Field-emission microscopy
ಫೀಲ್ಡ್-ಎಮಿಷನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (ಎಫ್ಇಎಂ) ಒಂದು ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ತಂತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ಇದನ್ನು ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಸೂಜಿಯ ತುದಿಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಫ್ಇಎಂ ಅನ್ನು 1936 ರಲ್ಲಿ ಎರ್ವಿನ್ ವಿಲ್ಹೆಲ್ಮ್ ಮುಲ್ಲರ್ ಅವರು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು ಮತ್ತು ಇದು ಪರಮಾಣು-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಬಹುದಾದ ಮೊದಲ ಮೇಲ್ಮೈ-ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಪರಿಚಯ ತುದಿಯ ತುದಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯ ವರ್ಧಿತ ನೈಜ-ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ ಮಾಹಿತಿಯು ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ (ಅಂದರೆ, ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೇಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ (ಅಂದರೆ, ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುವ ಸ್ಥಳಾಕೃತಿ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರ) ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಕ್ಷೇತ್ರ-ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು (ಎಫ್ಇಎಂ) 1936ರಲ್ಲಿ ಎರ್ವಿನ್ ಮುಲ್ಲರ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಎಫ್ಇಎಂನಲ್ಲಿ, ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ವಿವಿಧ ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರದ ಸಮತಲಗಳ ಕೆಲಸದ ಕಾರ್ಯದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ನಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಕ್ಷೇತ್ರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಸೆಟಪ್ ಮತ್ತು ವರ್ಕಿಂಗ್ ಪ್ರಿನ್ಸಿಪಲ್ ಒಂದು ಕ್ಷೇತ್ರ-ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವು ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ತುದಿಯ ಆಕಾರದ ಲೋಹದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾಹೈ ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಚೇಂಬರ್ನೊಳಗೆ ಸುತ್ತುವರಿದ ಪ್ರತಿದೀಪಕ ಪರದೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ತುದಿ ತ್ರಿಜ್ಯವು 100 ಎನ್ಎಂ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಟಂಗ್ಸ್ಟನ್ನಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರಗುವ ಬಿಂದುವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಲೋಹದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿದೀಪಕ ಪರದೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ದೊಡ್ಡ ಋಣಾತ್ಮಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿ (1-10 kV) ಇಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು 2-7 x 109 V/m ನ ತುದಿಯ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಕ್ಷೇತ್ರ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಷೇತ್ರ-ಹೊರಸೂಸುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಕ್ಷೇತ್ರ ರೇಖೆಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿದೀಪಕ ಪರದೆಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಮತ್ತು ಗಾಢವಾದ ತೇಪೆಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಅರ್ಧಗೋಳದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಸ್ಫಟಿಕ ಸಮತಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಒಂದರಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಫೌಲರ್-ನಾರ್ಡ್ಹೈಮ್ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಪ್ರವಾಹವು ಸ್ಥಳೀಯ ಕೆಲಸದ ಕಾರ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಬಲವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಫ್ಇಎಂ ಚಿತ್ರವು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಯೋಜಿತ ಕಾರ್ಯ ಕಾರ್ಯ ನಕ್ಷೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಪರಮಾಣು ಒರಟಾದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ನಿಕಟವಾಗಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲಾದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಕೆಲಸದ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಪರದೆಯ ತೀವ್ರತೆಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ತುದಿಯ ತುದಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಕೆಲಸದ ಕಾರ್ಯದ ನಕ್ಷೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಅನುಪಾತದಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ತುದಿಯು ತುದಿ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ತುದಿ-ಪರದೆಯ ದೂರವಾಗಿದೆ. 105ರ ಕ್ರಮದ ರೇಖೀಯ ವರ್ಧನೆಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಫ್ಇಎಂ ತಂತ್ರವು ಸುಮಾರು 1-2 ಎನ್ಎಂನ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, 1 ಎನ್ಎಂ ಗಾತ್ರದ ಕಣವನ್ನು ತುದಿಯ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿದರೆ, ವರ್ಧನೆಯು 20 ಅಂಶದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಾಗಬಹುದು ಮತ್ತು ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಸುಮಾರು 0.3 ಎನ್ಎಂಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕ-ಅಣು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಮತ್ತು ಎಫ್ಇಎಂ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಏಕ ಫುಲೆರೀನ್ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿ ಆಣ್ವಿಕ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ. ಎಫ್ಇಎಂನ ಅನ್ವಯವು ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ತುದಿಯ ಆಕಾರದಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಬಹುದಾದ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಸಹಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲದು. ಈ ಕಾರಣಗಳಿಗಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರಗುವ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಲೋಹಗಳು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಡಬ್ಲ್ಯೂ, ಮೋ, ಪಿಟಿ, ಐಆರ್) ಎಫ್ಇಎಂ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಎಫ್ಇಎಂ ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರಸರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಕಾರ್ಯ-ಕ್ರಿಯೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ಪ್ರೋಬ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಫೀಲ್ಡ್ ಅಯಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ವಿಧಾನಗಳ ಪಟ್ಟಿ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ತಂತ್ರಗಳು ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ತಂತ್ರಗಳು