संसूचकों का उपयोग करना। उपरिशायी: स्ट्रोंटियम(हरा), टाइटेनियम(स्लेटी) और ऑक्सीजन(लाल)।]] [[स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी|क्रमवीक्षण पारगमन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी]](एसटीईएम) में, केंद्रित जांच को रुचि के एक क्षेत्र पर रेखापुंज किया जाता है, और प्रतिरूप बनाने के लिए प्रत्येक जांच स्थिति पर संकेत दर्ज किया जाता है। इसके लिए सामान्यतः पारंपरिक टीईएम प्रतिबिंबन से विभिन्न प्रकार के संसूचक की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रतिदर्श का एक व्यापक क्षेत्र प्रकाशित होते है।
पारंपरिक एसटीईएम प्रतिबिंबन में संसूचक सम्मिलित होते हैं, जैसे [[कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग|कुंडलाकार अदीप्त क्षेत्र प्रतिबिंबन]](एडीएफ) संसूचक, जो रेखापुंज की प्रत्येक स्थिति में प्रकीर्णन कोणों की दी गई सीमा के भीतर इलेक्ट्रॉनों से उत्पन्न संकेत को एकीकृत करते है। इस प्रकार के संसूचकों में सामान्यतः [[फोटोमल्टीप्लायर|प्रकाशगुणक]] नलिका से जुड़े एक प्रस्फुरक सम्मिलित हो सकते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Kirkland |first1=E.J. |last2=Thomas |first2=M.G. |date=1996 |title=एसटीईएम के लिए एक उच्च दक्षता कुंडलाकार डार्क फील्ड डिटेक्टर|journal=Ultramicroscopy |volume=62 |issue=1–2 |pages=79–88 |doi=10.1016/0304-3991(95)00092-5 |pmid=22666919 |doi-access=free }}</ref>
पारंपरिक एसटीईएम प्रतिबिंबन में संसूचक सम्मिलित होते हैं, जैसे [[कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग|कुंडलाकार अदीप्त क्षेत्र प्रतिबिंबन]](एडीएफ) संसूचक, जो रेखापुंज की प्रत्येक स्थिति में प्रकीर्णन कोणों की दी गई सीमा के भीतर इलेक्ट्रॉनों से उत्पन्न संकेत को एकीकृत करते है। इस प्रकार के संसूचकों में सामान्यतः [[फोटोमल्टीप्लायर|प्रकाशगुणक]] नलिका से जुड़े एक प्रस्फुरक सम्मिलित हो सकते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Kirkland |first1=E.J. |last2=Thomas |first2=M.G. |date=1996 |title=एसटीईएम के लिए एक उच्च दक्षता कुंडलाकार डार्क फील्ड डिटेक्टर|journal=Ultramicroscopy |volume=62 |issue=1–2 |pages=79–88 |doi=10.1016/0304-3991(95)00092-5 |pmid=22666919 |doi-access=free }}</ref>


खंडित एसटीईएम संसूचक, पहली बार 1994 में प्रस्तुत किए गए, अंतर चरण विपरीत जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।<ref>{{cite journal |last1=Haider |first1=M. |last2=Epstein |first2=A. |last3=Jarron|first3=P. |last4=Boulin|first4=C. |date=1994 |title=कोण-समाधान इमेजिंग के लिए एक बहुमुखी, सॉफ्टवेयर कॉन्फ़िगर करने योग्य मल्टीचैनल एसटीईएम डिटेक्टर|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0304399194900914 |journal=Ultramicroscopy |volume=54 |issue=1 |pages=41–59 |doi=10.1016/0304-3991(94)90091-4 |access-date=11 May 2020}}</ref>
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4डी क्रमवीक्षण पारगमन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी(4डी एसटीईएम) में प्रत्येक एसटीईएम रेखापुंज स्थिति में संपूर्ण अभिसारी बीम इलेक्ट्रॉन विवर्तन(सीबीईडी) प्रतिरूप अभिलिखित करने के लिए ऊपर वर्णित संकर चित्रांश या एमएपीएस प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक जैसे प्रतिबिंबन कैमरे का उपयोग सम्मिलित है।<ref name="Levin et al" /> परिणामी चार-आयामी आँकड़ा समुच्चय का यादृच्छिक एसटीईएम प्रतिरूपों के पुनर्निर्माण के लिए विश्लेषण किया जा सकता है, या प्रतिदर्श से अन्य प्रकार की जानकारी निकालने के लिए, जैसे तनाव, या विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के प्रतिचित्र।<ref>{{cite journal |last=Ophus |first=C. |date=2019 |title=Four-Dimensional Scanning Transmission Electron Microscopy (4D-STEM): From Scanning Nanodiffraction to Ptychography and Beyond |journal=Microscopy and Microanalysis |volume=25 |issue=3 |pages=563–582 |doi=10.1017/S1431927619000497 |pmid=31084643 |bibcode=2019MiMic..25..563O |doi-access=free }}</ref>
4डी क्रमवीक्षण पारगमन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी(4डी एसटीईएम) में प्रत्येक एसटीईएम रेखापुंज स्थिति में संपूर्ण अभिसारी किरण इलेक्ट्रॉन विवर्तन(सीबीईडी) प्रतिरूप अभिलिखित करने के लिए ऊपर वर्णित संकर चित्रांश या एमएपीएस प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक जैसे प्रतिबिंबन कैमरे का उपयोग सम्मिलित है।<ref name="Levin et al" /> परिणामी चार-आयामी आँकड़ा समुच्चय का यादृच्छिक एसटीईएम प्रतिरूपों के पुनर्निर्माण के लिए विश्लेषण किया जा सकता है, या प्रतिदर्श से अन्य प्रकार की जानकारी निकालने के लिए, जैसे तनाव, या विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के प्रतिचित्र।<ref>{{cite journal |last=Ophus |first=C. |date=2019 |title=Four-Dimensional Scanning Transmission Electron Microscopy (4D-STEM): From Scanning Nanodiffraction to Ptychography and Beyond |journal=Microscopy and Microanalysis |volume=25 |issue=3 |pages=563–582 |doi=10.1017/S1431927619000497 |pmid=31084643 |bibcode=2019MiMic..25..563O |doi-access=free }}</ref>




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ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी(टीईएम) का उपयोग करके उत्पादित प्रतिरूपों, इलेक्ट्रॉन विवर्तन और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी का पता लगाने और अभिलिखित करने के लिए कई प्रकार की प्रौद्योगिकियां उपलब्ध हैं।

प्रस्फुरक-युग्मित(अप्रत्यक्ष) और प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचकों के मूल डिजाइन को दर्शाने वाला आरेख।

पारंपरिक संसूचन तकनीक

परंपरागत रूप से, टीईएम प्रतिरूप या विवर्तन प्रतिरूप को एक प्रतिदीप्त दर्शन चित्रपट का उपयोग करके देखा जा सकता है, जिसमें पाउडर ZnS या जेडएनएस/सीडीएस सम्मिलित है, जो कैथोडी संदीप्‍ति के माध्यम से इलेक्ट्रॉन किरण से उत्तेजित है।[1] एक बार सूक्ष्मदर्शिक अपने दर्शन चित्रपट पर उपयुक्त प्रतिरूप देख सकता था, तब प्रतिरूपों को फ़ोटोग्राफीय फिल्म का उपयोग करके अभिलिखित किया जा सकता था। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के लिए, फिल्म में सामान्यतः एक प्लास्टिक समर्थन आधार पर एक जिलेटिन और सिल्वर हलाइड पायसी परत सम्मिलित होती है।[2] इलेक्ट्रॉन किरण के संपर्क में आने पर सिल्वर हलाइड को चांदी में बदल दिया जाएगा, और फिर फिल्म को प्रतिरूप बनाने के लिए रासायनिक रूप से विकसित किया जा सकता है, जिसे फिल्म क्रमवीक्षक का उपयोग करके विश्लेषण के लिए अंकीकृत किया जा सकता है।[2] आधुनिक टीईएम में, फिल्म को व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक संसूचक द्वारा बदल दिया गया है।

सीसीडी कैमरे

आवेश युग्मित उपकरण(सीसीडी) कैमरों को पहली बार 1980 के दशक में ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए लागू किया गया था और बाद में व्यापक हो गया।[3][4] एक टीईएम में उपयोग के लिए, सीसीडी सामान्यतः एकल क्रिस्टल येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट(वाईएजी) जैसे एक प्रस्फुरक के साथ युग्मित होते हैं जिसमें इलेक्ट्रॉन किरण से इलेक्ट्रॉनों को फोटॉनों में परिवर्तित किया जाता है, जिन्हें तंतु प्रकाशीय प्लेट के माध्यम से सीसीडी के संवेदक में स्थानांतरित किया जाता है।[1] इसका मुख्य कारण यह है कि उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन किरण के सीधे संपर्क में आने से संवेदक सीसीडी को हानि पहुंचती है। एक टीईएम के लिए एक विशिष्ट सीसीडी संवेदक के तापमान को लगभग -30 डिग्री सेल्सियस तक कम करने के लिए तापविद्युत् शीतलन को भी सम्मिलित करेगा, जो अदीप्त धारा को कम करता है और संकेत को रव में उन्नति करते है।[1]


सीएमओएस कैमरे

2006 के बाद से, पूरक धातु ऑक्साइड अर्धचालक(सीएमओएस) इलेक्ट्रॉनिक पर आधारित प्रस्फुरक और तंतु प्रकाशीय युग्मित कैमरे टीईएम के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो गए हैं।[5] सीसीडी कैमरों की तुलना में सीएमओएस कैमरों में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के कुछ लाभ हैं। एक लाभ यह है कि सीसीडी कैमरों की तुलना में सीएमओएस कैमरों के विलेपन की संभावना कम होती है, अर्थात अतिसंतृप्त चित्रांश से समीप के चित्रांश में आवेश का प्रसार।[6] एक अन्य लाभ यह है कि सीएमओएस कैमरों में तीव्रता से अनुशीर्षक की गति हो सकती है।[7]


प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक

सीसीडी और सीएमओएस कैमरों में इलेक्ट्रॉनों को फोटॉन में बदलने के लिए प्रस्फुरक का उपयोग इन उपकरणों की संसूचक क्वांटम दक्षता(डीक्यूई) को कम करते है। प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक, जिनमें कोई प्रस्फुरक नहीं है और सीधे इलेक्ट्रॉन किरण के संपर्क में हैं, सामान्यतः प्रस्फुरक युग्मित कैमरों की तुलना में उच्च डीक्यूई प्रदान करते हैं।[2][8] दो मुख्य प्रकार के प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक हैं, दोनों को पहली बार 2000 के दशक में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए प्रस्तुत किया गया था।[9][10]

एक संकर चित्रांश संसूचक, जिसे चित्रांश ऐरे संसूचक(पीएडी) के रूप में भी जाना जाता है, एक संवेदक चिप को अलग इलेक्ट्रॉनिक चिप से जुड़ा होता है, जिसमें प्रत्येक चित्रांश समानांतर में पढ़ा जाता है। चित्रांश सामान्यतः चौड़े और मोटे होते हैं उदा. टेट एट अल द्वारा वर्णित इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चित्रांश सरणी संसूचक(ईएमपीएडी) के लिए 150 x 150 x 500 माइक्रोन।[11] यह बड़ा चित्रांश आकार प्रत्येक चित्रांश को उच्च गतिक परास को सक्षम करते हुए उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को पूर्ण रूप से अवशोषित करने की अनुमति देते है। यद्यपि, बड़ा चित्रांश आकार उन चित्रांश की संख्या को सीमित करते है जिन्हें संवेदक में सम्मिलित किया जा सकता है।[11]

टीईएम के लिए अखंड सक्रिय चित्रांश संवेदक(एमएपीएस) एक सीएमओएस आधारित संसूचक है जिसे इलेक्ट्रॉन किरण के सीधे संपर्क का सामना करने के लिए विकिरण दृढ़ीकृत किया गया है। एमएपीएस की संवेदनशील परत सामान्यतः बहुत पतली होती है, जिसकी मोटाई 8 माइक्रोन जितनी कम होती है।[10] यह संवेदक की संसूचक परत के भीतर इलेक्ट्रॉन किरण से इलेक्ट्रॉनों के पार्श्व प्रसार को कम करते है, छोटे चित्रांश आकार की अनुमति देते है उदा. प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन डीई-16 के लिए 6.5 x 6.5 माइक्रोमीटर।[12] छोटे चित्रांश आकार में बड़ी संख्या में चित्रांश को संवेदक में सम्मिलित करने की अनुमति मिलती है, यद्यपि गतिक परास सामान्यतः संकर चित्रांश संसूचक की तुलना में अधिक सीमित होती है।[12]


टीईएम(एसटीईएम) स्कैनिंग के लिए संसूचक

SrTiO3, कुंडलाकार डार्क फील्ड(एडीएफ) और कुंडलाकार दीप्त क्षेत्र(एबीएफ) संसूचकों का उपयोग करना। उपरिशायी: स्ट्रोंटियम(हरा), टाइटेनियम(स्लेटी) और ऑक्सीजन(लाल)।

क्रमवीक्षण पारगमन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी(एसटीईएम) में, केंद्रित जांच को रुचि के एक क्षेत्र पर रेखापुंज किया जाता है, और प्रतिरूप बनाने के लिए प्रत्येक जांच स्थिति पर संकेत दर्ज किया जाता है। इसके लिए सामान्यतः पारंपरिक टीईएम प्रतिबिंबन से विभिन्न प्रकार के संसूचक की आवश्यकता होती है, जिसमें प्रतिदर्श का एक व्यापक क्षेत्र प्रकाशित होते है।

पारंपरिक एसटीईएम प्रतिबिंबन में संसूचक सम्मिलित होते हैं, जैसे कुंडलाकार अदीप्त क्षेत्र प्रतिबिंबन(एडीएफ) संसूचक, जो रेखापुंज की प्रत्येक स्थिति में प्रकीर्णन कोणों की दी गई सीमा के भीतर इलेक्ट्रॉनों से उत्पन्न संकेत को एकीकृत करते है। इस प्रकार के संसूचकों में सामान्यतः प्रकाशगुणक नलिका से जुड़े एक प्रस्फुरक सम्मिलित हो सकते हैं।[13]

खंडित एसटीईएम संसूचक, पहली बार 1994 में प्रस्तुत किए गए, अंतर चरण विपरीत जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।[14]

4डी क्रमवीक्षण पारगमन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी(4डी एसटीईएम) में प्रत्येक एसटीईएम रेखापुंज स्थिति में संपूर्ण अभिसारी किरण इलेक्ट्रॉन विवर्तन(सीबीईडी) प्रतिरूप अभिलिखित करने के लिए ऊपर वर्णित संकर चित्रांश या एमएपीएस प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन संसूचक जैसे प्रतिबिंबन कैमरे का उपयोग सम्मिलित है।[12] परिणामी चार-आयामी आँकड़ा समुच्चय का यादृच्छिक एसटीईएम प्रतिरूपों के पुनर्निर्माण के लिए विश्लेषण किया जा सकता है, या प्रतिदर्श से अन्य प्रकार की जानकारी निकालने के लिए, जैसे तनाव, या विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के प्रतिचित्र।[15]


संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Reimer, Ludwig; Kohl, Helmut (2008). छवि निर्माण के संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी भौतिकी (5 ed.). Springer. pp. 126–138. ISBN 978-0387400938.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Zuo, Jian Min; Spence, John C.H. (2017). उन्नत संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग और नैनोसाइंस में विवर्तन. Springer. pp. 223–228. ISBN 978-1493966059.
  3. ↑ Roberts, P.T.E.; Chapman, J.N.; MacLeod, A.M. (1982). "सीटीईएम के लिए एक सीसीडी आधारित छवि रिकॉर्डिंग प्रणाली". Ultramicroscopy. 8 (4): 385–396. doi:10.1016/0304-3991(82)90061-4. Retrieved 11 May 2020.
  4. ↑ Spence, J.C.H.; Zuo, J.M. (1988). "बड़ी गतिशील रेंज, इलेक्ट्रॉन विवर्तन और इमेजिंग के लिए समानांतर पहचान प्रणाली". Review of Scientific Instruments. 59 (9): 2102–2105. Bibcode:1988RScI...59.2102S. doi:10.1063/1.1140039.
  5. ↑ Tietz, H.R. (2008). "Design and Characterization of 64 MegaPixel Fiber Optic Coupled CMOS Detector for Transmission Electron Microscopy". Microscopy and Microanalysis. 14 (S2): 804–805. Bibcode:2008MiMic..14S.804T. doi:10.1017/S1431927608084675. S2CID 139268503. Retrieved 11 May 2020.
  6. ↑ Herres, David (29 May 2019). "सीसीडी और सीएमओएस इमेज सेंसिंग के बीच अंतर". WTWH Media LLC. Retrieved 11 May 2020.
  7. ↑ Moynihan, Tim (29 Dec 2011). "CMOS कैमरा सेंसर की लड़ाई जीत रहा है, और यहाँ है क्यों". TechHive. Retrieved 11 May 2020.
  8. ↑ Cheng, Yifan; Grigorieff, Nikolaus; Penczek, Pawel A.; Walz, Thomas (2015-04-23). "एकल-कण क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक प्राइमर". Cell. 161 (3): 438–449. doi:10.1016/j.cell.2015.03.050. ISSN 0092-8674. PMC 4409659. PMID 25910204.
  9. ↑ Faruqi, A.R.; Cattermole, D.M.; Henderson, R.; Mikulec, B.; Raeburn, C. (2003). "इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक हाइब्रिड पिक्सेल डिटेक्टर का मूल्यांकन". Ultramicroscopy. 94 (3–4): 263–276. doi:10.1016/S0304-3991(02)00336-4. PMID 12524196. Retrieved 11 May 2020.
  10. ↑ 10.0 10.1 Milazzo, A.C.; Leblanc, P.; Duttweiler, F.; Jin, L.; Bouwer, J.C.; Peltier, S.; Ellisman, M.; Bieser, F.; Matis, H.S.; Wieman, H.; Denes, P.; Kleinfelder, S.; Xuong, N.H. (2005). "इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए डिटेक्टर के रूप में सक्रिय पिक्सेल सेंसर सरणी". Ultramicroscopy. 104 (2): 152–159. doi:10.1016/j.ultramic.2005.03.006. PMID 15890445. Retrieved 11 May 2020.
  11. ↑ 11.0 11.1 Tate, M.W.; Purohit, P.; Chamberlain, D.; Nguyen, K.X.; Hovden, R.; Chang, C.S.; Deb, P.; Turgut, E.; Heron, J.T.; Schlom, D.; Ralph, D.; Fuchs, G.D.; Shanks, K.S.; Philipp, H.T.; Muller, D.A.; Gruner, S.M. (2016). "स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए उच्च गतिशील रेंज पिक्सेल ऐरे डिटेक्टर". Microscopy and Microanalysis. 22 (1): 237–249. arXiv:1511.03539. Bibcode:2016MiMic..22..237T. doi:10.1017/S1431927615015664. PMID 26750260. S2CID 5984477. Retrieved 11 May 2020.
  12. ↑ 12.0 12.1 12.2 Levin, B.D.A.; Zhang, C.; Bammes, B.; Voyles, P.M.; Bilhorn, R.B. (2020). "4D STEM with a direct electron detector". Microscopy and Analysis (46): 20–23. Retrieved 11 May 2020.
  13. ↑ Kirkland, E.J.; Thomas, M.G. (1996). "एसटीईएम के लिए एक उच्च दक्षता कुंडलाकार डार्क फील्ड डिटेक्टर". Ultramicroscopy. 62 (1–2): 79–88. doi:10.1016/0304-3991(95)00092-5. PMID 22666919.
  14. ↑ Haider, M.; Epstein, A.; Jarron, P.; Boulin, C. (1994). "कोण-समाधान इमेजिंग के लिए एक बहुमुखी, सॉफ्टवेयर कॉन्फ़िगर करने योग्य मल्टीचैनल एसटीईएम डिटेक्टर". Ultramicroscopy. 54 (1): 41–59. doi:10.1016/0304-3991(94)90091-4. Retrieved 11 May 2020.
  15. ↑ Ophus, C. (2019). "Four-Dimensional Scanning Transmission Electron Microscopy (4D-STEM): From Scanning Nanodiffraction to Ptychography and Beyond". Microscopy and Microanalysis. 25 (3): 563–582. Bibcode:2019MiMic..25..563O. doi:10.1017/S1431927619000497. PMID 31084643.
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