इलेक्ट्रॉन होलोग्रफ़ी: Difference between revisions
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इलेक्ट्रॉन [[ होलोग्रफ़ी ]] | इलेक्ट्रॉन [[ होलोग्रफ़ी |होलोग्रफ़ी]] इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ होलोग्राफी है। [[डेनिस गैबोर]] ने 1948 में होलोग्राफी का आविष्कार किया<ref>{{cite journal | last=Gabor | first=D. | title=एक नया सूक्ष्म सिद्धांत| journal=Nature | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=161 | issue=4098 | year=1948 | issn=0028-0836 | doi=10.1038/161777a0 | pages=777–778| doi-access=free }}</ref> जब उन्होंने इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में[[ छवि वियोजन ]]में सुधार करने की कोशिश की। 1952 में हैन और मुल्वे द्वारा इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ होलोग्राफी करने का पहला प्रयास किया गया था;<ref>{{cite journal | last=Haine | first=M. E. | last2=Mulvey | first2=T. | title=गैबर विवर्तन माइक्रोस्कोप में इलेक्ट्रॉनों के साथ विवर्तन छवि का निर्माण| journal=Journal of the Optical Society of America | publisher=The Optical Society | volume=42 | issue=10 | date=1952-10-01 | issn=0030-3941 | doi=10.1364/josa.42.000763 | page=763}}</ref> उन्होंने 60 केवी इलेक्ट्रॉनों के साथ[[ ज़िंक ऑक्साइड ]]क्रिस्टल के त्रिविमबिंब अभिलेखित किए, जो लगभग 1 एनएम स्पष्टता के साथ पुनर्निर्माण का प्रदर्शन करते हैं। 1955 में, जी. मोलेनस्टेड और एच. डुकर<ref>{{cite journal | last=Möllenstedt | first=G. | last2=Düker | first2=H. | title=द्विप्रिज्म पर अवलोकन और माप इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ हस्तक्षेप करते हैं| journal=Zeitschrift für Physik | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=145 | issue=3 | year=1956 | issn=1434-6001 | doi=10.1007/bf01326780 | pages=377–397 | language=de}}</ref> एक इलेक्ट्रॉन [[Index.php?title=द्विकप्रिज़्म|द्विकप्रिज़्म]] का आविष्कार किया, इस प्रकार अक्षेतर अधियोजना में इलेक्ट्रॉन त्रिविमबिंब की रिकॉर्डिंग को सक्षम किया। काउली द्वारा 1992 में प्रलेखित 20 से अधिक के साथ, इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के लिए कई अलग-अलग संभावित विन्यास हैं।<ref>{{cite journal | last=Cowley | first=J.M. | title=इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के बीस रूप| journal=Ultramicroscopy | publisher=Elsevier BV | volume=41 | issue=4 | year=1992 | issn=0304-3991 | doi=10.1016/0304-3991(92)90213-4 | pages=335–348}}</ref> सामान्यत:, स्वलिखित माप करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम के उच्च स्थानिक और लौकिक सुसंगतता (अर्थात कम ऊर्जा प्रसार) की आवश्यकता होती है। | ||
== | == ऑफ़-एक्सिस योजना में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी == | ||
उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों (80-200 keV) के साथ इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी को अक्षेतर अधियोजना में एक[[ संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप | संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी]] (टीईएम) में महसूस किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन पुंज बहुत पतले धनावेशित तार द्वारा दो भागों में विभक्त हो जाता है। धनात्मक वोल्टेज इलेक्ट्रॉन तरंगों को विक्षेपित करता है | उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों (80-200 keV) के साथ इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी को अक्षेतर अधियोजना में एक[[ संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप | संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी]] (टीईएम) में महसूस किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन पुंज बहुत पतले धनावेशित तार द्वारा दो भागों में विभक्त हो जाता है। धनात्मक वोल्टेज इलेक्ट्रॉन तरंगों को विक्षेपित करता है जिससे कि वे ओवरलैप करें और समान रूप से दूरी वाले फ्रिंजों का एक हस्तक्षेप पैटर्न उत्पन्न करें। | ||
[[File:Off axis in TEM.jpg|thumb|ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में अक्षेतर इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी का एक उदाहरण।]]अक्षेतर त्रिविमबिंब का पुनर्निर्माण संख्यात्मक रूप से किया जाता है और इसमें दो गणितीय रूपांतरण होते हैं।<ref>{{cite journal | last=Lehmann | first=Michael | last2=Lichte | first2=Hannes | title=ऑफ-एक्सिस इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी पर ट्यूटोरियल| journal=Microscopy and Microanalysis | publisher=Cambridge University Press (CUP) | volume=8 | issue=6 | year=2002 | issn=1431-9276 | doi=10.1017/s1431927602020147 | pages=447–466}}</ref> सबसे पहले, [[होलोग्राम|त्रिविमबिंब]] का [[फूरियर रूपांतरण]] किया जाता है। परिणामी जटिल छवि में | [[File:Off axis in TEM.jpg|thumb|ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में अक्षेतर इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी का एक उदाहरण।]]अक्षेतर त्रिविमबिंब का पुनर्निर्माण संख्यात्मक रूप से किया जाता है और इसमें दो गणितीय रूपांतरण होते हैं।<ref>{{cite journal | last=Lehmann | first=Michael | last2=Lichte | first2=Hannes | title=ऑफ-एक्सिस इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी पर ट्यूटोरियल| journal=Microscopy and Microanalysis | publisher=Cambridge University Press (CUP) | volume=8 | issue=6 | year=2002 | issn=1431-9276 | doi=10.1017/s1431927602020147 | pages=447–466}}</ref> सबसे पहले, [[होलोग्राम|त्रिविमबिंब]] का [[फूरियर रूपांतरण]] किया जाता है। परिणामी जटिल छवि में स्वसहसंबंध (सेंटर बैंड) और दो परस्पर संयुग्मित साइड बैंड होते हैं। चुने हुए साइड बैंड पर केंद्रित निम्नपारक निस्यंदक (राउंड मास्क) लगाकर केवल एक साइड बैंड का चयन किया जाता है। सेंट्रल बैंड और ट्विन साइड बैंड दोनों शून्य पर सेट हैं। अगला, चयनित साइड बैंड को जटिल छवि के केंद्र में फिर से रखा गया है और उल्टा फूरियर-रूपांतरण लागू किया गया है। ऑब्जेक्ट प्रक्षेत्र में परिणामी छवि जटिल-मूल्यवान है, और इस प्रकार, ऑब्जेक्ट फ़ंक्शन के आयाम और चरण वितरण का पुनर्निर्माण किया जाता है। | ||
== | == समरेखीय योजना में इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी == | ||
डेनिस गैबोर द्वारा मूल | डेनिस गैबोर द्वारा मूल स्वलिखित योजना इनलाइन योजना है, जिसका अर्थ है कि संदर्भ और वस्तु तरंग एक ही ऑप्टिकल अक्ष साझा करते हैं। इस योजना को बिंदु प्रक्षेपण होलोग्राफी भी कहा जाता है। एक वस्तु को अपसारी इलेक्ट्रॉन बीम में रखा जाता है, तरंग का हिस्सा वस्तु (ऑब्जेक्ट वेव) द्वारा बिखरा हुआ होता है और यह डिटेक्टर प्लेन में असंतुलित तरंग (संदर्भ तरंग) के साथ हस्तक्षेप करता है। समरेखीय योजना में स्थानिक सुसंगतता को इलेक्ट्रॉन स्रोत के आकार द्वारा परिभाषित किया गया है। कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों (50-1000 eV) के साथ होलोग्राफी को समरेखीय योजना में साकार किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | last=Fink | first=Hans-Werner | last2=Stocker | first2=Werner | last3=Schmid | first3=Heinz | title=कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ होलोग्राफी| journal=Physical Review Letters | publisher=American Physical Society (APS) | volume=65 | issue=10 | date=1990-09-03 | issn=0031-9007 | doi=10.1103/physrevlett.65.1204 | pages=1204–1206| citeseerx=10.1.1.370.7590 }}</ref>[[File:InlineHolography.jpg|thumb|इनलाइन इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी योजना।]] | ||
== विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र == | == विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र == | ||
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से | विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से व्यतिकरणमितीय प्रणाली को ढालना महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे अहरोनोव-बोहम प्रभाव के कारण अवांछित चरण-बदलाव को प्रेरित कर सकते हैं। स्थैतिक क्षेत्रों के परिणामस्वरूप हस्तक्षेप पैटर्न की एक निश्चित पारी होगी। यह स्पष्ट है कि प्रत्येक घटक और नमूने को उचित रूप से ग्राउंड किया जाना चाहिए और बाहरी शोर से परिरक्षित किया जाना चाहिए। | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
[[File:Elektronenhologramm.jpg|thumb|इस छवि में एक लेटेक्स क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन त्रिविमबिंब को कार्बन कोटिंग पर सोने के कणों (काले डॉट्स) के साथ देख सकते हैं, छवि के निचले हिस्से में वैक्यूम है। बाइप्रिज्म लगभग वैक्यूम एज से ऊपर है; इस किनारे के समानांतर कोई इंटरफेरोग्राम के चरण विमानों को देख सकता है, जो छवि का हिस्सा है और जिससे चरण की जानकारी निकाली जा सकती है।]]इलेक्ट्रॉन होलोग्रफ़ी | [[File:Elektronenhologramm.jpg|thumb|इस छवि में एक लेटेक्स क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन त्रिविमबिंब को कार्बन कोटिंग पर सोने के कणों (काले डॉट्स) के साथ देख सकते हैं, छवि के निचले हिस्से में वैक्यूम है। बाइप्रिज्म लगभग वैक्यूम एज से ऊपर है; इस किनारे के समानांतर कोई इंटरफेरोग्राम के चरण विमानों को देख सकता है, जो छवि का हिस्सा है और जिससे चरण की जानकारी निकाली जा सकती है।]]इलेक्ट्रॉन होलोग्रफ़ी सामान्यत: पतली फिल्मों में बिजली और चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है,<ref>{{cite journal | last=Lichte | first=Hannes | title=इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी परमाणु संकल्प के करीब पहुंच रही है| journal=Ultramicroscopy | publisher=Elsevier BV | volume=20 | issue=3 | year=1986 | issn=0304-3991 | doi=10.1016/0304-3991(86)90193-2 | pages=293–304}}</ref><ref>{{cite journal | last=Tonomura | first=Akira | title=इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के अनुप्रयोग| journal=Reviews of Modern Physics | publisher=American Physical Society (APS) | volume=59 | issue=3 | date=1987-07-01 | issn=0034-6861 | doi=10.1103/revmodphys.59.639 | pages=639–669}}</ref> चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र नमूने के माध्यम से गुजरने वाली हस्तक्षेप तरंग के चरण को स्थानांतरित कर सकते हैं।<ref name=Dunin>R. E. Dunin-Borkowski et al., Micros. Res. and Tech. 64, 390 (2004).</ref> | ||
इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के सिद्धांत को [[हस्तक्षेप लिथोग्राफी]] पर भी लागू किया जा सकता है।<ref name=Ogal>{{cite journal | last=Ogai | first=Keiko | last2=Matsui | first2=Shinji | last3=Kimura | first3=Yoshihide | last4=Shimizu | first4=Ryuichi | title=इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी का उपयोग करते हुए नैनोलिथोग्राफी के लिए एक दृष्टिकोण| journal=Japanese Journal of Applied Physics | publisher=Japan Society of Applied Physics | volume=32 | issue=Part 1, No. 12B | date=1993-12-30 | issn=0021-4922 | doi=10.1143/jjap.32.5988 | pages=5988–5992}}</ref> | इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के सिद्धांत को [[हस्तक्षेप लिथोग्राफी]] पर भी लागू किया जा सकता है।<ref name=Ogal>{{cite journal | last=Ogai | first=Keiko | last2=Matsui | first2=Shinji | last3=Kimura | first3=Yoshihide | last4=Shimizu | first4=Ryuichi | title=इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी का उपयोग करते हुए नैनोलिथोग्राफी के लिए एक दृष्टिकोण| journal=Japanese Journal of Applied Physics | publisher=Japan Society of Applied Physics | volume=32 | issue=Part 1, No. 12B | date=1993-12-30 | issn=0021-4922 | doi=10.1143/jjap.32.5988 | pages=5988–5992}}</ref> | ||
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इलेक्ट्रॉन होलोग्रफ़ी इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ होलोग्राफी है। डेनिस गैबोर ने 1948 में होलोग्राफी का आविष्कार किया[1] जब उन्होंने इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी मेंछवि वियोजन में सुधार करने की कोशिश की। 1952 में हैन और मुल्वे द्वारा इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ होलोग्राफी करने का पहला प्रयास किया गया था;[2] उन्होंने 60 केवी इलेक्ट्रॉनों के साथज़िंक ऑक्साइड क्रिस्टल के त्रिविमबिंब अभिलेखित किए, जो लगभग 1 एनएम स्पष्टता के साथ पुनर्निर्माण का प्रदर्शन करते हैं। 1955 में, जी. मोलेनस्टेड और एच. डुकर[3] एक इलेक्ट्रॉन द्विकप्रिज़्म का आविष्कार किया, इस प्रकार अक्षेतर अधियोजना में इलेक्ट्रॉन त्रिविमबिंब की रिकॉर्डिंग को सक्षम किया। काउली द्वारा 1992 में प्रलेखित 20 से अधिक के साथ, इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के लिए कई अलग-अलग संभावित विन्यास हैं।[4] सामान्यत:, स्वलिखित माप करने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम के उच्च स्थानिक और लौकिक सुसंगतता (अर्थात कम ऊर्जा प्रसार) की आवश्यकता होती है।
ऑफ़-एक्सिस योजना में उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी
उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों (80-200 keV) के साथ इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी को अक्षेतर अधियोजना में एक संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (टीईएम) में महसूस किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन पुंज बहुत पतले धनावेशित तार द्वारा दो भागों में विभक्त हो जाता है। धनात्मक वोल्टेज इलेक्ट्रॉन तरंगों को विक्षेपित करता है जिससे कि वे ओवरलैप करें और समान रूप से दूरी वाले फ्रिंजों का एक हस्तक्षेप पैटर्न उत्पन्न करें।
अक्षेतर त्रिविमबिंब का पुनर्निर्माण संख्यात्मक रूप से किया जाता है और इसमें दो गणितीय रूपांतरण होते हैं।[5] सबसे पहले, त्रिविमबिंब का फूरियर रूपांतरण किया जाता है। परिणामी जटिल छवि में स्वसहसंबंध (सेंटर बैंड) और दो परस्पर संयुग्मित साइड बैंड होते हैं। चुने हुए साइड बैंड पर केंद्रित निम्नपारक निस्यंदक (राउंड मास्क) लगाकर केवल एक साइड बैंड का चयन किया जाता है। सेंट्रल बैंड और ट्विन साइड बैंड दोनों शून्य पर सेट हैं। अगला, चयनित साइड बैंड को जटिल छवि के केंद्र में फिर से रखा गया है और उल्टा फूरियर-रूपांतरण लागू किया गया है। ऑब्जेक्ट प्रक्षेत्र में परिणामी छवि जटिल-मूल्यवान है, और इस प्रकार, ऑब्जेक्ट फ़ंक्शन के आयाम और चरण वितरण का पुनर्निर्माण किया जाता है।
समरेखीय योजना में इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी
डेनिस गैबोर द्वारा मूल स्वलिखित योजना इनलाइन योजना है, जिसका अर्थ है कि संदर्भ और वस्तु तरंग एक ही ऑप्टिकल अक्ष साझा करते हैं। इस योजना को बिंदु प्रक्षेपण होलोग्राफी भी कहा जाता है। एक वस्तु को अपसारी इलेक्ट्रॉन बीम में रखा जाता है, तरंग का हिस्सा वस्तु (ऑब्जेक्ट वेव) द्वारा बिखरा हुआ होता है और यह डिटेक्टर प्लेन में असंतुलित तरंग (संदर्भ तरंग) के साथ हस्तक्षेप करता है। समरेखीय योजना में स्थानिक सुसंगतता को इलेक्ट्रॉन स्रोत के आकार द्वारा परिभाषित किया गया है। कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों (50-1000 eV) के साथ होलोग्राफी को समरेखीय योजना में साकार किया जा सकता है।[6]
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से व्यतिकरणमितीय प्रणाली को ढालना महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे अहरोनोव-बोहम प्रभाव के कारण अवांछित चरण-बदलाव को प्रेरित कर सकते हैं। स्थैतिक क्षेत्रों के परिणामस्वरूप हस्तक्षेप पैटर्न की एक निश्चित पारी होगी। यह स्पष्ट है कि प्रत्येक घटक और नमूने को उचित रूप से ग्राउंड किया जाना चाहिए और बाहरी शोर से परिरक्षित किया जाना चाहिए।
अनुप्रयोग
इस छवि में एक लेटेक्स क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन त्रिविमबिंब को कार्बन कोटिंग पर सोने के कणों (काले डॉट्स) के साथ देख सकते हैं, छवि के निचले हिस्से में वैक्यूम है। बाइप्रिज्म लगभग वैक्यूम एज से ऊपर है; इस किनारे के समानांतर कोई इंटरफेरोग्राम के चरण विमानों को देख सकता है, जो छवि का हिस्सा है और जिससे चरण की जानकारी निकाली जा सकती है।
इलेक्ट्रॉन होलोग्रफ़ी सामान्यत: पतली फिल्मों में बिजली और चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है,[7][8] चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र नमूने के माध्यम से गुजरने वाली हस्तक्षेप तरंग के चरण को स्थानांतरित कर सकते हैं।[9]
इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के सिद्धांत को हस्तक्षेप लिथोग्राफी पर भी लागू किया जा सकता है।[10]
संदर्भ
- ↑ Gabor, D. (1948). "एक नया सूक्ष्म सिद्धांत". Nature. Springer Science and Business Media LLC. 161 (4098): 777–778. doi:10.1038/161777a0. ISSN 0028-0836.
- ↑ Haine, M. E.; Mulvey, T. (1952-10-01). "गैबर विवर्तन माइक्रोस्कोप में इलेक्ट्रॉनों के साथ विवर्तन छवि का निर्माण". Journal of the Optical Society of America. The Optical Society. 42 (10): 763. doi:10.1364/josa.42.000763. ISSN 0030-3941.
- ↑ Möllenstedt, G.; Düker, H. (1956). "द्विप्रिज्म पर अवलोकन और माप इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ हस्तक्षेप करते हैं". Zeitschrift für Physik (in Deutsch). Springer Science and Business Media LLC. 145 (3): 377–397. doi:10.1007/bf01326780. ISSN 1434-6001.
- ↑ Cowley, J.M. (1992). "इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के बीस रूप". Ultramicroscopy. Elsevier BV. 41 (4): 335–348. doi:10.1016/0304-3991(92)90213-4. ISSN 0304-3991.
- ↑ Lehmann, Michael; Lichte, Hannes (2002). "ऑफ-एक्सिस इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी पर ट्यूटोरियल". Microscopy and Microanalysis. Cambridge University Press (CUP). 8 (6): 447–466. doi:10.1017/s1431927602020147. ISSN 1431-9276.
- ↑ Fink, Hans-Werner; Stocker, Werner; Schmid, Heinz (1990-09-03). "कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ होलोग्राफी". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 65 (10): 1204–1206. CiteSeerX 10.1.1.370.7590. doi:10.1103/physrevlett.65.1204. ISSN 0031-9007.
- ↑ Lichte, Hannes (1986). "इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी परमाणु संकल्प के करीब पहुंच रही है". Ultramicroscopy. Elsevier BV. 20 (3): 293–304. doi:10.1016/0304-3991(86)90193-2. ISSN 0304-3991.
- ↑ Tonomura, Akira (1987-07-01). "इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के अनुप्रयोग". Reviews of Modern Physics. American Physical Society (APS). 59 (3): 639–669. doi:10.1103/revmodphys.59.639. ISSN 0034-6861.
- ↑ R. E. Dunin-Borkowski et al., Micros. Res. and Tech. 64, 390 (2004).
- ↑ Ogai, Keiko; Matsui, Shinji; Kimura, Yoshihide; Shimizu, Ryuichi (1993-12-30). "इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी का उपयोग करते हुए नैनोलिथोग्राफी के लिए एक दृष्टिकोण". Japanese Journal of Applied Physics. Japan Society of Applied Physics. 32 (Part 1, No. 12B): 5988–5992. doi:10.1143/jjap.32.5988. ISSN 0021-4922.
