स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसटीईएम) प्रकार पारंपरिक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) है। जिसका उच्चारण [stɛm] या [ɛsti:i:ɛm] द्वारा करते है। पारंपरिक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (सीटीईएम) के साथ, प्रतिबिंब पर्याप्त पतले प्रमाण के माध्यम से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाई जाती हैं। चूंकि सीटीईएम के विपरीत, एसटीईएम में इलेक्ट्रॉन बीम ठीक स्थान पर केंद्रित होता है (सामान्य स्पॉट आकार 0.05 - 0.2 एनएम के साथ) जिसे फिर रेखापुंज प्रकाश प्रणाली में प्रमाण पर स्कैन किया जाता है जिससे कि इसका प्रमाण प्रत्येक बिंदु पर प्रकाशित हो रहे बीम के ऑप्टिकल अक्ष के समानांतर होता हैं। इस प्रकार प्रमाण में बीम की रैस्टरिंग एसटीईएम को जेड-कंट्रास्ट वलयाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग जैसी विश्लेषणात्मक तकनीकों के लिए उपयुक्त बनाती है, और ऊर्जा-फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा स्पेक्ट्रोस्कोपिक मैपिंग या एनर्जी डिस्पर्सिव एक्स-रे (ईडीएक्स) स्पेक्ट्रोस्कोपी, या इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईईएलएस) इसका मुख्य उदाहरण हैं। इन्हें संकेतों को साथ प्राप्त किया जा सकता है, जिससे प्रतिबिंबों और स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा का सीधा संबंध हो सकता है।

इस प्रकार विशिष्ट एसटीईएम पारंपरिक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप है जो अतिरिक्त स्कैनिंग कॉइल्स, सूचकों और आवश्यक सर्किट्री से लैस है, जो इसे एसटीईएम, या सीटीईएम के रूप में संचालन के बीच स्विच करने की अनुमति देता है, चूंकि इसके द्वारा समर्पित स्टेम भी निर्मित होते हैं।

उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को असाधारण रूप से स्थिर कमरे के वातावरण की आवश्यकता होती है। एसटीईएम में परमाणु संकल्प प्रतिबिंबों को प्राप्त करने के लिए, कंपन का स्तर, तापमान में उतार-चढ़ाव, विद्युत चुम्बकीय तरंगें, और ध्वनिक तरंगें सूक्ष्मदर्शी के कमरे में सीमित होनी चाहिए।

इतिहास
पहला एसटीईएम 1938 में बैरन आर्डेन के मैनफ्रेड द्वारा बनाया गया था। सीमेंस एजी के लिए बर्लिन में कार्य कर रहे हैं। चूंकि, उस समय परिणाम संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से कम थे, और वॉन अर्दीन ने समस्या पर कार्य करने में केवल दो साल बिताए गए थे। इस कारण 1944 में हवाई हमले में माइक्रोस्कोप नष्ट हो गया था, और वॉन अर्दीन द्वितीय विश्व युद्ध के बाद अपने कार्य पर नहीं लौटे थे। इस तकनीक को 1970 के दशक तक और विकसित नहीं किया गया था, जब शिकागो विश्वविद्यालय में अल्बर्ट क्रेवे ने क्षेत्र उत्सर्जन बंदूक विकसित की थी। और आधुनिक एसटीईएम बनाने के लिए उच्च गुणवत्ता वाला उद्देश्य लेंस संयोजित किया गया। उन्होंने वलयाकार डार्क फील्ड सूचक का उपयोग करके परमाणुओं की प्रतिबिंब बनाने की क्षमता का प्रदर्शन किया। शिकागो विश्वविद्यालय में क्रेवे और सहकर्मियों ने क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन इलेक्ट्रॉन स्रोत विकसित किया और पतले कार्बन सबस्ट्रेट्स पर एकल भारी परमाणुओं को देखने में सक्षम एसटीईएम बनाया। 1980 के दशक के अंत और 1990 के दशक के प्रारंभ तक, एसटीईएम प्रौद्योगिकी में सुधार ने प्रमाणों को 2 Å से उत्तम रिज़ॉल्यूशन के साथ चित्रित करने की अनुमति दी, जिसका अर्थ है कि कुछ सामग्रियों में परमाणु संरचना की नकल की जा सकती है।

विचलन सुधार
एसटीईएम में विपथन सुधारक के अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन जांच को एंगस्ट्रॉम व्यास पर ध्यान केंद्रित करने में सक्षम बनाता है, जिससे उप-एंग्स्ट्रॉम रिज़ॉल्यूशन वाली प्रतिबिंबों को प्राप्त किया जा सकता है। इसने अभूतपूर्व स्पष्टता के साथ अलग-अलग परमाणु स्तंभों की पहचान करना संभव बना दिया है। 1997 में 1.9 Å रेजोल्यूशन के साथ एबरेशन-करेक्टेड एसटीईएम का प्रदर्शन किया गया था और इसके तुरंत बाद 2000 में मोटे तौर पर 1.36 ए रिज़ॉल्यूशन के साथ। उन्नत विपथन-सुधारित एसटीईएम उप-50 अपराह्न संकल्प के साथ विकसित किए गए हैं। एबर्रेशन-करेक्टेड एसटीईएम परमाणु रिज़ॉल्यूशन केमिकल और एलिमेंटल स्पेक्ट्रोस्कोपिक मैपिंग के कार्यान्वयन के लिए अतिरिक्त रिज़ॉल्यूशन और बीम धारा क्रिटिकल प्रदान करता है।

वलयाकार डार्क-फील्ड


वलयाकार डार्क-फील्ड मोड में, प्रतिबिंब वलयाकार सूचक पर पूर्व-बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों की घटना से बनती हैं, जो सीधे प्रेषित बीम के पथ के बाहर स्थित होती हैं। एक उच्च-कोण एडीएफ सूचक का उपयोग करके, परमाणु संकल्प प्रतिबिंबों को बनाना संभव है जहां परमाणु स्तंभ का विपरीत सीधे परमाणु संख्या (जेड-कंट्रास्ट प्रतिबिंब) से संबंधित होता है। प्रत्यक्ष रूप से व्याख्या योग्य जेड-कंट्रास्ट इमेजिंग उच्च-कोण सूचक के साथ एसटीईएम इमेजिंग को पारंपरिक उच्च-रिज़ॉल्यूशन संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के विपरीत आकर्षक तकनीक बनाती है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, जिसमें चरण-कंट्रास्ट प्रभाव का अर्थ है कि परमाणु रिज़ॉल्यूशन प्रतिबिंबों की तुलना की जानी चाहिए। इसकी व्याख्या में सहायता के लिए सिमुलेशन का उपयोग किया जाता हैं।

उज्ज्वल-क्षेत्र
एसटीईएम में, उज्ज्वल क्षेत्र सूचक संचरित इलेक्ट्रॉन बीम के मार्ग में स्थित हैं। अक्षीय उज्ज्वल-क्षेत्र सूचक संचरित बीम की प्रकाश के शंकु के केंद्र में स्थित हैं, और अधिकांशतः एडीएफ इमेजिंग द्वारा प्राप्त पूरक प्रतिबिंबों को प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। संचरित बीम की प्रकाश के शंकु के भीतर स्थित वलयाकार उज्ज्वल क्षेत्र सूचकों का उपयोग परमाणु संकल्प प्रतिबिंबों को प्राप्त करने के लिए किया गया है जिसमें ऑक्सीजन जैसे प्रकाश तत्वों के परमाणु स्तंभ दिखाई दे रहे हैं।

विभेदक चरण कंट्रास्ट
डिफरेंशियल फेज कंट्रास्ट (डीपीसी) इमेजिंग मोड है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित होने वाले बीम पर निर्भर करता है। मौलिक स्थिति में, इलेक्ट्रॉन बीम में तेज़ इलेक्ट्रॉनों को लोरेंत्ज़ बल द्वारा विक्षेपित किया जाता है, जैसा कि बाईं ओर की आकृति में चुंबकीय क्षेत्र के लिए योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। चार्ज -1 के साथ तेज इलेक्ट्रॉन e विद्युत क्षेत्र E और चुंबकीय क्षेत्र B से गुजरने पर बल F का अनुभव होता है:
 * $$\mathbf{F} = -e\mathbf{E} - e\mathbf{v} \times \mathbf{B}$$

एक चुंबकीय क्षेत्र के लिए, इसे इलेक्ट्रॉन द्वारा अनुभव किए गए बीम विक्षेपण की मात्रा $βL$ के रूप में व्यक्त किया जा सकता है: :$$\beta_L = -\frac{e\lambda}{h} \int \mathbf{B} \times d\mathbf{l}$$

जहाँ $$\lambda$$ इलेक्ट्रॉन की पदार्थ तरंग है, $$h$$ प्लैंक स्थिरांक और $$\textstyle\int \mathbf{B} \times d\mathbf{l}$$ इलेक्ट्रॉन के प्रक्षेपवक्र के साथ एकीकृत चुंबकीय प्रेरण है। यह अंतिम अवधि कम हो जाती है, इस प्रकार $$ B_S t$$ जब इलेक्ट्रॉन बीम मोटाई के प्रमाण $$t$$ के लंबवत होता है, जिसके परिमाण के निरंतर इन प्लेन चुंबकीय प्रेरण के साथ $$B_S$$ बीम विक्षेपण को खंडित या पिक्सेलेटेड सूचक पर चित्रित किया जा सकता है। इसका उपयोग चुंबकीय प्रतिबिंब के लिए किया जा सकता है और विद्युत क्षेत्र पदार्थ में इसका उपयोग करते हैं। जबकि लोरेंत्ज़ बल के माध्यम से बीम विक्षेपण तंत्र डीपीसी को समझने का सबसे सहज तरीका है, अहरोनोव-बोहम प्रभाव के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा उत्पन्न चरण-शिफ्ट को समझने के लिए क्वांटम यांत्रिक दृष्टिकोण आवश्यक है।

अधिकांश लोह चुंबकत्व सामग्रियों की इमेजिंग के लिए एसटीईएम के ऑब्जेक्टिव लेंस में धारा को लगभग शून्य तक कम करने की आवश्यकता होती है। यह वस्तुनिष्ठ लेंस के चुंबकीय क्षेत्र के अंदर रहने वाले प्रमाण के कारण है, जो कई टेस्ला (यूनिट) हो सकते हैं, जो कि अधिकांश फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों के लिए किसी भी चुंबकीय डोमेन संरचना को नष्ट कर देता हैं। चूंकि, ऑब्जेक्टिव लेंस को लगभग बंद करने से एसटीईएम जांच में विपथन की मात्रा में भारी वृद्धि होती है, जिससे जांच के आकार में वृद्धि होती है, और रिज़ॉल्यूशन में कमी आती है। स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी एबरेशन करेक्शन का उपयोग करके 1 एनएम का रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करना संभव है।

यूनिवर्सल सूचक (4डी स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी)
हाल ही में, एसटीईएम के लिए सूचक विकसित किए गए हैं जो बड़े चार-आयामी डेटासेट (प्रत्येक 2डी में दर्ज 2डी विवर्तन पैटर्न) में प्रमाण के स्कैन में प्रत्येक पिक्सेल पर सभी बिखरे हुए और बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण अभिसरण-बीम इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न रिकॉर्ड कर सकते हैं। जांच स्थिति)। डेटासेट की चार-आयामी प्रकृति के कारण, 4डी स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी शब्द इस तकनीक का सामान्य नाम बन गया है। तकनीक का उपयोग करके उत्पन्न 4डी डेटासेट का विश्लेषण किसी भी पारंपरिक सूचक ज्यामिति के समतुल्य प्रतिबिंबों के पुनर्निर्माण के लिए किया जा सकता है, और तनाव और विद्युत क्षेत्रों के बारे में जानकारी सहित उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन पर प्रमाण में फ़ील्ड को मैप करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। तकनीक का उपयोग टाइकोग्राफी करने के लिए भी किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी
चूंकि इलेक्ट्रॉन बीम प्रमाण के माध्यम से गुजरता है, बीम में कुछ इलेक्ट्रॉन प्रमाण में इलेक्ट्रॉनों के साथ अप्रत्यास्थ बिखरने वाली बातचीत के माध्यम से ऊर्जा खो देते हैं। इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईईएलएस) में, बीम में इलेक्ट्रॉनों द्वारा खोई गई ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है, जिससे प्लास्मोन्स और मौलिक आयनीकरण किनारों की पहचान की जा सकती है। ईईएलएस में ऊर्जा संकल्प आयनीकरण किनारों की ठीक संरचना को देखने के लिए पर्याप्त है, जिसका अर्थ है कि ईईएलएस का उपयोग रासायनिक मानचित्रण के साथ-साथ मौलिक मानचित्रण के लिए भी किया जा सकता है। इस प्रकार एसटीईएम में, ईईएलएस का उपयोग परमाणु संकल्प पर प्रमाण को स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से मैप करने के लिए किया जा सकता है। हाल ही में विकसित मोनोक्रोमेटर्स ईईएलएस में ~ 10 meV का ऊर्जा संकल्प प्राप्त कर सकते हैं, जिससे एसटीईएम में कंपन स्पेक्ट्रा का अधिग्रहण किया जा सकता है।

ऊर्जा-फैलाने वाला एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी
एनर्जी-डिस्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएक्स) या (ईडीएक्सएस) में, जिसे एक्स-रे एनर्जी डिस्पर्सिव स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) या (एक्सईडीएस) के रूप में साहित्य में भी संदर्भित किया जाता है, एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग विशेषता एक्स का पता लगाने के लिए किया जाता है। ये किरणें जो प्रमाण में परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित होती हैं क्योंकि वे बीम में इलेक्ट्रॉन द्वारा आयनित होती हैं। एसटीईएम में, ईडीएक्स का उपयोग सामान्यतः प्रमाणों के रचनात्मक विश्लेषण और तात्विक मानचित्रण के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के लिए विशिष्ट एक्स-रे सूचक केवल छोटे ठोस कोण को कवर करते हैं, जो एक्स-रे का पता लगाने को अपेक्षाकृत अक्षम बनाता है क्योंकि एक्स-रे हर दिशा में प्रमाण से उत्सर्जित होते हैं। चूंकि, बड़े ठोस कोणों को कवर करने वाले सूचक हाल ही में विकसित किए गए हैं, और परमाणु विभेदन एक्स-रे मानचित्रण भी प्राप्त कर लिया गया है।

अभिसरण-बीम इलेक्ट्रॉन विवर्तन
अभिसरण-बीम इलेक्ट्रॉन विवर्तन (सीबीईडी) एसटीईएम तकनीक है जो प्रमाण में विशिष्ट बिंदु पर क्रिस्टल संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करती है। सीबीईडी में, जिस क्षेत्र से विवर्तन पैटर्न प्राप्त किया जाता है, उसकी चौड़ाई उपयोग की गई जांच के आकार के बराबर होती है, जो विपथन-संशोधित एसटीईएम (ऊपर देखें) में 1 Å से कम हो सकती है। सीबीईडी पारंपरिक इलेक्ट्रॉन विवर्तन से अलग है जिसमें सीबीईडी पैटर्न में धब्बे के अतिरिक्त विवर्तन डिस्क होते हैं। सीबीईडी डिस्क की चौड़ाई इलेक्ट्रॉन बीम के अभिसरण कोण द्वारा निर्धारित की जाती है। इसकी कुछ अन्य विशेषताएं हैं जैसे किकुची रेखा (ठोस अवस्था भौतिकी) अधिकांशतः सीबीईडी पैटर्न में दिखाई देती हैं। सीबीईडी का उपयोग किसी प्रमाण के बिंदु और स्थान समूहों को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

मात्रात्मक स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (क्यूएसटीईएम)
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने एसटीईएम के साथ नैनोमीटर-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग से गुणों और सुविधाओं की मात्रा निर्धारित करके पदार्थ विज्ञान में अनुसंधान को गति दी है, जो कि पतली फिल्म जमाव, क्रिस्टल विकास, सतह संरचना निर्माण और अव्यवस्था आंदोलन जैसे कारकों को देखने और पुष्टि करने में महत्वपूर्ण है। कुछ समय पहले तक, अधिकांश पेपरों ने इन प्रतिबिंबों के आधार पर भौतिक प्रणालियों के गुणों और व्यवहारों का अनुमान लगाया था, जो वास्तव में देखे गए कठोर नियमों को स्थापित करने में सक्षम नहीं थे। क्वांटिटेटिव स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (क्यूस्टेम) में रुचि के परिणामस्वरूप उभरी तकनीकें शोधकर्ताओं को संरचनात्मक विशेषताओं की पहचान करने और उन्हें निर्धारित करने की अनुमति देकर इस अंतर को बंद कर देती हैं जो केवल स्टेम में उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करके दिखाई देती हैं। व्यापक रूप से उपलब्ध प्रतिबिंब प्रसंस्करण तकनीकों को परमाणु स्तंभों की उच्च-कोण वलयाकार डार्क फील्ड (एचएएडीएफ) प्रतिबिंबों पर लागू किया जाता है जिससे कि उनकी स्थिति और पदार्थ के जाली स्थिरांक का पता लगाया जा सके। इंटरफेस और दोष परिसरों में तनाव और बंधन कोण जैसे संरचनात्मक गुणों को मापने के लिए इस विचारधारा का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। क्यूस्टेम शोधकर्ताओं को अब प्रयोगात्मक डेटा की गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों तरह से सैद्धांतिक सिमुलेशन से तुलना करने की अनुमति देता है। प्रकाशित हाल के अध्ययनों से पता चला है कि क्यूएसटीईएम उच्च सटीकता के साथ संरचनात्मक गुणों को माप सकता है, जैसे अंतर-परमाणु दूरी, बिंदु दोषों से जाली विकृतियां, और परमाणु स्तंभ के भीतर दोषों के स्थान। क्यूस्टेम को चयनित क्षेत्र विवर्तन पैटर्न और अभिसारी बीम विवर्तन पैटर्न पर भी लागू किया जा सकता है जिससे कि किसी प्रमाण में सम्मिलित समरूपता की डिग्री और प्रकार की मात्रा निर्धारित की जा सके। चूंकि किसी भी पदार्थ अनुसंधान के लिए संरचना-संपत्ति संबंध अध्ययन की आवश्यकता होती है, यह तकनीक अनगिनत क्षेत्रों पर लागू होती है। उल्लेखनीय अध्ययन मॉट-इन्सुलेटर सिस्टम में परमाणु स्तंभ तीव्रता और अंतर-परमाणु बंधन कोणों का मानचित्रण है। यह दिखाने वाला पहला अध्ययन था कि इंसुलेटिंग से कंडक्टिंग स्टेट में संक्रमण विरूपण में मामूली वैश्विक कमी के कारण था, जो डोपेंट एकाग्रता के फलन के रूप में इंटरटॉमिक बॉन्ड कोणों को मैप करके निष्कर्ष निकाला गया था। एचएएडीएफ इमेजिंग द्वारा सक्षम मानक परमाणु-पैमाने की प्रतिबिंब में यह प्रभाव मानव आंखों द्वारा दिखाई नहीं देता है, इस प्रकार यह महत्वपूर्ण खोज केवल क्यूस्टेम के अनुप्रयोग के कारण ही संभव हो पाई है।

क्यूस्टेम विश्लेषण सामान्य सॉफ़्टवेयर और प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि मैटलैब या पायथन, टूलबॉक्स और प्लग-इन की सहायता से जो प्रक्रिया को तेज करने में सहायता करते हैं। यह ऐसा विश्लेषण है जिसे वस्तुतः कहीं भी किया जा सकता है। परिणामस्वरूप, सबसे बड़ा रोडब्लॉक उच्च-रिज़ॉल्यूशन, विचलन-सुधारित स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्राप्त कर रहा है जो परमाणु स्तर पर संरचनात्मक गुणों की सटीक मात्रा प्रदान करने के लिए आवश्यक प्रतिबिंब प्रदान कर सकता है। अधिकांश विश्वविद्यालय अनुसंधान समूहों, उदाहरण के लिए, राष्ट्रीय प्रयोगशाला सुविधाओं में ऐसे उच्च-अंत इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करने की अनुमति की आवश्यकता होती है, जिसके लिए अत्यधिक समय की प्रतिबद्धता की आवश्यकता होती है। सार्वभौमिक चुनौतियों में मुख्य रूप से वांछित प्रोग्रामिंग भाषा का आदी होना और सॉफ्टवेयर लिखना सम्मिलित है जो किसी दिए गए पदार्थ प्रणाली के लिए बहुत विशिष्ट समस्याओं से निपट सकता है। उदाहरण के लिए, कोई कल्पना कर सकता है कि कैसे अलग विश्लेषण तकनीक, और इस प्रकार अलग इमेज प्रोसेसिंग एल्गोरिदम, आदर्श क्यूबिक बनाम जटिल मोनोक्लिनिक संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए आवश्यक है।

अन्य एसटीईएम तकनीकें
विशिष्ट प्रमाण धारक या माइक्रोस्कोप में संशोधन एसटीईएम में कई अतिरिक्त तकनीकों को करने की अनुमति दे सकते हैं। कुछ उदाहरण नीचे वर्णित हैं।

एसटीईएम टोमोग्राफी
एसटीईएम टोमोग्राफी प्रमाण की पूर्ण त्रि-आयामी आंतरिक और बाहरी संरचना को वृद्धिशील झुकाव पर प्राप्त प्रमाण की 2डी प्रक्षेपण प्रतिबिंबों की झुकाव-श्रृंखला से पुनर्निर्माण करने की अनुमति देती है। उच्च कोण एडीएफ एसटीईएम इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी के लिए विशेष रूप से उपयोगी इमेजिंग मोड है क्योंकि उच्च कोण एडीएफ-एसटीईएम प्रतिबिंबों की तीव्रता केवल प्रमाण की अनुमानित द्रव्यमान-मोटाई और प्रमाण में परमाणुओं की परमाणु संख्या के साथ भिन्न होती है। यह अत्यधिक व्याख्यात्मक त्रि-आयामी पुनर्निर्माण उत्पन्न करता है।

क्रायो-स्टेम
एसटीईएम (क्रायो-एसटीईएम) में क्रायोजेनिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी प्रमाणों को तरल नाइट्रोजन या तरल हीलियम तापमान पर माइक्रोस्कोप में रखने की अनुमति देता है। यह इमेजिंग प्रमाण के लिए उपयोगी है जो कमरे के तापमान पर उच्च वैक्यूम में अस्थिर होता हैं। क्रायो-स्टेम का उपयोग विट्रिफाइड जैविक प्रमाणों का अध्ययन करने के लिए किया गया है, पदार्थ के प्रमाणों में विट्रिफाइड ठोस-तरल इंटरफेस, और तात्विक सल्फर युक्त प्रमाण, जो कमरे के तापमान पर इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में उच्च बनाने की क्रिया के लिए प्रवण होते हैं।

सीटू/पर्यावरण स्टेम में
गैसीय वातावरण में कणों की प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, प्रमाण के चारों ओर गैस प्रवाह की अनुमति देने के लिए अलग पंप वाले प्रमाण कक्ष के साथ एसटीईएम को संशोधित किया जा सकता है, जबकि प्रतिक्रिया तापमान को नियंत्रित करने के लिए विशेष धारक का उपयोग किया जाता है। वैकल्पिक रूप से संलग्न गैस प्रवाह सेल के साथ घुड़सवार धारक का उपयोग किया जा सकता है। तरल-चरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी या तरल-चरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके तरल वातावरण में नैनोकणों और जैविक कोशिकाओं का अध्ययन किया गया है एसटीईएम में, प्रमाण धारक में माइक्रोफ्लुइडिक संलग्नक बढ़ते हुए पूरा किया गया हैं।

लो-वोल्टेज एसटीईएम
एक कम वोल्टेज इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एलवीईएम) इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप है जिसे 0.5 और 30 केवी के बीच अपेक्षाकृत कम इलेक्ट्रॉन त्वरण वोल्टेज पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कुछ एलवीईएम कॉम्पैक्ट उपकरण में एसईएम, टीईएम और एसटीईएम के रूप में कार्य कर सकते हैं। कम बीम वोल्टेज का उपयोग करने से प्रतिबिंब कंट्रास्ट बढ़ता है जो जैविक प्रमाणों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इसके विपरीत यह वृद्धि जैविक प्रमाणों को दागने की आवश्यकता को अधिक कम कर देती है या समाप्त कर देती है। कुछ एनएम के संकल्प टीईएम, एसईएम और एसटीईएम मोड में संभव हैं। इलेक्ट्रॉन बीम की कम ऊर्जा का अर्थ है कि स्थायी चुम्बकों को लेंस के रूप में उपयोग किया जा सकता है और इस प्रकार लघु स्तंभ जिसे ठंडा करने की आवश्यकता नहीं होती है, का उपयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * इलेक्ट्रॉन विवर्तन|इलेक्ट्रॉन बीम-प्रेरित निक्षेपण
 * संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] (EFTEM)
 * उच्च-रिज़ॉल्यूशन संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एचआरटीईएम)
 * स्कैनिंग कन्फोकल इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SCEM)
 * स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM)
 * संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम)
 * 4D स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (4D स्टेम)