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 സൂക്ഷ്‌മദര്‍ശിനി. സാധാരണ പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ ആവര്‍ധനശേഷിയുടെ ഉപരിപരിധി പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തെയാണ്‌ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. സ്വന്തം തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തെക്കാള്‍ കുറഞ്ഞ വലുപ്പമുള്ള വസ്‌തുക്കളെ തെളിയിച്ചു കാണിക്കാന്‍ പ്രകാശത്തിനു സാധ്യമല്ല. തന്മൂലം പ്രകാശകീയമൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ ആവര്‍ധനശേഷിയുടെ ഉപരിപരിധി ഏതാണ്ട്‌ 3,000 ആണ്‌. എന്നാല്‍ പ്രയോഗത്തില്‍ ആവര്‍ധനം ഏതാണ്ട്‌ 1000-ത്തോട്‌ അടുക്കുമ്പോള്‍ത്തന്നെ വസ്‌തുവിന്റെ പ്രതിബിംബത്തില്‍ നിന്ന് വിശദാംശങ്ങള്‍ നഷ്‌ടപ്പെട്ടു തുടങ്ങുന്നു. പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിനെക്കാള്‍ അനേകമടങ്ങ്‌ ആവര്‍ധനശേഷിയും വിഭേദനക്ഷമതയും ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകള്‍ക്കുണ്ട്‌. ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ക്ക്‌ തരംഗസ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുവാനും (നോ. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വിഭംഗനം) വൈദ്യുതകാന്തികമണ്ഡലങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ അവയെ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്യാനും കഴിയും (നോ. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രാകാശികം). ഇതാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനത്തിനാധാരമായ തത്ത്വം. 60 കിലോവാട്ട്‌ ഉപയോഗിച്ച്‌ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെട്ട ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം ഏതാണ്ട്‌ സെ.മീ. ആണ്‌. ഇത്‌ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തെ 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 നിര്‍മാണത്തിലുള്ള പ്രായോഗിക പരിമിതികളെയാണ്‌ മുഖ്യമായും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്‌.
.jpg)
ഒരു സാധാരണ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനം (ചിത്രം 1) കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനവുമായി ഇതിനു വളരെ സാദൃശ്യമുണ്ട്‌. പ്രകാശസ്രാതസ്സിനു പകരം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സ്രാതസ്സില്‍നിന്നു പുറപ്പെടുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഏതാനും കിലോവാട്ട്‌ വൈദ്യുത മണ്ഡലമുപയോഗിച്ചു ത്വരിപ്പിച്ചശേഷം ഒരു കാന്തികലെന്‍സുപയോഗിച്ച്‌ വസ്‌തുവില്‍ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ കാന്തികലെന്‍സ്‌ പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിലെ കണ്ടന്‍സറിന്റെ സ്ഥാനം വഹിക്കുന്നു. പ്രഷണടൈപ്പ്‌, പ്രതിഫലനടൈപ്പ്‌ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടുതരം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകളുണ്ട്‌. പ്രഷണടൈപ്പ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ പരീക്ഷണവസ്‌തു ഏതാണ്ട്‌ 0.1 മൈക്രാണ്‍ മാത്രം കനമുള്ള നേര്‍മയേറിയ ഫിലിമായി പ്രത്യേകം തയ്യാറാക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. ഒരു കാന്തിക ഒബ്‌ജക്‌ടീവ്‌ ലെന്‍സ്‌ വസ്‌തുവില്‍നിന്ന്‌ പ്രകീര്‍ണിതമാകുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്‌ത്‌ വസ്‌തുവിന്റെ ആവര്‍ധിത യഥാര്‍ഥ പ്രതിബിംബം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. ഒരു കാന്തിക പ്രാജക്‌റ്റര്‍ലെന്‍സ്‌ ഈ പ്രതിബിംബത്തെ വീണ്ടും ആവര്‍ധിപ്പിച്ച്‌ ഒരു ഫ്‌ളൂറസന്റ്‌ സ്‌ക്രീനിലോ ഫോട്ടോഗ്രാഫിക്‌ പ്ലേറ്റിലോ പതിപ്പിക്കുന്നു. കാന്തികലെന്‍സുകള്‍ക്കു പകരം വൈദ്യുതലെന്‍സുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകളും പ്രചാരത്തിലുണ്ട്‌. ഒരു പ്രകാശകീയ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ പ്രതിബിംബരൂപീകരണത്തിനു സഹായകമായിരിക്കുന്നത്‌ വസ്‌തുവിന്റെ വിവിധഭാഗങ്ങളിലുള്ള പ്രഷണതയുടെ വ്യത്യാസമാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ ഇതിനു കാരണം വസ്‌തുവിന്റെ വ്യത്യസ്‌തഭാഗങ്ങളില്‍നിന്നുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രകീര്‍ണനമാണ്‌. തന്മൂലം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ കൂടുതല്‍ ആഴത്തിലുള്ള ഫോക്കസീകരണം സാധ്യമാകുന്നു. ഇലക്‌ട്രോണ്‍, വായുവിന്റെ തന്മാത്രകളുമായി സംഘട്ടനം നടത്തുമെന്നതുകൊണ്ട്‌ ഉപകരണം മുഴുവന്‍ 10-4 മില്ലിമീറ്റര്‍ മൂല്യമുള്ള ഉയര്‍ന്ന നിര്‍വാതത്തിലാണ്‌ പ്രവര്‍ത്തിക്കേണ്ടത്‌.
നൂതനമായ നിരവധി തരം ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പുകള്‍ ഇന്ന്‌ ഉപയോഗത്തിലുണ്ട്‌. ടെലിവിഷനിലെന്നപോലെ വസ്‌തുവിന്റെ വിവിധഭാഗങ്ങള്‍ സ്‌കാന്‍ ചെയ്‌ത്‌ ഇലക്‌ട്രോണികമാര്‍ഗത്തിലൂടെ പ്രതിബിംബത്തെ പുനഃസംയോജിപ്പിക്കുന്ന സ്‌കാനിങ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌, നാനോ സാങ്കേതികരംഗത്ത്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആറ്റമിക ഫോഴ്‌സ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ എന്നിവ അവയില്‍ ചിലതാണ്‌. 200 ള്ള-നെക്കാള്‍ വിഭേദനക്ഷമതയുള്ള ഇവ, വസ്‌തുവിന്റെ ആഴവും വ്യക്തതയുമുള്ള യഥാര്‍ഥ ത്രിമാനചിത്രങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു.
സ്‌കാനിങ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. 1930-കളിലാണ്‌ ഈ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌ നിര്‍മിച്ചത്‌. ഇതിലെ പ്രത്യേക പ്രതലത്തില്‍ വയ്‌ക്കുന്ന വസ്‌തുവിനെ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജാവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍ബീം കൊണ്ട്‌ സ്‌കാന്‍ (Raster Scanning) ചെയ്യുന്നു. അപ്പോള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍, തട്ടിത്തെറിച്ചുവരുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ (back scattered electrons)എന്നിവ അപഗ്രഥിച്ചാണ്‌ വസ്‌തുവിനെ വലുതാക്കി കാണിക്കുന്നത്‌. മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ മുകളറ്റത്തുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍ഗച്ചില്‍നിന്നും പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ബീം വിവിധ കണ്ടന്‍സറുകള്‍, ഡിഫ്‌ളക്‌ഷന്‍ കോയില്‍ എന്നിവ വഴി സഞ്ചരിച്ച്‌ ശക്തി സംഭരിച്ചാണ്‌ പരീക്ഷണപ്രതലത്തില്‍ പതിക്കുന്നത്‌. വിവിധ ഇലക്‌ട്രോണുകളെ തിരിച്ചറിയാനുള്ള പ്രത്യേക സംവിധാനങ്ങള്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ സന്നിവേശിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്‌.
ട്രോന്‍സ്‌മിഷന്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. ഈ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ നിരീക്ഷണ വസ്‌തുവിന്റെ പദാര്‍ഥപാളിയിലൂടെ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ബീം കടത്തിവിടുന്നു. വസ്‌തുവിന്റെ സ്വഭാവത്തിനനുസരിച്ച്‌ പുറത്തെത്തുന്ന ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ മാറ്റം വരാം. ഇതിനെ അപഗ്രഥിച്ചാണ്‌ ചിത്രം രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്‌. ട്രോന്‍സ്‌മിഷന്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ മൈക്രാസ്‌കോപ്പില്‍ത്തന്നെ 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 പ്രവര്‍ത്തനത്തില്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്‌. നിരീക്ഷണവസ്‌തുവിലൂടെ നുഴഞ്ഞു കടക്കുന്ന വൈദ്യുതി തിട്ടപ്പെടുത്തിയാണ്‌ ആറ്റമിക തലത്തിലെ സൂക്ഷ്‌മചിത്രങ്ങളെടുക്കുന്നത്‌. ടണലിങ്‌ കറണ്ട്‌ ആംപ്ലിഫയര്‍, വിദൂര നിയന്ത്രണ/സ്‌കാനിങ്‌ സംവിധാനം എന്നിവ ചേര്‍ന്നതാണ്‌ ഉപകരണം. അടിസ്ഥാന മാതൃകയെ അവലംബിച്ച്‌ സ്‌കാനിങ്‌ ടണലിങ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പിന്റെ മറ്റ്‌ രൂപാന്തരങ്ങളും നിലവില്‍ വന്നിട്ടുണ്ട്‌. ഫോട്ടോണ്‍ എസ്‌.ടി.എം ഉദാഹരണം.
ആറ്റമിക ഫോഴ്‌സ്‌ മൈക്രാസ്‌കോപ്പ്‌. നാനോ സാങ്കേതികവിദ്യയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഗവേഷണങ്ങളില്‍ ഇന്നുപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന മൈക്രാസ്‌കോപ്പാണിത്‌. ഉപകരണത്തില്‍ സജ്ജീകരിച്ച, ഒരു വശത്തേക്ക്‌ നീണ്ടുനില്‍ക്കുന്ന ദണ്ഡില്‍ (കാന്റിലിവര്‍) അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്രതല ആറ്റമിക ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വിന്യാസമാണ്‌ അതിസൂക്ഷ്‌മചിത്രം രേഖപ്പെടുത്തലിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. കാന്റിലിവറിന്റെ ഒരറ്റത്തുള്ള കൂര്‍ത്ത അഗ്രം പരീക്ഷണ വസ്‌തുവില്‍ പറ്റിച്ചേര്‍ന്ന്‌ വിവരം ശേഖരിക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നു. ചലിച്ചു തുടങ്ങുമ്പോള്‍ ആറ്റമിക സ്വഭാവമനുസരിച്ച്‌ നേരിയ തള്ളല്‍/ബലം പ്രാബില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്നു. ലേസര്‍ ബീമിന്റെയും മറ്റും സഹായത്താല്‍ ഓരോ ആറ്റത്തിന്റെയും വിശദാംശങ്ങള്‍ രേഖപ്പെടുത്തുന്നു.
(ഡോ. സി.പി. ഗിരിജാവല്ലഭന്‍; സ.പ.)
