This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌
Electron Microscope
ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ വസ്‌തുക്കളെ അനേകമടങ്ങു വലുതാക്കി കാണിക്കുന്ന സൂക്ഷ്‌മദർശിനി. സാധാരണ പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ ആവർധനശേഷിയുടെ ഉപരിപരിധി പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തെയാണ്‌ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. സ്വന്തം തരംഗദൈർഘ്യത്തെക്കാള്‍ കുറഞ്ഞ വലുപ്പമുള്ള വസ്‌തുക്കളെ തെളിയിച്ചു കാണിക്കാന്‍ പ്രകാശത്തിനു സാധ്യമല്ല. തന്മൂലം പ്രകാശകീയമൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ ആവർധനശേഷിയുടെ ഉപരിപരിധി ഏതാണ്ട്‌ 3,000 ആണ്‌. എന്നാൽ പ്രയോഗത്തിൽ ആവർധനം ഏതാണ്ട്‌ 1000-ത്തോട്‌ അടുക്കുമ്പോള്‍ത്തന്നെ വസ്‌തുവിന്റെ പ്രതിബിംബത്തിൽ നിന്ന് വിശദാംശങ്ങള്‍ നഷ്‌ടപ്പെട്ടു തുടങ്ങുന്നു. പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിനെക്കാള്‍ അനേകമടങ്ങ്‌ ആവർധനശേഷിയും വിഭേദനക്ഷമതയും ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകള്‍ക്കുണ്ട്‌. ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ക്ക്‌ തരംഗസ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുവാനും (നോ. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വിഭംഗനം) വൈദ്യുതകാന്തികമണ്ഡലങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ അവയെ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്യാനും കഴിയും (നോ. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രാകാശികം). ഇതാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിനാധാരമായ തത്ത്വം. 60 കിലോവാട്ട്‌ ഉപയോഗിച്ച്‌ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെട്ട ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം ഏതാണ്ട്‌ സെ.മീ. ആണ്‌. ഇത്‌ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തെ അപേക്ഷിച്ച്‌ ഒരു ലക്ഷം മടങ്ങു ചെറുതാണ്‌. തന്മൂലം താത്ത്വികമായി 60 കിലോവാട്ട്‌ പ്രയോഗിച്ച്‌ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെട്ട ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ വിഭേദനക്ഷമത സാധാരണ പ്രകാശകീയമൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റേതിനെക്കാള്‍ ഒരു ലക്ഷം മടങ്ങു കൂടുതലായിരിക്കണം. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ വിഭേദനക്ഷമത ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ലെന്‍സിന്റെ നിർമാണത്തിലുള്ള പ്രായോഗിക പരിമിതികളെയാണ്‌ മുഖ്യമായും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്‌.
.jpg)
ഒരു സാധാരണ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ പ്രവർത്തനം (ചിത്രം 1) കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ പ്രവർത്തനവുമായി ഇതിനു വളരെ സാദൃശ്യമുണ്ട്‌. പ്രകാശസ്രാതസ്സിനു പകരം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സ്രാതസ്സിൽനിന്നു പുറപ്പെടുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഏതാനും കിലോവാട്ട്‌ വൈദ്യുത മണ്ഡലമുപയോഗിച്ചു ത്വരിപ്പിച്ചശേഷം ഒരു കാന്തികലെന്‍സുപയോഗിച്ച്‌ വസ്‌തുവിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ കാന്തികലെന്‍സ്‌ പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിലെ കണ്ടന്‍സറിന്റെ സ്ഥാനം വഹിക്കുന്നു. പ്രഷണടൈപ്പ്‌, പ്രതിഫലനടൈപ്പ്‌ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടുതരം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകളുണ്ട്‌. പ്രഷണടൈപ്പ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽ പരീക്ഷണവസ്‌തു ഏതാണ്ട്‌ 0.1 മൈക്രാണ്‍ മാത്രം കനമുള്ള നേർമയേറിയ ഫിലിമായി പ്രത്യേകം തയ്യാറാക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. ഒരു കാന്തിക ഒബ്‌ജക്‌ടീവ്‌ ലെന്‍സ്‌ വസ്‌തുവിൽനിന്ന്‌ പ്രകീർണിതമാകുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്‌ത്‌ വസ്‌തുവിന്റെ ആവർധിത യഥാർഥ പ്രതിബിംബം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. ഒരു കാന്തിക പ്രാജക്‌റ്റർലെന്‍സ്‌ ഈ പ്രതിബിംബത്തെ വീണ്ടും ആവർധിപ്പിച്ച്‌ ഒരു ഫ്‌ളൂറസന്റ്‌ സ്‌ക്രീനിലോ ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ പ്ലേറ്റിലോ പതിപ്പിക്കുന്നു. കാന്തികലെന്‍സുകള്‍ക്കു പകരം വൈദ്യുതലെന്‍സുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകളും പ്രചാരത്തിലുണ്ട്‌. ഒരു പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽ പ്രതിബിംബരൂപീകരണത്തിനു സഹായകമായിരിക്കുന്നത്‌ വസ്‌തുവിന്റെ വിവിധഭാഗങ്ങളിലുള്ള പ്രഷണതയുടെ വ്യത്യാസമാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽ ഇതിനു കാരണം വസ്‌തുവിന്റെ വ്യത്യസ്‌തഭാഗങ്ങളിൽനിന്നുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രകീർണനമാണ്‌. തന്മൂലം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽ കൂടുതൽ ആഴത്തിലുള്ള ഫോക്കസീകരണം സാധ്യമാകുന്നു. ഇലക്‌ട്രോണ്‍, വായുവിന്റെ തന്മാത്രകളുമായി സംഘട്ടനം നടത്തുമെന്നതുകൊണ്ട്‌ ഉപകരണം മുഴുവന്‍ 10-4 മില്ലിമീറ്റർ മൂല്യമുള്ള ഉയർന്ന നിർവാതത്തിലാണ്‌ പ്രവർത്തിക്കേണ്ടത്‌. നൂതനമായ നിരവധി തരം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകള്‍ ഇന്ന്‌ ഉപയോഗത്തിലുണ്ട്‌. ടെലിവിഷനിലെന്നപോലെ വസ്‌തുവിന്റെ വിവിധഭാഗങ്ങള്‍ സ്‌കാന്‍ ചെയ്‌ത്‌ ഇലക്‌ട്രോണികമാർഗത്തിലൂടെ പ്രതിബിംബത്തെ പുനഃസംയോജിപ്പിക്കുന്ന സ്‌കാനിങ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌, നാനോ സാങ്കേതികരംഗത്ത്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആറ്റമിക ഫോഴ്‌സ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ എന്നിവ അവയിൽ ചിലതാണ്‌. 200 ള്ള-നെക്കാള്‍ വിഭേദനക്ഷമതയുള്ള ഇവ, വസ്‌തുവിന്റെ ആഴവും വ്യക്തതയുമുള്ള യഥാർഥ ത്രിമാനചിത്രങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു.
സ്‌കാനിങ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. 1930-കളിലാണ്‌ ഈ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ നിർമിച്ചത്‌. ഇതിലെ പ്രത്യേക പ്രതലത്തിൽ വയ്‌ക്കുന്ന വസ്‌തുവിനെ ഉയർന്ന ഊർജാവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍ബീം കൊണ്ട്‌ സ്‌കാന്‍ (Raster Scanning) ചെയ്യുന്നു. അപ്പോള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍, തട്ടിത്തെറിച്ചുവരുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ (back scattered electrons)എന്നിവ അപഗ്രഥിച്ചാണ്‌ വസ്‌തുവിനെ വലുതാക്കി കാണിക്കുന്നത്‌. മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ മുകളറ്റത്തുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍ഗച്ചിൽനിന്നും പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ബീം വിവിധ കണ്ടന്‍സറുകള്‍, ഡിഫ്‌ളക്‌ഷന്‍ കോയിൽ എന്നിവ വഴി സഞ്ചരിച്ച്‌ ശക്തി സംഭരിച്ചാണ്‌ പരീക്ഷണപ്രതലത്തിൽ പതിക്കുന്നത്‌. വിവിധ ഇലക്‌ട്രോണുകളെ തിരിച്ചറിയാനുള്ള പ്രത്യേക സംവിധാനങ്ങള്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽ സന്നിവേശിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്‌.
ട്രോന്‍സ്‌മിഷന്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. ഈ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽ നിരീക്ഷണ വസ്‌തുവിന്റെ പദാർഥപാളിയിലൂടെ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ബീം കടത്തിവിടുന്നു. വസ്‌തുവിന്റെ സ്വഭാവത്തിനനുസരിച്ച്‌ പുറത്തെത്തുന്ന ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ മാറ്റം വരാം. ഇതിനെ അപഗ്രഥിച്ചാണ്‌ ചിത്രം രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്‌. ട്രോന്‍സ്‌മിഷന്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിൽത്തന്നെ സ്‌കാനിങ്‌ ടണലിങ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ എന്നും ആറ്റമിക ഫോഴ്‌സ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ എന്നും പേരിലുള്ള രണ്ട്‌ തരം മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകള്‍ ഉണ്ട്‌. സ്‌കാനിങ്‌ ടണലിങ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. 1980-കളിലാണ്‌ ഈ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടത്‌. "ടണലിങ്‌' എന്ന ക്വാണ്ടം പ്രതിഭാസമാണ്‌ ഇതിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്‌. നിരീക്ഷണവസ്‌തുവിലൂടെ നുഴഞ്ഞു കടക്കുന്ന വൈദ്യുതി തിട്ടപ്പെടുത്തിയാണ്‌ ആറ്റമിക തലത്തിലെ സൂക്ഷ്‌മചിത്രങ്ങളെടുക്കുന്നത്‌. ടണലിങ്‌ കറണ്ട്‌ ആംപ്ലിഫയർ, വിദൂര നിയന്ത്രണ/സ്‌കാനിങ്‌ സംവിധാനം എന്നിവ ചേർന്നതാണ്‌ ഉപകരണം. അടിസ്ഥാന മാതൃകയെ അവലംബിച്ച്‌ സ്‌കാനിങ്‌ ടണലിങ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ മറ്റ്‌ രൂപാന്തരങ്ങളും നിലവിൽ വന്നിട്ടുണ്ട്‌. ഫോട്ടോണ്‍ എസ്‌.ടി.എം ഉദാഹരണം.
ആറ്റമിക ഫോഴ്‌സ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. നാനോ സാങ്കേതികവിദ്യയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഗവേഷണങ്ങളിൽ ഇന്നുപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന മൈക്രാസ്‌കോപ്പാണിത്‌. ഉപകരണത്തിൽ സജ്ജീകരിച്ച, ഒരു വശത്തേക്ക്‌ നീണ്ടുനിൽക്കുന്ന ദണ്ഡിൽ (കാന്റിലിവർ) അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്രതല ആറ്റമിക ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വിന്യാസമാണ്‌ അതിസൂക്ഷ്‌മചിത്രം രേഖപ്പെടുത്തലിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. കാന്റിലിവറിന്റെ ഒരറ്റത്തുള്ള കൂർത്ത അഗ്രം പരീക്ഷണ വസ്‌തുവിൽ പറ്റിച്ചേർന്ന്‌ വിവരം ശേഖരിക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നു. ചലിച്ചു തുടങ്ങുമ്പോള്‍ ആറ്റമിക സ്വഭാവമനുസരിച്ച്‌ നേരിയ തള്ളൽ/ബലം പ്രാബിൽ അനുഭവപ്പെടുന്നു. ലേസർ ബീമിന്റെയും മറ്റും സഹായത്താൽ ഓരോ ആറ്റത്തിന്റെയും വിശദാംശങ്ങള്‍ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു.
(ഡോ. സി.പി. ഗിരിജാവല്ലഭന്‍; സ.പ.)
