Convergent beam electron diffraction
કન્વર્જન્ટ બીમ ઇલેક્ટ્રોન વિવર્તન (સીબીઈડી) એ એક ઇલેક્ટ્રોન વિવર્તન તકનીક છે જ્યાં સામગ્રીનો અભ્યાસ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોનના કન્વર્જન્ટ અથવા ડાયવર્જન્ટ બીમ (શંકુ ઇલેક્ટ્રોન બીમ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સીબીઈડીનો ઇતિહાસ સૌપ્રથમ 1939માં કોસેલ અને મોલેનસ્ટેડ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. 1970ના દાયકામાં ફિલ્ડ એમિશન ગન (FEG), સ્કેનીંગ ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (STEM), ઊર્જા ગાળણ ઉપકરણો વગેરેના વિકાસથી નાના તપાસ વ્યાસ અને મોટા અભિસરણ ખૂણાઓ શક્ય બન્યા અને આ બધાએ CBEDને વધુ લોકપ્રિય બનાવ્યું. સિત્તેરના દાયકામાં, ગુડમેન અને લેહમ્પફુહ અને બક્સટન દ્વારા બિંદુ જૂથ અને અવકાશ જૂથ સમપ્રમાણતાના નિર્ધારણ માટે સી. બી. ઈ. ડી. નો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો, અને 1985 થી શરૂ કરીને, સી. બી. ઈ. ડી. નો ઉપયોગ તનાકા એટ અલ દ્વારા કરવામાં આવતો હતો. સ્ફટિકોની રચનાના અભ્યાસ માટે. સીબીઈડીનો ઉપયોગ કરીને, નીચેની માહિતી મેળવી શકાય છેઃ સ્ફટિક જાળીના પરિમાણો, નમૂનાની જાડાઈ તાણ વિતરણ ખામીઓ જેમ કે સ્ટેકિંગ ફોલ્ટ, ડિસ્લોકેશન, ગ્રેઇન બાઉન્ડ્રી, ત્રિ-પરિમાણીય વિકૃતિઓ, જાળી વિસ્થાપન સ્ફટિક સમપ્રમાણતા માહિતી-સીબીઈડી ડિસ્કમાં દેખાતી સમપ્રમાણતાઓને જોઈને, બિંદુ જૂથ અને અવકાશ જૂથ નિર્ધારણ કરવામાં આવે છે. સી. બી. ઈ. ડી. ડિસ્કની પરિમાણોની સ્થિતિઓ બ્રેગ શિખરોની સ્થિતિ જેવી જ હોય છે અને લગભગ સંબંધ દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ સ્ફટિકીય સમતલ વચ્ચેનું અંતર ક્યાં છે, તે બ્રેગ કોણ છે, તે એક પૂર્ણાંક છે, અને તે પ્રોબિંગ ઇલેક્ટ્રોનની તરંગલંબાઇ છે. બીમ કન્વર્જન્સ અર્ધ-કોણ-C2 છિદ્ર દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. પ્રોબિંગ બીમ કન્વર્જન્સ અર્ધ-કોણ, મિલિરાડિયન્સના ક્રમમાં છે, જે 0.1 થી 1 ડિગ્રી સુધીની છે. નાના કન્વર્જન્સ અર્ધ-ખૂણા માટે, સીબીઈડી ડિસ્ક એકબીજા સાથે ઓવરલેપ થતી નથી, જ્યારે મોટા અર્ધ-કન્વર્જન્સ ખૂણા માટે, ડિસ્ક ઓવરલેપ થાય છે. સીબીઈડી ડિસ્કનો વ્યાસ બીમ કન્વર્જન્સ અર્ધ-કોણ દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ ડિફોકસઃ પ્રોબિંગ બીમના ક્રોસઓવર અને નમૂનાની સ્થિતિ વચ્ચેનું અંતર ડિફોકસ અંતર કહેવાય છે. નમૂનાને અક્ષ સાથે ખસેડી શકાય છે. ડિફોકસ અંતર પર, સીધી જગ્યા અને પારસ્પરિક જગ્યા માહિતી બંને સીબીઈડી પેટર્નમાં દેખાય છે. સંબંધિત તકનીકો પરંપરાગત (સી) TEM-CBED: CTM-CBED માં સમગ્ર બ્રિલોઇન ઝોનમાં તીવ્રતા વિતરણ મેળવવા માટે વિવિધ આકારના કન્ડેન્સર છિદ્રોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. લાર્જ એન્ગલ (એલ. એ.) સી. બી. ઈ. ડી.: (એલ. એ.) સી. બી. ઈ. ડી. મોટા ઇન્સિડેન્ટ એન્ગલ સાથે કરવામાં આવે છે, જે 1 થી 10 સુધી હોય છે. એલ. એ. સી. બી. ઈ. ડી. બ્રેગ ખૂણા દ્વારા નિર્ધારિત કરતા મોટા વ્યાસવાળી બિન-ઓવરલેપિંગ ડિસ્ક મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે. એલ. એ. સી. બી. ઈ. ડી. સાથે હું ડિટેક્ટર પર એક સમયે એક પસંદ કરેલી સીબીઈડી ડિસ્ક મેળવી શકું છું. એલ. એ. સી. બી. ઈ. ડી. II માં, મધ્યવર્તી લેન્સની કેન્દ્રિત સ્થિતિમાં થોડો ફેરફાર સાથે, તેજસ્વી ક્ષેત્રની પેટર્ન અને શ્યામ ક્ષેત્રની પેટર્ન ફ્લોરોસન્ટ સ્ક્રીન પર એકબીજાને ઓવરલેપ કર્યા વિના એક સાથે મેળવી શકાય છે. એલ. એ. સી. બી. ઈ. ડી. નો ગેરલાભ એ છે કે તેને મોટા, સપાટ નમૂનાની જરૂર છે. 4D-STEM: 4D-STEMમાં કન્વર્જન્ટ પ્રોબિંગ બીમને 2D એરેમાં નમૂના પર રાસ્ટર-સ્કેન કરવામાં આવે છે અને એરેની દરેક સ્થિતિમાં, 2D વિવર્તન પેટર્ન મેળવવામાં આવે છે, આમ 4D ડેટા સેટ ઉત્પન્ન થાય છે. સંપાદન પછી, પાયોકોગ્રાફી જેવી વિવિધ તબક્કાની તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, વ્યક્તિ પ્રસારણ કાર્ય અને પ્રેરિત તબક્કાની પાળીને પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકે છે. કેટલીક એપ્લિકેશનોમાં, 4D-STEMને STEM-CBED કહેવામાં આવે છે. બીમ રોકિંગ (બી. આર.)-સી. બી. ઈ. ડી.: આ તકનીક સાથે, નમૂનાની ઉપર મૂકવામાં આવેલી રોકિંગ કોઇલ સાથે ઇન્સિડેન્ટ બીમને રોકિંગ કરીને, વર્ચ્યુઅલ કન્વર્જન્ટ બીમ ઉત્પન્ન થાય છે. નમૂના પર બીમનો વ્યાસ થોડા માઇક્રોમીટર છે તે જોતાં, આ પદ્ધતિએ મજબૂત કન્વર્જન્ટ બીમ માટે સંવેદનશીલ હોય તેવી સામગ્રી માટે સીબીઇડીને શક્ય બનાવ્યું છે. વધુમાં, પ્રકાશિત નમૂના ક્ષેત્રનું મોટું કદ અને બીમનો નીચો ઘનતા પ્રવાહ નમૂનાના દૂષણને નજીવી બનાવે છે. બીઆર-લેક્ડઃ આ તકનીકમાં, નમૂનાની ઉપર રોકિંગ કોઇલ ઉપરાંત, પ્રોજેક્ટર લેન્સની નીચે રોકિંગ કોઇલ મૂકવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ સ્ટેમ ડિટેક્ટરમાં પસંદગીના બીમને લાવવા માટે થાય છે. દર વખતે જ્યારે ઇન્સિડેન્ટ બીમ હલાવવામાં આવે છે, ત્યારે બીજી કોઇલ એક સાથે ચલાવવામાં આવે છે જેથી બીમ હંમેશા STEM ડિટેક્ટર પર પડે. સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ અને બી. આર.-સી. બી. ઈ. ડી.: બી. આર.-સી. બી. ઈ. ડી. માં વિરોધાભાસ વધારવા માટે, બેન્ડ-પાસ ફિલ્ટરનો ઉપયોગ કરી શકાય છે જે સી. બી. ઈ. ડી. પેટર્નમાં ચોક્કસ આવર્તન બેન્ડને ફિલ્ટર કરે છે. આ બે તકનીકોનું સંયોજન પેટર્નમાં દેખાતી સમપ્રમાણતાને વધુ સ્પષ્ટ બનાવે છે. સી. બી.-એલ. ઈ. ઈ. ડી. (લો એનર્જી ઇલેક્ટ્રોન ડિફ્રેક્શન): રોકિંગ કર્વનું એક જ ઉર્જા પર કન્વર્જન્ટ પ્રોબનો ઉપયોગ કરીને વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિના ફાયદાઓ છેઃ LEED વિવર્તન સ્થળોનું CBLEED ડિસ્કમાં મેપિંગ, વિવર્તન પેટર્ન નમૂનાના સ્થાનિક વિસ્તારમાંથી ઉદ્દભવે છે જે સ્થાનિક માળખાકીય માહિતીને બહાર કાઢવા, સપાટીઓમાંથી મેપિંગ, નાના અણુ વિસ્થાપનની સંવેદનશીલતા વધારવા વગેરેને સક્ષમ બનાવે છે. ટાઈકોગ્રાફી એ બહાર નીકળતા ઇલેક્ટ્રોન તરંગના તબક્કાને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની એક તકનીક છે. પુનરાવર્તિત તબક્કા પુનઃપ્રાપ્તિ અલ્ગોરિધમ લાગુ કરીને પુનર્નિર્માણ કરવામાં આવે છે જે તબક્કા અને કંપનવિસ્તાર બંનેની માહિતી સાથે વાસ્તવિક-જગ્યા છબી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોન પિટિચોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને, 2018 માં, જિઆંગ એટ અલ દ્વારા 0.39 Å ના અણુ રીઝોલ્યુશન સાથે એમ. ઓ. એસ. 2 ની છબીઓ નોંધવામાં આવી હતી. જેણે ઉચ્ચતમ રીઝોલ્યુશન માઇક્રોસ્કોપ માટે નવો વિશ્વ વિક્રમ સ્થાપિત કર્યો. માઇક્રોડિફ્રેક્શન, નેનોડિફ્રેક્શનઃ સાહિત્યમાં, ઇલેક્ટ્રોન ડિફ્રક્શન પેટર્નનો સંદર્ભ આપવા માટે ઘણા શબ્દોનો ઉપયોગ થાય છે જે કન્વર્જન્ટ બીમ સાથે હસ્તગત કરવામાં આવે છે. આવા શબ્દો સીબીઈડી, માઇક્રોડિફ્રેક્શન, નેનોડિફ્રેક્શન વગેરે છે. જ્યારે સીબીઈડી તકનીકનો ઉપયોગ જાળીની રચના અને ખૂબ જ નાના વિસ્તારોમાંથી ઇન્ટરપ્લેનર અંતર જેવી પરંપરાગત વિવર્તન માહિતીના સંપાદન માટે થાય છે, ત્યારે માઇક્રોડિફ્રેક્શન શબ્દનો ઉપયોગ થાય છે. બીજી બાજુ, નેનોડિફ્રેક્શન શબ્દનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે ખૂબ જ નાના પ્રોબ્સ (<1 એનએમ અથવા તેનાથી ઓછા વ્યાસ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સીબીઈડીના ફાયદા અને ગેરફાયદા પ્રોબિંગ કન્વર્જન્ટ બીમનો વ્યાસ સમાંતર બીમના કિસ્સામાં નાનો હોવાથી, સીબીઈડી પેટર્નમાં મોટાભાગની માહિતી ખૂબ જ નાના પ્રદેશોમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જે અન્ય પદ્ધતિઓ સુધી પહોંચી શકતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, સિલેક્ટેડ એરિયા ઇલેક્ટ્રોન ડિફ્રેક્શન (SAED) માં, જ્યાં સમાંતર બીમ ઇલ્યુમિનેશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યાં 100 kV પર પસંદ કરી શકાય તેવું સૌથી નાનું ક્ષેત્ર 0.5 માઇક્રોન મીટર છે, જ્યારે CBED માં, 100 nm કરતા નાના વિસ્તારોમાં જવું શક્ય છે. ઉપરાંત, સી. બી. ઈ. ડી. પેટર્નમાંથી મેળવવામાં આવતી માહિતીની માત્રા એ. ઈ. ડી. પેટર્ન કરતાં મોટી હોય છે. તેમ છતાં, સીબીઇડીના તેના ગેરફાયદા પણ છે. કેન્દ્રિત તપાસ દૂષિતતા પેદા કરી શકે છે, જે સ્થાનિક તણાવનું કારણ બની શકે છે. પરંતુ ભૂતકાળમાં આ એક સમસ્યા હતી, અને હવે, ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશની પરિસ્થિતિઓ સાથે, વ્યક્તિ મિનિટોથી કલાકોમાં નમૂનાના સ્વચ્છ પ્રદેશની તપાસ કરી શકશે. બીજો ગેરલાભ એ છે કે કન્વર્જન્ટ બીમ નમૂનાના પસંદ કરેલા પ્રદેશને ગરમ અથવા નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. 1939 થી, સીબીઈડીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ગાઢ સામગ્રીનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવે છે. 2D સ્ફટિકો પર CBED તાજેતરમાં, ગ્રેફીન અને અન્ય 2D મોનોલેયર સ્ફટિકો અને વેન ડેર વાલ્સ માળખાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે CBED લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. 2D સ્ફટિકો માટે, CBED પેટર્નનું વિશ્લેષણ સરળ કરવામાં આવે છે, કારણ કે CBED ડિસ્કમાં તીવ્રતાનું વિતરણ સ્ફટિકમાં અણુ વ્યવસ્થા સાથે સીધું સંબંધિત છે. નેનોમીટર રિઝોલ્યુશન પર વિકૃતિઓ પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં આવી છે, દ્વિસ્તરીય સ્ફટિકના આંતરસ્તર અંતરનું પુનઃનિર્માણ કરવામાં આવ્યું છે, અને તેથી વધુ, સીબીઇડીનો ઉપયોગ કરીને. સંદર્ભો કન્ડેન્સ્ડ દ્રવ્ય ભૌતિકશાસ્ત્રમાં માપન પ્રયોગશાળા તકનીકો ક્રિસ્ટલોગ્રાફી વિવર્તન