एएफएम बनाम एसईएम
छोटी दुनिया का पता लगाने की आवश्यकता, नैनो टेक्नोलॉजी, माइक्रोबायोलॉजी और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसी नई तकनीकों के हालिया विकास के साथ तेजी से बढ़ रही है। चूंकि सूक्ष्मदर्शी वह उपकरण है जो छोटी वस्तुओं की आवर्धित छवियां प्रदान करता है, इसलिए संकल्प को बढ़ाने के लिए माइक्रोस्कोपी की विभिन्न तकनीकों को विकसित करने पर बहुत शोध किया जाता है। हालांकि पहला सूक्ष्मदर्शी एक ऑप्टिकल समाधान है जहां छवियों को बड़ा करने के लिए लेंस का उपयोग किया जाता था, वर्तमान उच्च संकल्प सूक्ष्मदर्शी विभिन्न दृष्टिकोणों का पालन करते हैं। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) और परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम) ऐसे दो अलग-अलग दृष्टिकोणों पर आधारित हैं।
परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम)
एएफएम नमूने की सतह को स्कैन करने के लिए एक टिप का उपयोग करता है और सतह की प्रकृति के अनुसार टिप ऊपर और नीचे जाती है। यह अवधारणा उस तरीके के समान है जिसमें एक अंधा व्यक्ति अपनी उंगलियों को पूरी सतह पर चलाकर किसी सतह को समझता है। AFM तकनीक को 1986 में Gerd Binnig और Christoph Gerber द्वारा पेश किया गया था और यह 1989 से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध थी।
टिप हीरे, सिलिकॉन और कार्बन नैनोट्यूब जैसी सामग्रियों से बनी होती है और एक ब्रैकट से जुड़ी होती है। टिप जितना छोटा होगा, इमेजिंग का रिज़ॉल्यूशन उतना ही अधिक होगा। अधिकांश वर्तमान एएफएम में नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन होता है। ब्रैकट के विस्थापन को मापने के लिए विभिन्न प्रकार की विधियों का उपयोग किया जाता है। सबसे आम तरीका एक लेज़र बीम का उपयोग करना है जो ब्रैकट पर प्रतिबिंबित होता है ताकि परावर्तित बीम के विक्षेपण को ब्रैकट स्थिति के माप के रूप में उपयोग किया जा सके।
चूंकि एएफएम यांत्रिक जांच का उपयोग करके सतह को महसूस करने की विधि का उपयोग करता है, यह सभी सतहों की जांच करके नमूने की 3डी छवि बनाने में सक्षम है। यह उपयोगकर्ताओं को टिप का उपयोग करके नमूना सतह पर परमाणुओं या अणुओं में हेरफेर करने में सक्षम बनाता है।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM)
SEM इमेजिंग के लिए प्रकाश के बजाय एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करता है। इसमें क्षेत्र में बड़ी गहराई है जो उपयोगकर्ताओं को नमूना सतह की अधिक विस्तृत छवि देखने में सक्षम बनाती है। एएफएम का आवर्धन की मात्रा में भी अधिक नियंत्रण है क्योंकि विद्युत चुम्बकीय प्रणाली उपयोग में है।
SEM में, इलेक्ट्रॉन गन का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनों की किरण उत्पन्न की जाती है और यह माइक्रोस्कोप के साथ एक ऊर्ध्वाधर पथ से गुजरती है जिसे वैक्यूम में रखा जाता है। लेंस के साथ विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉन बीम को नमूने पर केंद्रित करते हैं। एक बार जब इलेक्ट्रॉन बीम नमूना सतह पर टकराता है, तो इलेक्ट्रॉन और एक्स-रे उत्सर्जित होते हैं। भौतिक छवि को स्क्रीन पर रखने के लिए इन उत्सर्जन का पता लगाया जाता है और उनका विश्लेषण किया जाता है। SEM का रेजोल्यूशन नैनोमीटर स्केल में होता है और यह बीम एनर्जी पर निर्भर करता है।
चूंकि SEM एक निर्वात में संचालित होता है और इमेजिंग प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉनों का भी उपयोग करता है, नमूना तैयार करने में विशेष प्रक्रियाओं का पालन किया जाना चाहिए।
SEM का 1935 में मैक्स नोल द्वारा किए गए अपने पहले अवलोकन के बाद से एक बहुत लंबा इतिहास है। पहला वाणिज्यिक SEM 1965 में उपलब्ध था।
एएफएम और एसईएम के बीच अंतर
1. SEM इमेजिंग के लिए एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करता है जहां AFM यांत्रिक जांच का उपयोग करके सतह को महसूस करने की विधि का उपयोग करता है।
2. AFM सतह की 3-आयामी जानकारी प्रदान कर सकता है, हालांकि SEM केवल 2-आयामी छवि देता है।
3. एएफएम में नमूने के लिए एसईएम के विपरीत कोई विशेष उपचार नहीं है जहां वैक्यूम वातावरण और इलेक्ट्रॉन बीम के कारण कई पूर्व उपचारों का पालन किया जाता है।
4. SEM AFM की तुलना में बड़े सतह क्षेत्र का विश्लेषण कर सकता है।
5. SEM AFM की तुलना में तेज़ स्कैनिंग कर सकता है।
6. हालांकि SEM का उपयोग केवल इमेजिंग के लिए किया जा सकता है, AFM का उपयोग इमेजिंग के अलावा अणुओं में हेरफेर करने के लिए भी किया जा सकता है।
7. SEM जिसे 1935 में पेश किया गया था, उसका इतिहास हाल ही में (1986 में) पेश किए गए AFM की तुलना में बहुत लंबा है।
