प्रतिबिंब उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन

परावर्तन उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन (आरएचईईडी) एक विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग क्रिस्टलीय सामग्री की सतह को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। आरएचईईडी प्रणालियाँ केवल नमूने की सतह परत से ही जानकारी एकत्र करती हैं, जो आरएचईईडी को अन्य सामग्री लक्षण वर्णन विधियों से अलग करती है जो उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के विवर्तन पर भी निर्भर करती हैं। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, प्रणाली की ज्यामिति के कारण मुख्य रूप से नमूने का एक अन्य सामान्य इलेक्ट्रॉन विवर्तन विधि नमूना है, चुकीं विशेष स्थितियों में यह सतह की जानकारी प्रदान कर सकता है। कम-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन (एलईईडी) भी सतह के प्रति संवेदनशील है, लेकिन एलईईडी कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों के उपयोग के माध्यम से सतह की संवेदनशीलता प्राप्त करता है।

परिचय
एक आरएचईईडी प्रणाली के लिए एक इलेक्ट्रॉन स्रोत (बंदूक), फोटोल्यूमिनेसेंट डिटेक्टर स्क्रीन और एक साफ सतह वाले नमूने की आवश्यकता होती है, चुकीं आधुनिक आरएचईईडी प्रणाली में तकनीक को अनुकूलित करने के लिए अतिरिक्त भाग होते हैं। इलेक्ट्रॉन बंदूक इलेक्ट्रॉनों का एक बीम उत्पन्न करती है जो नमूना सतह के सापेक्ष एक बहुत ही छोटे कोण पर नमूना पर हमला करती है। घटना इलेक्ट्रॉन नमूने की सतह पर परमाणुओं से भिन्न होते हैं, और विवर्तित इलेक्ट्रॉनों का एक छोटा अंश विशिष्ट कोणों पर रचनात्मक रूप से हस्तक्षेप करता है और डिटेक्टर पर नियमित पैटर्न बनाता है। नमूना सतह पर परमाणुओं की स्थिति के अनुसार इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप करते हैं, इसलिए डिटेक्टर पर विवर्तन पैटर्न नमूना सतह का एक कार्य है। चित्र 1 आरएचईईडी प्रणाली का सबसे बुनियादी सेटअप दिखाता है।



सतह विवर्तन
आरएचईईडी सेटअप में, नमूना सतह पर केवल परमाणु ही आरएचईईडी पैटर्न में योगदान करते हैं। आपतित इलेक्ट्रॉनों का चमकीला कोण उन्हें नमूने के थोक से बचने और डिटेक्टर तक पहुंचने की अनुमति देता है। नमूना सतह पर परमाणु इलेक्ट्रॉनों के तरंगीय गुणों के कारण घटना इलेक्ट्रॉनों को अलग (फैला) करते हैं।

विवर्तित इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल संरचना और नमूना सतह पर परमाणुओं की रिक्ति और घटना इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य के अनुसार विशिष्ट कोणों पर रचनात्मक रूप से हस्तक्षेप करते हैं। रचनात्मक हस्तक्षेप द्वारा बनाई गई कुछ इलेक्ट्रॉन तरंगें डिटेक्टर से टकराती हैं, जिससे नमूने की सतह की विशेषताओं के अनुसार विशिष्ट विवर्तन पैटर्न बनते हैं। उपयोगकर्ता विवर्तन पैटर्न के विश्लेषण के माध्यम से नमूना सतह के क्रिस्टलोग्राफी की विशेषता बताते हैं। चित्र 2 एक आरएचईईडी पैटर्न दिखाता है। वीडियो 1 प्रक्रिया नियंत्रण और विश्लेषण के लिए आरएचईईडी तीव्रता दोलनों और निक्षेपण दर को रिकॉर्ड करने वाले मेट्रोलॉजी उपकरण को दर्शाता है।

दो प्रकार के विवर्तन आरएचईईडी पैटर्न में योगदान करते हैं। कुछ आपतित इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल की सतह पर एक एकल, प्रत्यास्थ प्रकीर्णन घटना से निकलते हैं, इस प्रक्रिया को गतिज प्रकीर्णन कहा जाता है। विवर्तन का गतिशील सिद्धांत तब होता है जब इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल में कई विवर्तन घटनाओं से गुजरते हैं और नमूने के साथ बातचीत के कारण अपनी कुछ ऊर्जा खो देते हैं। उपयोगकर्ता कीनेमेटिक रूप से विवर्तित इलेक्ट्रॉनों से गैर-गुणात्मक डेटा निकालते हैं। ये इलेक्ट्रॉन उच्च तीव्रता वाले धब्बे या आरएचईईडी पैटर्न के सामान्य छल्ले के लिए खाते हैं। आरएचईईडी उपयोगकर्ता आरएचईईडी पैटर्न से मात्रात्मक जानकारी एकत्र करने के लिए जटिल तकनीकों और मॉडलों के साथ गतिशील रूप से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों का विश्लेषण भी करते हैं।

किनेमेटिक स्कैटरिंग विश्लेषण
आरएचईईडी उपयोगकर्ता नमूना सतह के क्रिस्टलोग्राफिक गुणों को खोजने के लिए इवाल्ड के क्षेत्रों का निर्माण करते हैं। इवाल्ड के गोले दिए गए आरएचईईडी सेटअप में किनेमेटिक रूप से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों के लिए अनुमत विवर्तन स्थितियों को दिखाते हैं। स्क्रीन पर विवर्तन पैटर्न इवाल्ड के गोले की ज्यामिति से संबंधित है, इसलिए आरएचईईडी उपयोगकर्ता आरएचईईडी पैटर्न, घटना इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा और डिटेक्टर से नमूने की दूरी के साथ सीधे नमूने के पारस्परिक जाली की गणना कर सकते हैं। नमूना सतह के पारस्परिक जाली को निर्धारित करने के लिए उपयोगकर्ता को ईवाल्ड के क्षेत्र में एक आदर्श पैटर्न के धब्बे की ज्यामिति और रिक्ति से संबंधित होना चाहिए।

इवाल्ड का क्षेत्र विश्लेषण बल्क क्रिस्टल के समान है, चुकीं नमूने के लिए पारस्परिक जाली आरएचईईडी प्रक्रिया की सतह संवेदनशीलता के कारण 3D सामग्री के लिए अलग है। बल्क क्रिस्टल के पारस्परिक जाली में 3D अंतरिक्ष में बिंदुओं का एक समूह होता है। चुकीं, सामग्री की केवल पहली कुछ परतें आरएचईईडी में विवर्तन में योगदान करती हैं, इसलिए नमूना सतह के लंबवत आयाम में कोई विवर्तन स्थितियाँ नहीं हैं। तीसरी विवर्तक स्थिति की कमी के कारण, एक क्रिस्टल सतह की पारस्परिक जाली नमूना की सतह पर लंबवत फैली हुई अनंत छड़ों की एक श्रृंखला है। ये छड़ें नमूने की सतह के पारंपरिक 2D पारस्परिक जाली बिंदुओं से उत्पन्न होती हैं।

ईवाल्ड का क्षेत्र नमूना सतह पर घटना इलेक्ट्रॉनों के वेववेक्टर के परिमाण के बराबर त्रिज्या के साथ केंद्रित है,

$k_i=\frac{2\pi}{\lambda}$,

जहाँ λ इलेक्ट्रॉन की द्रव्य तरंग है। विवर्तन की स्थितियाँ संतुष्ट होती हैं जहाँ पारस्परिक जाली की छड़ें इवाल्ड के गोले को काटती हैं। इसलिए, ईवाल्ड के गोले की उत्पत्ति से लेकर किसी भी पारस्परिक जाली की छड़ के चौराहे तक एक सदिश का परिमाण घटना बीम के परिमाण के बराबर है। इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है

$$|k_{hl}|=|k_{i}|$$ (2)

इधर, khl ईवाल्ड के गोले के साथ पारस्परिक जाली छड़ के किसी भी चौराहे पर क्रम (एचएल) के प्रत्यास्थ रूप से विवर्तित इलेक्ट्रॉनों का तरंग सदिश है

नमूने की सतह के समतल पर दो सदिशों के प्रक्षेपण एक पारस्परिक जालक सदिश Ghl द्वारा भिन्न होते हैं   hl,

$$G_{hl}=k^{||}_{hl}-k^{||}_{i}$$ (3)

चित्र 3 इवाल्ड के गोले के निर्माण को दर्शाता है और ki G, khl और  ki सदिशों के  के उदाहरण प्रदान करता है  hl और केi वैक्टर।

कई पारस्परिक जाली छड़ें विवर्तन की स्थिति को पूरा करती हैं, चुकीं आरएचईईडी प्रणाली को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि डिटेक्टर पर केवल विवर्तन के निम्न क्रम की घटना होती है। डिटेक्टर पर आरएचईईडी पैटर्न केवल k सदिशों का एक प्रक्षेपण है जो कोणीय सीमा के अन्दर है जिसमें डिटेक्टर शामिल है। डिटेक्टर का आकार और स्थिति यह निर्धारित करती है कि कौन से विवर्तित इलेक्ट्रॉन डिटेक्टर तक पहुंचने वाली कोणीय सीमा के अन्दर हैं, इसलिए आरएचईईडी पैटर्न की ज्यामिति को त्रिकोणमितीय संबंधों के उपयोग के माध्यम से नमूना सतह के पारस्परिक जाली की ज्यामिति से संबंधित किया जा सकता है। और नमूने से डिटेक्टर की दूरी। K सदिशों को इस तरह से लेबल किया जाता है कि सदिश k00 जो नमूना सतह के साथ सबसे छोटा कोण बनाता है उसे 0वीं ऑर्डर बीम कहा जाता है। 0वें क्रम के बीम को स्पेक्युलर बीम के रूप में भी जाना जाता है। नमूना सतह से आगे एक छड़ और गोले के प्रत्येक क्रमिक चौराहे को एक उच्च क्रम प्रतिबिंब के रूप में लेबल किया जाता है।

जिस तरह से इवाल्ड के गोले का केंद्र स्थित है, स्पेक्युलर बीम सब्सट्रेट के साथ घटना इलेक्ट्रॉन बीम के समान कोण बनाता है। आरएचईईडी पैटर्न पर स्पेक्युलर बिंदु की सबसे बड़ी तीव्रता होती है और इसे कन्वेंशन द्वारा (00) बिंदु के रूप में लेबल किया जाता है। आरएचईईडी पैटर्न पर अन्य बिंदुओं को उनके द्वारा प्रोजेक्ट किए गए प्रतिबिंब क्रम के अनुसार अनुक्रमित किया जाता है।

इवाल्ड के गोले की त्रिज्या पारस्परिक जाली छड़ों के बीच की दूरी से बहुत बड़ी है क्योंकि उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों के कारण घटना किरण की तरंग दैर्ध्य बहुत कम होती है। पारस्परिक जाली छड़ों की पंक्तियाँ वास्तव में एवाल्ड के गोले को एक अनुमानित समतल के रूप में काटती हैं क्योंकि समानांतर पारस्परिक जाली छड़ों की समान पंक्तियाँ दिखाई गई एकल पंक्ति के सामने और पीछे सीधे बैठती हैं। चित्र 3 विवर्तन स्थितियों को भरने वाली पारस्परिक जाली छड़ की एक पंक्ति का एक पार अनुभागीय दृश्य दिखाता है। चित्र 3 में पारस्परिक जाली की छड़ें इन विमानों के दृश्य पर अंत दिखाती हैं, जो चित्र में कंप्यूटर स्क्रीन के लंबवत हैं।

इवाल्ड के गोले के साथ इन प्रभावी विमानों के चौराहे मंडलियां बनाते हैं, जिन्हें लॉ सर्कल कहा जाता है। आरएचईईडी पैटर्न केंद्र बिंदु के चारों ओर संकेंद्रित लाउ मंडलियों की परिधि पर बिंदुओं का एक संग्रह है। चुकीं, विवर्तित इलेक्ट्रॉनों के बीच हस्तक्षेप प्रभाव अभी भी प्रत्येक लाउ सर्कल पर एकल बिंदुओं पर मजबूत तीव्रता उत्पन्न करता है। चित्र 4 ईवाल्ड के गोले के साथ इन विमानों में से एक के प्रतिच्छेदन को दर्शाता है।

अज़ीमुथल कोण आरएचईईडी पैटर्न की ज्यामिति और तीव्रता को प्रभावित करता है। अज़ीमुथल कोण वह कोण है जिस पर आपतित इलेक्ट्रॉन नमूने की सतह पर क्रमित क्रिस्टल जालक को काटते हैं। अधिकांश आरएचईईडी प्रणाली एक नमूना धारक से लैस हैं जो क्रिस्टल को एक अक्ष के चारों ओर नमूना सतह पर लंबवत घुमा सकते हैं। आरएचईईडी उपयोगकर्ता पैटर्न की तीव्रता प्रोफाइल को अनुकूलित करने के लिए नमूने को घुमाते हैं। उपयोगकर्ता सामान्यतः क्रिस्टल की सतह संरचना के विश्वसनीय लक्षण वर्णन के लिए अलग-अलग दिगंश कोणों पर कम से कम 2 आरएचईईडी स्कैन को अनुक्रमित करते हैं। चित्र 5 विभिन्न दिगंश कोणों पर नमूने पर एक इलेक्ट्रॉन बीम की घटना का एक योजनाबद्ध आरेख दिखाता है।

उपयोगकर्ता कभी-कभी आरएचईईडी प्रयोगों के दौरान नमूना सतह के लंबवत अक्ष के चारों ओर नमूना घुमाते हैं ताकि अज़ीमुथल प्लॉट नामक आरएचईईडी पैटर्न बनाया जा सके। नमूने को घुमाने से अज़ीमुथ कोण पर निर्भरता के कारण विवर्तित बीम की तीव्रता में परिवर्तन होता है। आरएचईईडी विशेषज्ञ बीम की तीव्रता में परिवर्तन को मापने और सैद्धांतिक गणनाओं में इन परिवर्तनों की तुलना करके फिल्म आकारिकी की विशेषता बताते हैं, जो दिगंश कोण पर विवर्तित बीम की तीव्रता की निर्भरता को प्रभावी ढंग से मॉडल कर सकते हैं।

गतिशील प्रकीर्णन विश्लेषण
गतिशील, या बेलोचदार रूप से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन नमूने के बारे में भी कई प्रकार की जानकारी प्रदान करते हैं। डिटेक्टर पर एक बिंदु पर चमक या तीव्रता गतिशील बिखरने पर निर्भर करती है, इसलिए तीव्रता से जुड़े सभी विश्लेषणों को गतिशील बिखरने के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। कुछ अनैतिक रूप से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन बल्क क्रिस्टल में प्रवेश करते हैं और ब्रैग विवर्तन स्थितियों को पूरा करते हैं। ये अनैतिक रूप से बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन किकुची विवर्तन पैटर्न उत्पन्न करने के लिए डिटेक्टर तक पहुंच सकते हैं, जो विवर्तन स्थितियों की गणना के लिए उपयोगी होते हैं। किकुची पैटर्न एक आरएचईईडी पैटर्न पर तीव्र विवर्तन बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखाओं की विशेषता है। चित्र 6 दिखाई देने वाली किकुची रेखा (सॉलिड स्टेट फिजिक्स) के साथ आरएचईईडी पैटर्न दिखाता है।



इलेक्ट्रॉन गन
इलेक्ट्रॉन गन आरएचईईडी प्रणाली में सबसे महत्वपूर्ण उपकरणों में से एक है। बंदूक प्रणाली के संकल्प और परीक्षण की सीमा को सीमित करती है। टंगस्टन फिलामेंट्स टंगस्टन के कम कार्य के कारण अधिकांश आरएचईईडी प्रणाली की इलेक्ट्रॉन गन के लिए प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्रोत हैं। ठेठ सेटअप में, टंगस्टन फिलामेंट कैथोड है और एक सकारात्मक पक्षपाती एनोड टंगस्टन फिलामेंट की नोक से इलेक्ट्रॉनों को खींचता है।

एनोड पूर्वाग्रह का परिमाण घटना इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को निर्धारित करता है। इष्टतम एनोड पूर्वाग्रह वांछित जानकारी के प्रकार पर निर्भर है। बड़े घटना कोणों पर, उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन नमूने की सतह में प्रवेश कर सकते हैं और उपकरण की सतह संवेदनशीलता को कम कर सकते हैं। चुकीं, वॉश जोन के आयाम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के व्युत्क्रम वर्ग के समानुपाती होते हैं, जिसका अर्थ है कि उच्च घटना इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर डिटेक्टर पर अधिक जानकारी दर्ज की जाती है। सामान्य सतह लक्षण वर्णन के लिए, इलेक्ट्रॉन गन को 10-30 keV की सीमा में संचालित किया जाता है।

एक विशिष्ट आरएचईईडी सेटअप में, एक चुंबकीय और एक विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के आपतित बीम पर ध्यान केंद्रित करते हैं। कैथोड फिलामेंट और एनोड के बीच स्थित एक नकारात्मक पक्षपाती वेहनेल्ट इलेक्ट्रोड एक छोटा विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त करता है, जो इलेक्ट्रॉनों को एनोड से गुजरने पर केंद्रित करता है। एक समायोज्य चुंबकीय लेंस इलेक्ट्रॉनों को एनोड से गुजरने के बाद नमूना सतह पर केंद्रित करता है। एक विशिष्ट आरएचईईडी स्रोत की फ़ोकल लंबाई लगभग 50 सेमी होती है। बीम को नमूना सतह के अतिरिक्त डिटेक्टर पर सबसे छोटे संभव बिंदु पर केंद्रित किया जाता है ताकि विवर्तन पैटर्न का सबसे अच्छा रिज़ॉल्यूशन हो।

फॉस्फर स्क्रीन जो फोटोलुमिनेसेंस प्रदर्शित करती हैं, व्यापक रूप से डिटेक्टरों के रूप में उपयोग की जाती हैं। ये डिटेक्टर उन क्षेत्रों से हरी रोशनी का उत्सर्जन करते हैं जहां इलेक्ट्रॉन उनकी सतह से टकराते हैं और टीईएम के लिए भी सामान्य हैं। पैटर्न को इष्टतम स्थिति और तीव्रता में संरेखित करने के लिए डिटेक्टर स्क्रीन उपयोगी है। सीसीडी कैमरे डिजिटल विश्लेषण की अनुमति देने के लिए पैटर्न को कैप्चर करते हैं।

नमूना सतह
प्रभावी आरएचईईडी प्रयोगों के लिए नमूना सतह बेहद साफ होनी चाहिए। नमूना सतह पर संदूषक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ हस्तक्षेप करते हैं और आरएचईईडी पैटर्न की गुणवत्ता को कम करते हैं। स्वच्छ नमूना सतह बनाने के लिए आरएचईईडी उपयोगकर्ता दो मुख्य तकनीकों का उपयोग करते हैं। आरएचईईडी विश्लेषण से पहले छोटे नमूनों को निर्वात कक्ष में विभाजित किया जा सकता है। नई उजागर, विदारक सतह का विश्लेषण किया जाता है। बड़े नमूने, या जो आरएचईईडी विश्लेषण से पहले क्लीव नहीं किए जा सकते हैं, उन्हें विश्लेषण से पहले एक निष्क्रिय ऑक्साइड परत के साथ लेपित किया जा सकता है। आरएचईईडी कक्ष के निर्वात के अंतर्गत अनुवर्ती ताप उपचार ऑक्साइड परत को हटा देता है और स्वच्छ नमूना सतह को उजागर करता है।

वैक्यूम आवश्यकताएं
चूँकि गैस के अणु इलेक्ट्रॉनों को विवर्तित करते हैं और इलेक्ट्रॉन गन की गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं, आरएचईईडी प्रयोग निर्वात में किए जाते हैं। चैंबर में गैस अणुओं द्वारा इलेक्ट्रॉन बीम के महत्वपूर्ण बिखराव को रोकने के लिए आरएचईईडी प्रणाली को कम दबाव पर काम करना चाहिए। 10keV की इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर, 10 का कक्ष दबावपृष्ठभूमि गैस द्वारा इलेक्ट्रॉनों के महत्वपूर्ण बिखराव को रोकने के लिए −5 mbar या उससे कम आवश्यक है। व्यवहार में, आरएचईईडी प्रणाली अल्ट्रा हाई वैक्युम के तहत संचालित होते हैं। प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए कक्ष दबाव जितना संभव हो उतना कम किया जाता है। निर्वात की स्थितियाँ उन सामग्रियों और प्रक्रियाओं के प्रकार को सीमित करती हैं जिन्हें आरएचईईडी के साथ सीटू में मॉनिटर किया जा सकता है।

वास्तविक सतहों के आरएचईईडी पैटर्न
पिछला विश्लेषण केवल एक क्रिस्टल सतह की पूरी तरह से सपाट सतह से विवर्तन पर केंद्रित था। चुकीं, गैर-फ्लैट सतहें आरएचईईडी विश्लेषण में अतिरिक्त विवर्तन स्थितियों को जोड़ती हैं।

रेखित या लंबे धब्बे आरएचईईडी पैटर्न में आम हैं। जैसा कि चित्र 3 दिखाता है, सबसे कम क्रम वाली पारस्परिक जाली की छड़ें इवाल्ड क्षेत्र को बहुत छोटे कोणों पर काटती हैं, इसलिए छड़ और गोले के बीच का चौराहा एक विलक्षण बिंदु नहीं है यदि गोले और छड़ की मोटाई है। घटना इलेक्ट्रॉन बीम अपसरण और बीम में इलेक्ट्रॉनों में ऊर्जा की एक सीमा होती है, इसलिए व्यवहार में, इवाल्ड क्षेत्र असीम रूप से पतला नहीं है क्योंकि यह सैद्धांतिक रूप से प्रतिरूपित है। पारस्परिक जाली की छड़ें एक परिमित मोटाई के साथ-साथ होती हैं, उनके व्यास नमूना सतह की गुणवत्ता पर निर्भर करते हैं। जब चौड़ी छड़ें इवाल्ड गोले को काटती हैं तो सही बिंदुओं के स्थान पर धारियाँ दिखाई देती हैं। गोले के साथ छड़ों के पूरे चौराहे पर विवर्तन की स्थितियाँ पूरी होती हैं, आरएचईईडी पैटर्न के ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ बढ़े हुए बिंदु या 'धारियाँ' होती हैं। वास्तविक स्थितियों में, लकीरदार आरएचईईडी पैटर्न एक सपाट नमूना सतह का संकेत देते हैं जबकि धारियों का चौड़ा होना सतह पर छोटे क्षेत्र के जुड़ाव का संकेत देता है।

सतह की विशेषताएं और पॉलीक्रिस्टलाइन सतहें जटिलता जोड़ती हैं या पूरी तरह से सपाट सतहों से आरएचईईडी पैटर्न बदलती हैं। बढ़ती फिल्में, न्यूक्लिटिंग पार्टिकल्स, क्रिस्टल ट्विनिंग, अलग-अलग आकार के अनाज और सोखने वाली प्रजातियां एक आदर्श सतह के लिए जटिल विवर्तन की स्थिति जोड़ती हैं। सब्सट्रेट और विषम सामग्रियों के सुपरिम्पोज्ड पैटर्न, जटिल हस्तक्षेप पैटर्न और संकल्प की गिरावट जटिल सतहों या आंशिक रूप से विषम सामग्री के साथ कवर की विशेषता है।

फिल्म विकास
पतली फिल्मों के विकास की देख रेख के लिए आरएचईईडी एक अत्यंत लोकप्रिय तकनीक है। विशेष रूप से, आरएचईईडी आणविक बीम एपिटॉक्सी (एमबीई) के साथ उपयोग के लिए उपयुक्त है, एक प्रक्रिया जिसका उपयोग अल्ट्राहाई वैक्यूम ग्रोथ स्थितियों के अंतर्गत उच्च गुणवत्ता, अल्ट्राप्योर पतली फिल्मों को बनाने के लिए किया जाता है। बढ़ती पतली फिल्म के सापेक्ष सतह कवरेज के परिणामस्वरूप आरएचईईडी पैटर्न पर अलग-अलग धब्बों की तीव्रता में आवधिक रूप से उतार-चढ़ाव होता है। चित्र 8 एमबीई वृद्धि के समय एकल आरएचईईडी बिंदु पर उतार-चढ़ाव की तीव्रता का एक उदाहरण दिखाता है।

प्रत्येक पूर्ण अवधि एक एकल परमाणु परत पतली फिल्म के निर्माण से मेल खाती है। दोलन अवधि सामग्री प्रणाली, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा और घटना कोण पर अत्यधिक निर्भर है, इसलिए शोधकर्ता फिल्म विकास की देख रेख के लिए आरएचईईडी का उपयोग करने से पहले तीव्रता दोलनों और फिल्म कवरेज को सहसंबंधित करने के लिए अनुभवजन्य डेटा प्राप्त करते हैं।

वीडियो 1 प्रक्रिया नियंत्रण और विश्लेषण के लिए आरएचईईडी ऑप्टिकडी तीव्रता दोलनों और जमाव दर को रिकॉर्ड करने वाले मेट्रोलॉजी उपकरण को दर्शाता है।

रहेड-ट्रैक्स
परावर्तन उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन - कुल परावर्तन कोण एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी क्रिस्टल की रासायनिक संरचना की देख रेख के लिए एक तकनीक है। आरएचईईडी-टीआरएएक्सएस सतह से टकराने वाली आरएचईईडी गन से इलेक्ट्रॉनों के परिणामस्वरूप क्रिस्टल से निकलने वाली एक्स-रे वर्णक्रमीय रेखाओं का विश्लेषण करता है।

आरएचईईडी-टीआरएएक्सएस एक्स-रे माइक्रोएनालिसिस (एक्सएमए) (जैसे ऊर्जा फैलाने वाला एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी और वेवलेंथ डिस्पर्सिव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी) के लिए तरजीही है क्योंकि सतह पर इलेक्ट्रॉनों का आपतन कोण बहुत छोटा है, सामान्यतः 5° से कम. परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल में गहराई से प्रवेश नहीं करते हैं, जिसका अर्थ है कि एक्स-रे उत्सर्जन क्रिस्टल के शीर्ष तक ही सीमित है, जिससे सतह स्टोइकोमेट्री की वास्तविक समय, इन-सीटू देख रेख की अनुमति मिलती है।

प्रायोगिक सेटअप बहुत सरल है। एक्स-रे उत्सर्जन के कारण एक नमूने पर इलेक्ट्रॉनों को निकाल दिया जाता है। फिर इन एक्स-रे को फीरोज़ा  खिड़कियों के पीछे रखे सिलिकॉन-लिथियम सी-ली क्रिस्टल का उपयोग करके पता लगाया जाता है, जिसका उपयोग निर्वात बनाए रखने के लिए किया जाता है।

एमसीपी-रहीड
एमसीपी-आरएचईईडी एक ऐसी प्रणाली है जिसमें एक सूक्ष्म चैनल प्लेट  (एमसीपी) द्वारा एक इलेक्ट्रॉन बीम को प्रवर्धित किया जाता है। इस प्रणाली में एक इलेक्ट्रॉन गन और एक एमसीपी होता है जो इलेक्ट्रॉन गन के विपरीत एक प्रतिदीप्ति स्क्रीन से लैस होता है। प्रवर्धन के कारण, परिमाण के कई आदेशों से इलेक्ट्रॉन बीम की तीव्रता कम हो सकती है और नमूनों की क्षति कम हो जाती है। इस पद्धति का उपयोग कार्बनिक यौगिक फिल्मों और क्षार हलाइड फिल्मों जैसे विद्युत इन्सुलेशन क्रिस्टल के विकास को देखने के लिए किया जाता है, जो इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा सरलता से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।

अग्रिम पठन

 * Introduction to आरएचईईडी, A.S. Arrot, Ultrathin Magnetic Structures I, Springer-Verlag, 1994, pp. 177–220
 * A Review of the Geometrical Fundamentals of आरएचईईडी with Application to Silicon Surfaces, John E. Mahan, Kent M. Geib, G.Y. Robinson, and Robert G. Long, J.V.S.T., A 8, 1990, pp. 3692–3700