इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी

एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप है जो रोशनी के स्रोत के रूप में त्वरित इलेक्ट्रॉनों के बीम का उपयोग करता है। चूंकि एक इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश फोटॉन की तुलना में 100,000 गुना कम हो सकती है, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शी की तुलना में उच्च कोणीय संकल्प होता है और छोटी वस्तुओं की संरचना को प्रकट कर सकता है। एक स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ने कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग मोड में 50 पिकोमेट्रे रिज़ॉल्यूशन से बेहतर हासिल किया है और लगभग 10,000,000× तक का आवर्धन जबकि अधिकांश प्रकाश सूक्ष्मदर्शी विवर्तन द्वारा लगभग 200 नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन और 2000× से कम उपयोगी आवर्धन तक सीमित हैं।

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी प्रणाली बनाने के लिए आकार के चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करते हैं जो ऑप्टिकल प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के ग्लास लेंस के अनुरूप होते हैं।

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग सूक्ष्मजीवों, कोशिका (जीव विज्ञान), बड़े अणुओं, बायोप्सी नमूनों, धातुओं और क्रिस्टलीय सहित जैविक और अकार्बनिक नमूनों की एक विस्तृत श्रृंखला की पूर्ण संरचना की जांच के लिए किया जाता है। औद्योगिक रूप से, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग अक्सर गुणवत्ता नियंत्रण और विफलता विश्लेषण के लिए किया जाता है। आधुनिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी छवियों को पकड़ने के लिए विशेष डिजिटल कैमरों और फ्रेम हथियाने वालों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मछवि का उत्पादन करते हैं।

सैद्धांतिक नींव
1924 में, भौतिक विज्ञानी लुइस डी ब्रोगली (नोबेल पुरस्कार विजेता, 1929) ने जोर देकर कहा कि मध्यम रूप से त्वरित इलेक्ट्रॉनों को तरंग-कण द्वैत दिखाना चाहिए, और पदार्थ तरंग की गणना की, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में एक्स किरणों के क्रम में होगी। बाद में 1927 में डेविसन-जर्मर प्रयोग द्वारा इसकी पुष्टि की गई, सैद्धांतिक सिद्धांत प्रदान करना जो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप को संभव बनाते हैं।

जबकि एक्स-रे को ऑप्टिकल माध्यमों से डायवर्ट नहीं किया जा सकता है, गतिमान इलेक्ट्रॉनों को एक प्रकार के लेंस के रूप में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करके किया जा सकता है, जिसे एक मानक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के रूप में व्यवस्थित किया जा सकता है। एक ठीक से निर्मित इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, तब, इलेक्ट्रॉन बीम को एक नमूने पर अध्ययन करने के लिए ध्यान केंद्रित करने में सक्षम हो सकता है।

व्यावहारिक विकास
1926 में, हंस बुश ने विद्युत चुम्बकीय लेंस विकसित किया।

डेनिस गैबोर के अनुसार, भौतिक विज्ञानी लियो स्ज़ीलार्ड | लियो स्ज़ीलार्ड ने 1928 में उन्हें एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बनाने के लिए मनाने की कोशिश की, जिसके लिए उन्होंने एक पेटेंट दायर किया था। पहला प्रोटोटाइप इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, चार-सौ-शक्ति आवर्धन में सक्षम, 1931 में भौतिक विज्ञानी अर्न्स्ट रुस्का और बर्लिन टेक्निशे होच्स्चुले या बर्लिन तकनीकी विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल इंजीनियर मैक्स नॉल द्वारा विकसित किया गया था। उपकरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के सिद्धांतों का पहला व्यावहारिक प्रदर्शन था। उसी वर्ष मई में, सीमेंस-Schuckert के वैज्ञानिक निदेशक रेनहोल्ड रुडेनबर्ग ने एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के लिए पेटेंट प्राप्त किया। 1932 में, सीमेंस एंड हल्स्के के अर्न्स्ट लुबके ने रुडेनबर्ग के पेटेंट में वर्णित अवधारणाओं को लागू करते हुए एक प्रोटोटाइप इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से चित्र बनाए और प्राप्त किए। अगले वर्ष, 1933 में, रुस्का ने पहला इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बनाया, जो एक ऑप्टिकल (प्रकाश) माइक्रोस्कोप के साथ प्राप्य रिज़ॉल्यूशन को पार कर गया। चार साल बाद, 1937 में, सीमेंस ने अर्नस्ट रुस्का और बोडो वॉन बोरीज़ के काम को वित्तपोषित किया, और अर्न्स्ट के भाई हेल्मुट रुस्का को माइक्रोस्कोप के लिए अनुप्रयोगों को विकसित करने के लिए नियुक्त किया, विशेष रूप से जैविक नमूनों के साथ। इसके अलावा 1937 में, Manfred von Ardenne ने स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का बीड़ा उठाया। सीमेंस ने 1938 में पहला व्यावसायिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बनाया था। 1930 में वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी में एंडरसन और फिट्जसिमोंस द्वारा पहले उत्तरी अमेरिकी इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का निर्माण किया गया था। और टोरंटो विश्वविद्यालय, यानी फ्रैंकलिन बर्टन और छात्रों सेसिल हॉल, जेम्स हिलियर और अल्बर्ट प्रेबस द्वारा। सीमेंस ने 1939 में एक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) का उत्पादन किया। यद्यपि वर्तमान संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी वैज्ञानिक उपकरणों के रूप में दो मिलियन-शक्ति आवर्धन करने में सक्षम हैं, वे रुस्का के प्रोटोटाइप पर आधारित हैं।

भौतिक सिद्धांत


एक विशिष्ट इलेक्ट्रॉन गन में, अलग-अलग इलेक्ट्रॉन, जिनमें प्राथमिक आवेश होता है $$e$$ (के बारे में $$-1.6\times10^{-19}$$ कूलम्ब) और एक इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान $$m$$ (के बारे में $$9.1\times 10^{-31}$$किलोग्राम), की विद्युत क्षमता के तहत $$V$$ वाल्ट, की एक ऊर्जा राशि $$e\cdot V$$ जूल उनमें से प्रत्येक को हस्तांतरित किया जाता है, जिसे वे पूरी तरह से गतिज ऊर्जा के रूप में अवशोषित करते हैं, $$E_{\text{K}}={\text{½}}mv^2$$ (गैर-विशेष सापेक्षता यांत्रिकी मानते हुए) और गति से चलना शुरू करें $$v$$. इस प्रकार, होना
 * $$eV=E_{\text{K}}$$,

तब $$v=\sqrt{2eV/m}$$.

के वोल्टेज के लिए $$V=100\text{V}$$, यह लगभग की गति देता है $$v=6\times 10^6$$मीटर प्रति सेकंड|मी/से. डी ब्रोगली के अनुसार, (गैर-सापेक्षतावादी) संबंधित तरंग दैर्ध्य $$\lambda$$ एक गति के लिए $$p=mv$$ है
 * $$\lambda=\frac{h}{p}=\frac{h}{mv}$$,

प्राणी $$h$$ प्लैंक स्थिरांक (लगभग $$6.626\times 10^{-34}$$जे · एस), इस प्रकार
 * $$\lambda=\frac{h}{\sqrt{2meV}}$$,

इसलिए उक्त वोल्टेज के लिए यह लगभग तरंग दैर्ध्य देता है $$\lambda=1.228\times 10^{-10}$$ मीटर, या 0.1228 नैनोमीटर, सॉफ्ट एक्स-रे डोमेन में दृश्यमान स्पेक्ट्रम वायलेट वेवलेंथ (380 एनएम) से काफी नीचे।

ध्यान दें कि उच्च वोल्टेज ध्यान देने योग्य सापेक्ष द्रव्यमान तक इलेक्ट्रॉनों को गति देते हैं। फिर, इसके बजाय निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग किया जाना चाहिए:
 * $$\lambda=\frac{hc}{\sqrt{eV(2mc^2+eV)}}$$,

कहाँ $$c$$ निर्वात में प्रकाश की गति है (लगभग $$c=3\times 10^8$$एमएस)। पूर्ण विवरण के लिए इलेक्ट्रॉन विवर्तन का सिद्धांत #इलेक्ट्रॉन विवर्तन के प्रकार (सापेक्ष) देखें।

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम)
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का मूल रूप, संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम), नमूना को रोशन करने और एक छवि बनाने के लिए एक उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करता है। इलेक्ट्रॉन बीम एक इलेक्ट्रॉन बंदूक द्वारा निर्मित होता है, जिसे आमतौर पर इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन के रूप में टंगस्टन फिलामेंट कैथोड के साथ लगाया जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक और विद्युत चुंबकत्व लेंस द्वारा केंद्रित कैथोड के संबंध में आम तौर पर +100 kElectronvolt (40 से 400 keV) पर एनोड द्वारा इलेक्ट्रॉन बीम को त्वरित किया जाता है, और उस नमूने के माध्यम से प्रेषित किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों के लिए पारदर्शी होता है और आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉन उन्हें बिखेरता है। बीम से बाहर। जब यह नमूने से निकलता है, तो इलेक्ट्रॉन बीम में नमूने की संरचना के बारे में जानकारी होती है जो सूक्ष्मदर्शी के वस्तुनिष्ठ लेंस प्रणाली द्वारा बढ़ाई जाती है। इस जानकारी (छवि) में स्थानिक भिन्नता को आवर्धित इलेक्ट्रॉन छवि को एक फॉस्फोर या जिंक सल्फाइड जैसे सिंटिलेटर सामग्री के साथ लेपित फ्लोरोसेंट देखने वाली स्क्रीन पर प्रक्षेपित करके देखा जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, फ़ोटोग्राफिक फिल्म या फोटोग्राफिक प्लेट को सीधे इलेक्ट्रॉन बीम पर उजागर करके छवि को फोटोग्राफिक रूप से रिकॉर्ड किया जा सकता है, या एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन भास्वर को लेंस ऑप्टिकल सिस्टम या फ़ाइबर ऑप्टिक लाइट-गाइड के सेंसर के माध्यम से जोड़ा जा सकता है। डिजिटल कैमरा। डिजिटल कैमरे द्वारा पहचानी गई छवि को मॉनिटर या कंप्यूटर पर प्रदर्शित किया जा सकता है।

टीईएम का रिज़ॉल्यूशन मुख्य रूप से गोलाकार विपथन द्वारा सीमित है, लेकिन हार्डवेयर सुधारकों की एक नई पीढ़ी उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एचआरटीईएम) में रिज़ॉल्यूशन को 0.5 एंगस्ट्रॉम (50 पिकोमेट्रेस) से नीचे बढ़ाने के लिए गोलाकार विपथन को कम कर सकती है। 50 मिलियन बार से अधिक आवर्धन सक्षम करना। सामग्री के भीतर परमाणुओं की स्थिति निर्धारित करने के लिए एचआरटीईएम की क्षमता नैनो-प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास के लिए उपयोगी है। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग अक्सर इलेक्ट्रॉन विवर्तन मोड में किया जाता है। एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी पर इलेक्ट्रॉन विवर्तन के फायदे यह हैं कि नमूने को एक क्रिस्टल या यहां तक ​​कि एक पॉलीक्रिस्टलाइन पाउडर होने की आवश्यकता नहीं है, और यह भी कि फूरियर वस्तु की आवर्धित संरचना का पुनर्निर्माण शारीरिक रूप से होता है और इस प्रकार चरण की समस्या को हल करने की आवश्यकता से बचा जाता है। एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफर्स द्वारा उनके एक्स-रे विवर्तन पैटर्न प्राप्त करने के बाद सामना किया गया।

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का एक बड़ा नुकसान नमूनों के बेहद पतले वर्गों की आवश्यकता है, आमतौर पर लगभग 100 नैनोमीटर। जैविक और भौतिक नमूनों के लिए इन पतले वर्गों को बनाना तकनीकी रूप से बहुत ही चुनौतीपूर्ण है। एक केंद्रित आयन बीम का उपयोग करके सेमीकंडक्टर पतली धाराएं बनाई जा सकती हैं। जैविक ऊतक के नमूने रासायनिक रूप से स्थिर, निर्जलित और एक बहुलक राल में एम्बेडेड होते हैं ताकि उन्हें अल्ट्राथिन सेक्शनिंग की अनुमति देने के लिए पर्याप्त रूप से स्थिर किया जा सके। आवश्यक छवि विपरीत प्राप्त करने के लिए जैविक नमूनों, कार्बनिक पॉलिमर और इसी तरह की सामग्रियों के वर्गों को भारी परमाणु लेबल के साथ धुंधला होने की आवश्यकता हो सकती है।

सीरियल-सेक्शन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ssEM)
टीईएम का एक अनुप्रयोग सीरियल-सेक्शन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसएसईएम) है, उदाहरण के लिए क्रम में कई पतले वर्गों की इमेजिंग करके मस्तिष्क के ऊतकों के वॉल्यूमेट्रिक नमूनों में कनेक्टिविटी का विश्लेषण करना। यह इमेजिंग पाइपलाइन में एक मिलिंग विधि शुरू करके प्राप्त किया जा सकता है, जिसके द्वारा 3डी वॉल्यूम के लगातार स्लाइस बीम और इमेज के संपर्क में आते हैं। इन विधियों में शामिल हैं सीरियल ब्लॉक फेस SEM (SB-SEM) और फोकस्ड आयन बीम-एसईएम (फोकस्ड आयन बीम#फॉर टीईएम प्रिपरेशन। एफआईबी-एसईएम)। कई स्लाइस बनाने के लिए वॉल्यूम का पूर्व-प्रसंस्करण जो एक स्वचालित फैशन में इमेज किए गए हैं, ने हाल ही में 1 मिमी तक वॉल्यूम की उच्च-थ्रूपुट इमेजिंग प्राप्त की है।3। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, पूरे स्थानीय न्यूरॉनल माइक्रोसर्किट को हल किया जा सकता है, हालांकि इसके लिए उपकरण और समय की आवश्यकताएं अभी भी महत्वपूर्ण हैं: 1 मिमी इमेजिंग 3 समानांतर में चल रहे छह TEM द्वारा मस्तिष्क के ऊतकों के ब्लॉक को 6 महीने तक लगभग निरंतर इमेजिंग की आवश्यकता होती है।

स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसटीईएम)
एसटीईएम एक नमूने पर एक केंद्रित घटना की जांच करता है (जैसा कि टीईएम के साथ) नमूना के माध्यम से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों का पता लगाने की सुविधा के लिए पतला किया गया है। इस प्रकार एसटीईएम में टीईएम का उच्च रिज़ॉल्यूशन संभव है। एसटीईएम में इलेक्ट्रॉनों के नमूने से टकराने से पहले ध्यान केंद्रित करने की क्रिया (और विपथन) होती है, लेकिन बाद में टीईएम में। एसईएम-जैसे बीम रास्टरिंग का एसटीईएम उपयोग कुंडलाकार डार्क-फील्ड इमेजिंग और अन्य विश्लेषणात्मक तकनीकों को सरल करता है, लेकिन इसका मतलब यह भी है कि छवि डेटा समानांतर फैशन के बजाय सीरियल में प्राप्त किया जाता है। अक्सर TEM को स्कैनिंग विकल्प से सुसज्जित किया जा सकता है और फिर यह TEM और STEM दोनों के रूप में कार्य कर सकता है।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM)


SEM एक केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम के साथ नमूने की जांच करके छवियों का उत्पादन करता है जो नमूना के एक आयताकार क्षेत्र (रेखापुंज स्कैनिंग) में स्कैन किया जाता है। जब इलेक्ट्रॉन बीम नमूने के साथ इंटरैक्ट करता है, तो यह विभिन्न तंत्रों द्वारा ऊर्जा खो देता है। खोई हुई ऊर्जा को वैकल्पिक रूपों में परिवर्तित किया जाता है जैसे कि ऊष्मा, द्वितीयक उत्सर्जन का उत्सर्जन | निम्न-ऊर्जा माध्यमिक इलेक्ट्रॉन और उच्च-ऊर्जा पश्चप्रकीर्ण इलेक्ट्रॉन, प्रकाश उत्सर्जन (कैथोडोल्यूमिनेसेंस) या एक्स-रे उत्सर्जन, जो सभी गुणों के बारे में जानकारी ले जाने वाले संकेत प्रदान करते हैं। नमूना सतह, जैसे इसकी स्थलाकृति और संरचना। एक एसईएम द्वारा प्रदर्शित छवि इन संकेतों में से किसी की अलग-अलग तीव्रता को छवि में उस स्थिति में दर्शाती है जो सिग्नल उत्पन्न होने पर नमूने पर बीम की स्थिति के अनुरूप होती है। नीचे और दाईं ओर दिखाई गई एक चींटी की SEM छवि में, छवि का निर्माण द्वितीयक इलेक्ट्रॉन डिटेक्टर द्वारा उत्पादित संकेतों से किया गया था, अधिकांश SEM में सामान्य या पारंपरिक इमेजिंग मोड।

आम तौर पर, SEM की छवि रिज़ॉल्यूशन TEM की तुलना में कम होती है। हालाँकि, क्योंकि SEM इसके आंतरिक भाग के बजाय एक नमूने की सतह की छवि बनाता है, इलेक्ट्रॉनों को नमूने के माध्यम से यात्रा करने की आवश्यकता नहीं होती है। यह इलेक्ट्रॉन पारदर्शिता के लिए नमूने को पतला करने के लिए व्यापक नमूना तैयार करने की आवश्यकता को कम करता है। एसईएम उन थोक नमूनों की छवि बनाने में सक्षम है जो इसके मंच पर फिट हो सकते हैं और अभी भी पैंतरेबाज़ी की जा सकती है, जिसमें काम की दूरी से कम ऊंचाई शामिल है, अक्सर उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों के लिए 4 मिलीमीटर। एसईएम में क्षेत्र की एक बड़ी गहराई भी है, और इसलिए ऐसी छवियां उत्पन्न कर सकती हैं जो नमूने के त्रि-आयामी सतह के आकार का अच्छा प्रतिनिधित्व करती हैं। एसईएम का एक अन्य लाभ पर्यावरण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ईएसईएम) के साथ आता है जो उच्च, वैक्यूम या चैम्बर गैसों के बजाय हाइड्रेटेड नमूनों के साथ अच्छी गुणवत्ता और संकल्प की छवियों का उत्पादन कर सकता है। यह पारंपरिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के उच्च निर्वात में अस्थिर जैविक नमूनों की इमेजिंग की सुविधा प्रदान करता है।

प्रतिबिंब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (आरईएम)
प्रतिबिंब इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (आरईएम) में टीईएम के रूप में, एक सतह पर एक इलेक्ट्रॉन बीम की घटना होती है लेकिन संचरण (टीईएम) या द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों (एसईएम) का उपयोग करने के बजाय, लोचदार बिखरने के परावर्तित बीम का पता लगाया जाता है। यह तकनीक आमतौर पर RHEED (RHEED) और रिफ्लेक्शन हाई-एनर्जी लॉस स्पेक्ट्रोस्कोपी (RHELS) के साथ युग्मित है। एक अन्य भिन्नता स्पिन-ध्रुवीकृत कम-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SPLEEM) है, जिसका उपयोग चुंबकीय डोमेन के माइक्रोस्ट्रक्चर को देखने के लिए किया जाता है।

रंग
उनके सबसे आम विन्यास में, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी प्रति पिक्सेल एक एकल चमक मान के साथ छवियां उत्पन्न करते हैं, जिसके परिणाम आमतौर पर ग्रेस्केल में प्रस्तुत किए जाते हैं। हालाँकि, अक्सर इन छवियों को फ़ीचर-डिटेक्शन सॉफ़्टवेयर के उपयोग के माध्यम से या केवल एक ग्राफ़िक्स संपादक का उपयोग करके हाथ से संपादित करके रंगीन किया जाता है। यह संरचना को स्पष्ट करने या सौंदर्य प्रभाव के लिए किया जा सकता है और आम तौर पर नमूने के बारे में नई जानकारी नहीं जोड़ता है।

कुछ कॉन्फ़िगरेशन में प्रति पिक्सेल कई नमूना गुणों के बारे में जानकारी एकत्र की जाती है, आमतौर पर कई डिटेक्टरों के उपयोग से। SEM में, स्थलाकृति और सामग्री के विपरीत की विशेषताओं को बैकस्कैटर्ड इलेक्ट्रॉन डिटेक्टरों की एक जोड़ी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है और प्रत्येक विशेषता के लिए एक अलग प्राथमिक रंग निर्दिष्ट करके ऐसी विशेषताओं को एक ही रंग की छवि में आरोपित किया जा सकता है। इसी तरह, बैकस्कैटर और द्वितीयक इलेक्ट्रॉन संकेतों के संयोजन को अलग-अलग रंगों को सौंपा जा सकता है और नमूने के गुणों को एक साथ प्रदर्शित करने वाले एकल रंग माइक्रोग्राफ पर आरोपित किया जा सकता है। एसईएम में उपयोग किए जाने वाले कुछ प्रकार के डिटेक्टरों में विश्लेषणात्मक क्षमताएं होती हैं, और प्रत्येक पिक्सेल पर डेटा के कई आइटम प्रदान कर सकते हैं। उदाहरण ऊर्जा-फैलाने वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) डिटेक्टर हैं जो मौलिक विश्लेषण और कैथोडो[[चमक माइक्रोस्कोप]] (सीएल) सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं जो (उदाहरण के लिए) भूवैज्ञानिक नमूनों में इलेक्ट्रॉन-प्रेरित ल्यूमिनेसेंस की तीव्रता और स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करते हैं। इन डिटेक्टरों का उपयोग करने वाले SEM सिस्टम में, संकेतों को कलर कोड करना और उन्हें एक ही रंग की छवि में सुपरइम्पोज़ करना आम बात है, ताकि नमूने के विभिन्न घटकों के वितरण में अंतर स्पष्ट रूप से देखा जा सके और तुलना की जा सके। वैकल्पिक रूप से, मानक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवि को एक या अधिक रचनात्मक चैनलों के साथ विलय किया जा सकता है, ताकि नमूने की संरचना और संरचना की तुलना की जा सके। मूल सिग्नल की पूर्ण अखंडता को बनाए रखते हुए ऐसी छवियां बनाई जा सकती हैं, जिन्हें किसी भी तरह से संशोधित नहीं किया जाता है।

नमूना तैयार करना
एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में देखी जाने वाली सामग्री को एक उपयुक्त नमूना तैयार करने के लिए प्रसंस्करण की आवश्यकता हो सकती है। आवश्यक तकनीक नमूना और आवश्यक विश्लेषण के आधार पर भिन्न होती है:
 * रासायनिक स्थिरीकरण (हिस्टोलॉजी) - जैविक नमूनों के लिए formaldehyde और glutaraldehyde जैसे एल्डिहाइड और आज़मियम टेट्रोक्साइड वाले लिपिड के साथ प्रोटीन के रासायनिक क्रॉसलिंकिंग द्वारा नमूने की मोबाइल मैक्रोमोलेक्यूलर संरचना को स्थिर करना है।
 * नकारात्मक दाग - नैनोकणों या ठीक जैविक सामग्री (जैसे वायरस और बैक्टीरिया) वाले निलंबन को इलेक्ट्रॉन-अपारदर्शी घोल जैसे अमोनियम मोलिब्डेट, यूरेनिल एसीटेट (या फॉर्मेट), या फॉस्फोटुंगस्टिक एसिड के तनु घोल के साथ संक्षेप में मिलाया जाता है। यह मिश्रण उपयुक्त रूप से लेपित ईएम ग्रिड पर लगाया जाता है, ब्लॉट किया जाता है, फिर सूखने की अनुमति दी जाती है। टीईएम में इस तैयारी को बिना किसी देरी के सर्वोत्तम परिणामों के लिए देखा जाना चाहिए। तेजी से लेकिन अपरिष्कृत रूपात्मक पहचान के लिए सूक्ष्म जीव विज्ञान में विधि महत्वपूर्ण है, लेकिन ईएम टोमोग्राफी पद्धति का उपयोग करते हुए उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3 डी पुनर्निर्माण के आधार के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है जब कार्बन फिल्मों का समर्थन के लिए उपयोग किया जाता है। नैनोकणों के अवलोकन के लिए नकारात्मक धुंधलापन का भी उपयोग किया जाता है।
 * क्रायोफिक्सेशन - तरल एटैन में इतनी तेजी से एक नमूना जमना कि पानी अक्रिस्टलीय बर्फ | विट्रीस (गैर-क्रिस्टलीय) बर्फ बनाता है। यह नमूना को उसके समाधान की स्थिति के स्नैपशॉट में संरक्षित करता है। क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी नामक एक संपूर्ण क्षेत्र इस तकनीक से विकसित हुआ है। क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ऑफ विट्रियस सेक्शन (CEMOVIS) के विकास के साथ, अब अपने मूल राज्य के करीब किसी भी जैविक नमूने से नमूनों का निरीक्षण करना संभव है।
 * निर्जलीकरण - या इथेनॉल या एसीटोन जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ पानी का प्रतिस्थापन, इसके बाद महत्वपूर्ण बिंदु सुखाने या एम्बेडिंग रेजिन के साथ घुसपैठ। सुखाने को भी फ्रीज करें।
 * एम्बेडिंग, जैविक नमूने - निर्जलीकरण के बाद, संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में अवलोकन के लिए ऊतक एम्बेडेड होता है ताकि इसे देखने के लिए तैयार किया जा सके। ऐसा करने के लिए ऊतक को एक 'संक्रमण विलायक' जैसे कि प्रोपलीन ऑक्साइड (epoxyप्रोपेन) या एसीटोन के माध्यम से पारित किया जाता है और फिर एराल्डाइट, एपोन, या दुरकूपन जैसे एपॉक्सी राल के साथ घुसपैठ किया जाता है; ऊतकों को सीधे पानी-गलत ऐक्रेलिक राल में भी एम्बेड किया जा सकता है। राल के पोलीमराइज़ (कठोर) हो जाने के बाद नमूना पतला खंडित (अल्ट्राथिन खंड) और धुंधला हो जाता है - यह तब देखने के लिए तैयार होता है।
 * एंबेडिंग, सामग्री - रेज़िन में एम्बेड करने के बाद, नमूना आमतौर पर पीसा जाता है और अल्ट्रा-फाइन अपघर्षक का उपयोग करके दर्पण जैसी फिनिश के लिए पॉलिश किया जाता है। छवि गुणवत्ता को कम करने वाले खरोंच और अन्य पॉलिशिंग कलाकृतियों को कम करने के लिए पॉलिशिंग प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक किया जाना चाहिए।
 * मेटल शैडोइंग - धातु (जैसे प्लैटिनम) को ओवरहेड इलेक्ट्रोड से वाष्पित किया जाता है और एक कोण पर जैविक नमूने की सतह पर लगाया जाता है। सतह स्थलाकृति के परिणामस्वरूप धातु की मोटाई में भिन्नता होती है जिसे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि में चमक और कंट्रास्ट में भिन्नता के रूप में देखा जाता है।
 * प्रतिकृति - एक कोण पर धातु (जैसे प्लेटिनम, या कार्बन और प्लैटिनम का मिश्रण) के साथ छायांकित सतह को कार्बन इलेक्ट्रोड से वाष्पित शुद्ध कार्बन के साथ समकोण पर सतह पर लेपित किया जाता है। इसके बाद नमूना सामग्री को हटा दिया जाता है (उदाहरण के लिए एसिड बाथ में, एंजाइम का उपयोग करके या यांत्रिक पृथक्करण द्वारा ) एक सतह प्रतिकृति का उत्पादन करने के लिए जो सतह की अल्ट्रास्ट्रक्चर को रिकॉर्ड करता है और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके इसकी जांच की जा सकती है।
 * सेक्शनिंग - नमूने के पतले स्लाइस बनाता है, इलेक्ट्रॉनों के लिए अर्धपारदर्शी। लगभग 60–90 एनएम मोटे अल्ट्रा-थिन सेक्शन बनाने के लिए इन्हें कांच या हीरे के चाकू से ultramicrotome पर काटा जा सकता है। डिस्पोजेबल कांच के चाकू का भी उपयोग किया जाता है क्योंकि वे प्रयोगशाला में बनाए जा सकते हैं और बहुत सस्ते होते हैं।
 * स्टेनिंग - इमेजिंग इलेक्ट्रॉनों को बिखेरने के लिए सीसा, यूरेनियम या टंगस्टन जैसी भारी धातुओं का उपयोग करता है और इस प्रकार विभिन्न संरचनाओं के बीच कंट्रास्ट देता है, क्योंकि कई (विशेष रूप से जैविक) सामग्री इलेक्ट्रॉनों (कमजोर चरण की वस्तुओं) के लिए लगभग पारदर्शी होती हैं। जीव विज्ञान में, नमूनों को एम्बेड करने से पहले और बाद में सेक्शनिंग के बाद भी दाग ​​लगाया जा सकता है। आमतौर पर पतले खंडों को यूरेनिल एसीटेट के जलीय या अल्कोहलिक घोल के साथ जलीय लेड साइट्रेट के साथ कई मिनटों तक दाग दिया जाता है।
 * फ्रीज-फ्रैक्चर या फ्रीज-ईच - एक तैयारी विधि  विशेष रूप से लिपिड झिल्लियों और उनके शामिल प्रोटीनों को देखने के लिए उपयोगी है।  FreezeFracture final.jpg External face of bakers yeast membrane.jpgताजा ऊतक या कोशिका निलंबन तेजी से जम जाता है (क्रायोफिकेशन), फिर टूट कर टूट जाता है (या माइक्रोटोम का उपयोग करके) जबकि तरल नाइट्रोजन तापमान पर बनाए रखा जाता है। ठंडी खंडित सतह (कभी-कभी तापमान को लगभग -100 °C तक कई मिनटों तक बढ़ा कर उकेरा जाता है ताकि कुछ बर्फ उदात्त हो जाए) फिर एक उच्च निर्वात बाष्पीकरणकर्ता में 45° के औसत कोण पर वाष्पित प्लेटिनम या सोने के साथ छायांकित किया जाता है। कार्बन का दूसरा कोट, औसत सतह तल के लंबवत वाष्पित, अक्सर प्रतिकृति कोटिंग की स्थिरता में सुधार के लिए किया जाता है। नमूने को कमरे के तापमान और दबाव में वापस कर दिया जाता है, फिर एसिड, हाइपोक्लोराइट घोल या सोडियम डोडेसिल सल्फेट डिटर्जेंट के साथ सावधानीपूर्वक रासायनिक पाचन द्वारा फ्रैक्चर सतह की अत्यंत नाजुक पूर्व-छायांकित धातु प्रतिकृति को अंतर्निहित जैविक सामग्री से छोड़ा जाता है। स्टिल-फ्लोटिंग रेप्लिका को पूरी तरह से अवशिष्ट रसायनों से मुक्त धोया जाता है, सावधानी से ठीक ग्रिड पर निकाला जाता है, सुखाया जाता है और फिर टीईएम में देखा जाता है।
 * फ्रीज-फ्रैक्चर प्रतिकृति इम्युनोगोल्ड लेबलिंग (FRIL) - इम्यूनोगोल्ड लेबलिंग द्वारा फ्रैक्चर चेहरे के घटकों की पहचान की अनुमति देने के लिए फ्रीज-फ्रैक्चर विधि को संशोधित किया गया है। माइक्रोस्कोप में देखने से पहले अंतिम चरण के रूप में पिघली हुई प्रतिकृति के सभी अंतर्निहित ऊतक को हटाने के बजाय फ्रैक्चर प्रक्रिया के दौरान या बाद में ऊतक की मोटाई कम हो जाती है। ऊतक की पतली परत धातु प्रतिकृति से बंधी रहती है, इसलिए इसे पसंद की संरचनाओं के एंटीबॉडी के साथ इम्युनोगोल्ड लेबल किया जा सकता है। सोने के साथ संलग्न प्रतिकृति पर मूल नमूने की पतली परत फ्रैक्चर विमान में संरचनाओं की पहचान करने की अनुमति देती है। ऐसी संबंधित विधियाँ भी हैं जो उकेरी गई कोशिकाओं की सतह को लेबल करती हैं और अन्य प्रतिकृति लेबलिंग विविधताएं।
 * आयन बीम मिलिंग - सतह पर एक कोण से आयनों (आमतौर पर आर्गन) को फायरिंग और सतह से स्पटरिंग सामग्री द्वारा इलेक्ट्रॉनों के लिए पारदर्शी होने तक नमूनों को पतला करता है। इसका एक उपवर्ग केंद्रित आयन बीम मिलिंग है, जहां गैलियम आयनों का उपयोग नमूने के एक विशिष्ट क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन पारदर्शी झिल्ली का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए एक माइक्रोप्रोसेसर के भीतर एक उपकरण के माध्यम से। आयन बीम मिलिंग का उपयोग उन सामग्रियों के एसईएम विश्लेषण से पहले क्रॉस-सेक्शन पॉलिशिंग के लिए भी किया जा सकता है जो यांत्रिक पॉलिशिंग का उपयोग करके तैयार करना मुश्किल है।
 * प्रवाहकीय कोटिंग - विद्युत प्रवाहकीय सामग्री की एक अल्ट्राथिन कोटिंग, या तो उच्च वैक्यूम वाष्पीकरण या नमूने के कम वैक्यूम स्पटर कोटिंग द्वारा जमा की जाती है। यह इमेजिंग के दौरान आवश्यक इलेक्ट्रॉन विकिरण के कारण नमूने पर स्थिर विद्युत क्षेत्रों के संचय को रोकने के लिए किया जाता है। कोटिंग सामग्री में सोना, सोना / पैलेडियम, प्लैटिनम, टंगस्टन, ग्रेफाइट आदि शामिल हैं।
 * जमीन (बिजली) - प्रवाहकीय रूप से लेपित नमूने पर विद्युत आवेश संचय से बचने के लिए, यह आमतौर पर धातु नमूना धारक से विद्युत रूप से जुड़ा होता है। इस उद्देश्य के लिए अक्सर एक विद्युत प्रवाहकीय चिपकने वाला उपयोग किया जाता है।

नुकसान
इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बनाने और बनाए रखने के लिए महंगे हैं, लेकिन संनाभि माइक्रोस्कोपी सिस्टम की पूंजी और संचालन लागत अब बुनियादी इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के साथ ओवरलैप हो जाती है। उच्च विभेदन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए सूक्ष्मदर्शी को स्थिर भवनों (कभी-कभी भूमिगत) में चुंबकीय क्षेत्र रद्द करने वाली प्रणालियों जैसी विशेष सेवाओं के साथ रखा जाना चाहिए।

नमूनों को मोटे तौर पर निर्वात में देखा जाना चाहिए, क्योंकि हवा बनाने वाले अणु इलेक्ट्रॉनों को बिखेर देंगे। एक अपवाद तरल-चरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी | तरल-चरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी है या तो एक बंद तरल सेल या एक पर्यावरण कक्ष का उपयोग करते हुए, उदाहरण के लिए, पर्यावरण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में, जो हाइड्रेटेड नमूनों को कम दबाव (तक) में देखने की अनुमति देता है 20 Torr) गीला वातावरण। गैसीय नमूनों सीटू इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में के लिए विभिन्न तकनीकों को भी विकसित किया गया है। पारंपरिक उच्च-वैक्यूम मोड में काम करने वाले स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी आमतौर पर प्रवाहकीय नमूनों की छवि बनाते हैं; इसलिए गैर-प्रवाहकीय सामग्री को प्रवाहकीय कोटिंग (सोना/पैलेडियम मिश्र धातु, कार्बन, ऑस्मियम, आदि) की आवश्यकता होती है। आधुनिक सूक्ष्मदर्शी का लो-वोल्टेज मोड कोटिंग के बिना गैर-प्रवाहकीय नमूनों का अवलोकन संभव बनाता है। गैर-प्रवाहकीय सामग्री को एक चर दबाव (या पर्यावरण) स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा भी चित्रित किया जा सकता है।

कार्बन नैनोट्यूब, डायटम फ्रस्ट्यूल और छोटे खनिज क्रिस्टल (उदाहरण के लिए एस्बेस्टस फाइबर) जैसे छोटे, स्थिर नमूनों को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में जांच से पहले किसी विशेष उपचार की आवश्यकता नहीं होती है। लगभग सभी जैविक नमूनों सहित हाइड्रेटेड सामग्रियों के नमूने, उन्हें स्थिर करने, उनकी मोटाई कम करने (अल्ट्राथिन सेक्शनिंग) और उनके इलेक्ट्रॉन ऑप्टिकल कंट्रास्ट (धुंधलापन) को बढ़ाने के लिए विभिन्न तरीकों से तैयार करना होगा। माइक्रोस्कोपी में इन प्रक्रियाओं का परिणाम विजुअल आर्टिफैक्ट # में हो सकता है, लेकिन इन्हें आम तौर पर अलग-अलग नमूना तैयार करने के तरीकों का उपयोग करके प्राप्त परिणामों की तुलना करके पहचाना जा सकता है। 1980 के दशक के बाद से, इस तकनीक की वैधता की पुष्टि करते हुए, वैज्ञानिकों द्वारा क्रायोफिक्सेशन, विट्रीफाइड नमूनों का विश्लेषण भी तेजी से उपयोग किया जाने लगा है।

अनुप्रयोग
सेमीकंडक्टर और डेटा स्टोरेज जीव विज्ञान और जीवन विज्ञान
 * सर्किट संपादित करें
 * दोष विश्लेषण
 * असफलता विश्लेषण
 * क्रायोबायोलॉजी
 * क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
 * डायग्नोस्टिक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
 * क्रिया का तंत्र#माइक्रोस्कोपी-आधारित विधियाँ (जैसे एंटीबायोटिक्स)
 * इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी
 * कण विश्लेषण
 * कण का पता लगाना
 * प्रोटीन स्थानीयकरण
 * संरचनात्मक जीव विज्ञान * ऊतक इमेजिंग
 * विष विज्ञान
 * वाइरालजी (जैसे वायरल लोड मॉनिटरिंग)

सामग्री अनुसंधान
 * डिवाइस परीक्षण और लक्षण वर्णन
 * गतिशील सामग्री प्रयोग
 * इलेक्ट्रॉन बीम प्रेरित बयान
 * इन-सीटू लक्षण वर्णन
 * सामग्री योग्यता
 * चिकित्सा अनुसंधान * nanometrology
 * नैनोप्रोटोटाइपिंग
 * उद्योग
 * रासायनिक/पेट्रोकेमिकल
 * डायरेक्ट बीम-राइटिंग फैब्रिकेशन
 * भोजन विज्ञान
 * फोरेंसिक
 * फ्रैक्टोग्राफी
 * सूक्ष्म लक्षण वर्णन
 * खनन (खनिज मुक्ति विश्लेषण)
 * फार्मास्युटिकल क्यूसी

यह भी देखें

 * माइक्रोस्कोपी में परिवर्णी शब्द
 * इलेक्ट्रॉन विवर्तन
 * इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईईएलएस)
 * : श्रेणी: इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियां
 * ऊर्जा फ़िल्टर्ड ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (ईएफटीईएम)
 * पर्यावरण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (ESEM)
 * क्षेत्र उत्सर्जन माइक्रोस्कोप
 * हाईराइज
 * प्रतिरक्षा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
 * सीटू इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में
 * कर्णोवस्की लगानेवाला
 * माइक्रोस्कोप इमेज प्रोसेसिंग
 * माइक्रोस्कोपी
 * नेनौसाइंस
 * नैनो टेक्नोलॉजी
 * न्यूट्रॉन माइक्रोस्कोप
 * क्वांटम माइक्रोस्कोपी
 * स्कैनिंग कन्फोकल इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
 * स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM)
 * स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप
 * भूतल विज्ञान
 * ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन विपथन-सुधारित माइक्रोस्कोप
 * एक्स - रे विवर्तन
 * एक्स-रे माइक्रोस्कोप
 * कम ऊर्जा इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी
 * अर्धगोल इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक

बाहरी संबंध

 * An Introduction to Electron Microscopy : resources for teachers and students
 * Cell Centered Database – Electron microscopy data
 * Science Aid: Electron Microscopy: high school (GCSE, A Level) resource

सामान्य

 * इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सहित विभिन्न प्रकार की माइक्रोस्कोपी के एनिमेशन और स्पष्टीकरण (यूनिवर्सिटी पेरिस सूद)
 * पर्यावरण स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (ESEM)
 * ETH ज्यूरिख वेबसाइट: विभिन्न प्रक्रियाओं को दर्शाने वाले ग्राफिक्स और चित्र
 * ईवा नोगेल्स की संगोष्ठी: इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का परिचय
 * FEI इमेज कॉन्टेस्ट: 2008 से हर साल FEI की माइक्रोस्कोपी इमेज प्रतियोगिता होती है
 * इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का परिचय डेविड सोंडी द्वारा
 * Nanohedron.com छवि गैलरी: इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा उत्पन्न छवियां
 * इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में एक्स-रे तत्व विश्लेषण: एक्स-रे माइक्रोएनालिसिस और ईडीएक्स सामग्री के साथ सूचना पोर्टल

इतिहास

 * टोरंटो विश्वविद्यालय में जॉन एचएल वॉटसन की यादें जब वह हिलियर और प्रीबस के साथ काम किया
 * रुबिन बोरास्की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी संग्रह, 1930-1988 (अभिलेखागार केंद्र, अमेरिकी इतिहास का राष्ट्रीय संग्रहालय, स्मिथसोनियन इंस्टीट्यूशन)

अन्य

 * रॉयल माइक्रोस्कोपिक सोसाइटी, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी सेक्शन (यूके)
 * अल्बर्ट लील। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप SEM में प्राकृतिक इतिहास के विषय
 * EM छवियाँ

श्रेणी:इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी श्रेणी:माइक्रोस्कोप श्रेणी:त्वरक भौतिकी श्रेणी:शारीरिक विकृति विज्ञान श्रेणी:पैथोलॉजी श्रेणी:वैज्ञानिक तकनीकें श्रेणी:जर्मन आविष्कार श्रेणी:प्रोटीन इमेजिंग श्रेणी:20वीं सदी के आविष्कार