इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी
इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ इलेक्ट्रॉन प्रक्षेपवक्र की गणना के लिए एक गणितीय रूपरेखा है। 'ऑप्टिक्स' शब्द का प्रयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि चुंबकीय लेंस और इलेक्ट्रोस्टैटिक लेंस लेंस प्रकाश किरण पर ऑप्टिकल लेंस के समान आवेशित कण बीम पर कार्य करते हैं।
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और कण त्वरक के डिजाइन के लिए इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी गणना महत्वपूर्ण हैं। पैराएक्सियल सन्निकटन में, रे ट्रांसफर मैट्रिक्स विश्लेषण का उपयोग करके प्रक्षेपवक्र गणना की जा सकती है।
इलेक्ट्रॉन गुण
इलेक्ट्रॉन आवेशित कण (आराम द्रव्यमान वाले बिंदु आवेश) स्पिन (भौतिकी) 1/2 के साथ होते हैं (इसलिए वे फर्मियन हैं)। इलेक्ट्रॉन उपयुक्त विद्युत क्षेत्र (या चुंबकीय क्षेत्र) क्षेत्रों द्वारा कण त्वरक हो सकते हैं, जिससे गतिज ऊर्जा प्राप्त होती है। पर्याप्त वोल्टेज दिए जाने पर, मापने योग्य सापेक्षतावादी प्रभावों को प्रदर्शित करने के लिए इलेक्ट्रॉन को पर्याप्त तेजी से त्वरित किया जा सकता है। तरंग कण द्वैत के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को तरंग दैर्ध्य, चरण (तरंगों) और आयाम जैसे गुणों के साथ पदार्थ तरंगों के रूप में भी माना जा सकता है।
ज्यामितीय इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी
चुंबकीय क्षेत्र
लोरेंत्ज़ बल की दूसरी अवधि के अनुसार इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करते हैं: चुंबकीय क्षेत्र और इलेक्ट्रॉन वेग के बीच एक क्रॉस उत्पाद। एक अनंत समान क्षेत्र में इसका परिणाम क्षेत्र की दिशा के चारों ओर इलेक्ट्रॉन की एक गोलाकार गति के रूप में होता है, जिसके द्वारा दी गई त्रिज्या होती है:
जहाँ r कक्षा की त्रिज्या है, m इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान है, क्षेत्र के लंबवत इलेक्ट्रॉन वेग का घटक है, ई इलेक्ट्रॉन आवेश है और बी लागू चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण है। चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर एक वेग घटक वाले इलेक्ट्रॉन कुंडलित वक्रता प्रक्षेपवक्र के साथ आगे बढ़ेंगे।
विद्युत क्षेत्र
एक लागू इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के मामले में, एक इलेक्ट्रॉन क्षेत्र के सकारात्मक ढाल की ओर विक्षेपित होगा। विशेष रूप से, इलेक्ट्रोस्टैटिक फ़ील्ड लाइनों के इस क्रॉसिंग का अर्थ है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक फ़ील्ड के माध्यम से चलने वाले इलेक्ट्रॉन अपने वेग के परिमाण को बदलते हैं, जबकि चुंबकीय क्षेत्र में, केवल वेग की दिशा को संशोधित किया जाता है।
चूंकि इलेक्ट्रॉन विवर्तन जैसे गैर-कण (तरंग-जैसे) प्रभाव प्रदर्शित कर सकते हैं, मैक्सवेल के समीकरण को हल करके इलेक्ट्रॉन पथों का एक पूर्ण विश्लेषण प्राप्त किया जा सकता है - हालांकि कई स्थितियों में, कण व्याख्या जटिलता में बड़ी कमी के साथ पर्याप्त सन्निकटन प्रदान कर सकती है।
इलेक्ट्रॉनों की एक और संपत्ति यह है कि वे पदार्थ के साथ दृढ़ता से संपर्क करते हैं क्योंकि वे न केवल नाभिक के प्रति संवेदनशील होते हैं, बल्कि पदार्थ के इलेक्ट्रॉन चार्ज क्लाउड के प्रति भी संवेदनशील होते हैं। इसलिए, इलेक्ट्रॉनों को किसी भी उचित दूरी को प्रसारित करने के लिए खालीपन की आवश्यकता होती है, जैसे इलेक्ट्रॉन ऑप्टिक सिस्टम में वांछनीय होगा।
निर्वात में प्रवेश औसत मुक्त पथ द्वारा तय किया जाता है, इलेक्ट्रॉनों और पदार्थ के बीच टकराव की संभावना का एक उपाय, अनुमानित मान जिसके लिए पॉइसन सांख्यिकी से प्राप्त किया जा सकता है।
सापेक्षवादी सिद्धांत
हालांकि बहुत आम नहीं है, डायराक समीकरण से शुरू होने वाले आवेशित कणों पर चुंबकीय संरचनाओं के प्रभावों को प्राप्त करना भी संभव है।[1]
विवर्तनिक इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी
निर्वात में प्रसार करने वाले एक उप-सापेक्षवादी मुक्त इलेक्ट्रॉन को सटीक रूप से एक ब्रोगली का पदार्थ तरंग के रूप में वर्णित किया जा सकता है, जिसकी तरंग दैर्ध्य इसके अनुदैर्ध्य गति के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इलेक्ट्रॉन द्वारा किए गए आवेश के परिणामस्वरूप, विद्युत क्षेत्र, चुंबकीय क्षेत्र, या इलेक्ट्रोस्टैटिक मतलब पतली, कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करने वाली सामग्री की आंतरिक क्षमता एक इलेक्ट्रॉन के तरंगाग्र को एक चरण बदलाव प्रदान कर सकती है।[2] मोटाई-संग्राहक सिलिकॉन नाइट्राइड झिल्ली और प्रोग्रामेबल फेज शिफ्ट डिवाइसेस ने दूर-क्षेत्र स्थानिक तीव्रता और इलेक्ट्रॉन तरंग के चरण को नियंत्रित करने के लिए स्थानिक रूप से भिन्न चरण शिफ्टों को लागू करने के लिए इन गुणों का शोषण किया है। इस तरह के उपकरणों को इलेक्ट्रॉन वेवफ्रंट को मनमाने ढंग से आकार देने के लिए लागू किया गया है, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में निहित ऑप्टिकल विपथन को सही करें, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय कोणीय गति को हल करें, और मुक्त इलेक्ट्रॉनों और चुंबकीय सामग्री या प्लास्मोनिक नैनोस्ट्रक्चर के बीच बातचीत में द्वैतवाद को मापने के लिए।[3]
यह भी देखें
- आवेशित कण किरण
- मजबूत फोकसिंग
- इलेक्ट्रॉन बीम प्रौद्योगिकी
- इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी
- बीम उत्सर्जन
- अर्नेस्ट रसा
- अर्धगोल इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक
अग्रिम पठन
- Hawkes, P. W. & Kasper, E. (1994). Principles of Electron Optics. Academic Press. ISBN 9780080984162.
- Pozzi, G. (2016). Particles and Waves in Electron Optics and Microscopy. Academic Press. ISBN 9780128048146.
संदर्भ
- ↑ Jagannathan, R.; Simon, R.; Sudarshan, E. C. G.; Mukunda, N. (1989). "डायराक समीकरण के आधार पर चुंबकीय इलेक्ट्रॉन लेंस का क्वांटम सिद्धांत" (PDF). Physics Letters A. 134 (8–9): 457. Bibcode:1989PhLA..134..457J. doi:10.1016/0375-9601(89)90685-3.
- ↑ Pozzi, Giulio; Peter Hawkes (2016). "Particles and waves in electron optics and microscopy". Advances in Imaging and Electron Physics. 194 (2): 1–336. doi:10.1016/bs.aiep.2016.02.001.
- ↑ Shiloh, Roy; Lu, Peng-Han; Remez, Roei; Tavabi, Amir H; Pozzi, Giulio; Dunin-Borkowski, Rafal E; Arie, Ady (2019). "Nanostructuring of electron beams". Physica Scripta. 94 (3): 034004. Bibcode:2019PhyS...94c4004S. doi:10.1088/1402-4896/aaf258. ISSN 0031-8949.
