Convergent beam electron diffraction
अभिसारी किरण इलेक्ट्रॉन विवर्तन (सी. बी. ई. डी.) एक इलेक्ट्रॉन विवर्तन तकनीक है जहाँ इलेक्ट्रॉनों की एक अभिसारी या विचलन किरण (शंक्वाकार इलेक्ट्रॉन किरण) का उपयोग सामग्री का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। इतिहास सी. बी. ई. डी. को पहली बार 1939 में कोसेल और मोलेनस्टेड द्वारा पेश किया गया था। 1970 के दशक में फील्ड एमिशन गन (एफ. ई. जी.), स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एस. टी. ई. एम.), ऊर्जा फ़िल्टरिंग उपकरणों आदि के विकास ने छोटे जांच व्यास और बड़े अभिसरण कोणों को संभव बनाया, और इन सभी ने सी. बी. ई. डी. को और अधिक लोकप्रिय बना दिया। सत्तर के दशक में, सीबीईडी का उपयोग गुडमैन और लेहम्पफुह और बक्सटन द्वारा बिंदु समूह और अंतरिक्ष समूह समरूपता के निर्धारण के लिए किया जा रहा था, और 1985 में शुरू होने के बाद, सीबीईडी का उपयोग तनाका एट अल द्वारा किया गया था। क्रिस्टल संरचना का अध्ययन करने के लिए। अनुप्रयोग सी. बी. ई. डी. का उपयोग करके, निम्नलिखित जानकारी प्राप्त की जा सकती हैः क्रिस्टल जाली के मापदंड, नमूना मोटाई तनाव वितरण दोष जैसे कि स्टैकिंग दोष, विस्थापन, अनाज की सीमाएँ, त्रि-आयामी विकृति, जाली विस्थापन क्रिस्टल समरूपता जानकारी-सी. बी. ई. डी. डिस्क में दिखाई देने वाली समरूपताओं को देखकर, बिंदु समूह और अंतरिक्ष समूह निर्धारण किया जाता है। सी. बी. ई. डी. डिस्कों के मापदंड की स्थिति ब्रैग शिखरों की स्थिति के समान होती है और लगभग इस संबंध द्वारा दी जाती हैः जहां क्रिस्टलोग्राफिक विमानों के बीच की दूरी है, ब्रैग कोण है, एक पूर्णांक है, और जांच करने वाले इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य है। बीम अभिसरण अर्ध-कोण-सी2 छिद्र द्वारा नियंत्रित होता है। प्रोबिंग बीम कन्वर्जेंस सेमी-एंगल, मिलीरेडियन के क्रम का होता है, जो 0.1 से 1° तक होता है। छोटे अभिसरण अर्ध-कोण के लिए, सीबीईडी डिस्क एक दूसरे के साथ ओवरलैप नहीं करते हैं, जबकि बड़े अर्ध-अभिसरण कोणों के लिए, डिस्क ओवरलैप करते हैं। सी. बी. ई. डी. डिस्क का व्यास बीम अभिसरण अर्ध-कोण द्वारा दिया जाता हैः डिफोकसः प्रोबिंग बीम के क्रॉसओवर और नमूने की स्थिति के बीच की दूरी को डिफोकस दूरी कहा जाता है। नमूने को अक्ष के साथ ले जाया जा सकता है। एक डिफोकस दूरी पर, प्रत्यक्ष स्थान और पारस्परिक स्थान जानकारी दोनों ही सी. बी. ई. डी. पैटर्न में दिखाई देते हैं। संबंधित तकनीकें पारंपरिक (सी) टी. ई. एम.-सी. बी. ई. डी.: सी. टी. ई. एम.-सी. बी. ई. डी. में विभिन्न आकार के संघनक छिद्रों का उपयोग पूरे ब्रिलौइन क्षेत्र में तीव्रता वितरण प्राप्त करने के लिए किया जाता है। लार्ज एंगल (एल. ए.) सी. बी. ई. डी.: (एल. ए.) सी. बी. ई. डी. एक बड़े आपतित कोण के साथ किया जाता है, जो 1° से 10° तक होता है। एल. ए. सी. बी. ई. डी. ब्रैग कोण द्वारा निर्धारित डिस्क की तुलना में बड़े व्यास वाली गैर-अतिव्यापी डिस्क प्राप्त करना संभव बनाता है। एल. ए. सी. बी. ई. डी. के साथ कोई भी डिटेक्टर पर एक बार में एक चयनित सी. बी. ई. डी. डिस्क प्राप्त कर सकता है। एल. ए. सी. बी. ई. डी. II में, मध्यवर्ती लेंस की फोकस स्थितियों में मामूली बदलाव के साथ, चमकीले क्षेत्र के पैटर्न और गहरे क्षेत्र के पैटर्न को फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर एक दूसरे को ओवरलैप किए बिना एक साथ प्राप्त किया जा सकता है। एल. ए. सी. बी. ई. डी. का एक नुकसान यह है कि इसके लिए एक बड़े, सपाट नमूने की आवश्यकता होती है। 4डी-स्टेमः 4डी-स्टेम में एक अभिसारी जांच बीम को 2डी सरणी में एक नमूने पर रेखापुंज-स्कैन किया जाता है और सरणी की प्रत्येक स्थिति में, एक 2डी विवर्तन पैटर्न प्राप्त किया जाता है, इस प्रकार एक 4डी डेटा सेट उत्पन्न होता है। अधिग्रहण के बाद, टाइपोग्राफी जैसी विभिन्न चरण तकनीकों का उपयोग करके, कोई भी संचरण कार्य और प्रेरित चरण बदलाव को पुनर्प्राप्त कर सकता है। कुछ अनुप्रयोगों में, 4डी-स्टेम को स्टेम-सीबीईडी कहा जाता है। बीम रॉकिंग (बी. आर.)-सी. बी. ई. डी.: इस तकनीक के साथ, नमूने के ऊपर रखे गए रॉकिंग कॉइल के साथ आपतित बीम को हिला कर, एक आभासी अभिसारी बीम का उत्पादन किया जाता है। यह देखते हुए कि नमूने पर किरण का व्यास कुछ माइक्रोमीटर है, इस विधि ने उन सामग्रियों के लिए सीबीईडी को संभव बना दिया है जो मजबूत अभिसारी किरणों के लिए अतिसंवेदनशील हैं। इसके अलावा, प्रज्ज्वलित नमूना क्षेत्र का बड़ा आकार और किरण का कम घनत्व प्रवाह नमूना संदूषण को महत्वहीन बनाता है। बी. आर.-लैक्डः इस तकनीक में, नमूने के ऊपर रॉकिंग कॉइल के अलावा, प्रोजेक्टर लेंस के नीचे एक रॉकिंग कॉइल रखा जाता है, जिसका उपयोग एसटीईएम डिटेक्टर में पसंदीदा बीम लाने के लिए किया जाता है। हर बार जब आपतित किरण को हिलाया जाता है, तो दूसरी कुंडल को एक साथ चलाया जाता है ताकि किरण हमेशा एसटीईएम डिटेक्टर पर गिर जाए। सिग्नल प्रोसेसिंग और बी. आर.-सी. बी. ई. डी.: बी. आर.-सी. बी. ई. डी. में कंट्रास्ट बढ़ाने के लिए, एक बैंड-पास फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है जो सी. बी. ई. डी. पैटर्न में एक निश्चित आवृत्ति बैंड को फ़िल्टर करता है। इन दोनों तकनीकों के संयोजन से पैटर्न में दिखाई देने वाली समरूपता अधिक स्पष्ट हो जाती है। सी. बी.-एल. ई. ई. डी. (लो एनर्जी इलेक्ट्रॉन डिफ्रैक्शन): रॉकिंग वक्रों का एक अभिसारी जांच का उपयोग करके एक ही ऊर्जा पर विश्लेषण किया जाता है। इस विधि के लाभ हैंः सी. बी. एल. ई. ई. डी. डिस्क में एल. ई. ई. डी. विवर्तन स्थानों का मानचित्रण, विवर्तन पैटर्न नमूने के एक स्थानीय क्षेत्र से उत्पन्न होते हैं जो स्थानीय संरचनात्मक जानकारी के निष्कर्षण, सतहों से मानचित्रण, छोटे परमाणु विस्थापन की संवेदनशीलता में वृद्धि आदि को सक्षम बनाता है। टाइकोग्राफी निकास इलेक्ट्रॉन तरंग के चरण को पुनर्प्राप्त करने के लिए एक तकनीक है। पुनर्निर्माण एक पुनरावृत्ति चरण पुनर्प्राप्ति एल्गोरिथ्म को लागू करके किया जाता है जो चरण और आयाम दोनों जानकारी के साथ एक वास्तविक-अंतरिक्ष छवि देता है। इलेक्ट्रॉन पिटिचोग्राफी का उपयोग करके, 2018 में, 0.39 Å के परमाणु संकल्प के साथ एम. ओ. एस. 2 की छवियों को जियांग एट अल द्वारा रिपोर्ट किया गया था। जिसने उच्चतम रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोप के लिए नया विश्व रिकॉर्ड बनाया। माइक्रोडाइफ्रैक्शन, नैनोडिफ्रैक्शनः साहित्य में, इलेक्ट्रॉन डिफ्रैक्शन पैटर्न को संदर्भित करने के लिए कई शब्दों का उपयोग किया जाता है जो एक अभिसारी किरण के साथ प्राप्त किए जाते हैं। ऐसे शब्द हैं सी. बी. ई. डी., माइक्रोडाइफ्रैक्शन, नैनोडिफ्रैक्शन आदि। जब सीबीईडी तकनीक का उपयोग पारंपरिक विवर्तन जानकारी जैसे जाली संरचना और बहुत छोटे क्षेत्रों से अंतर समतल दूरी के अधिग्रहण के लिए किया जाता है, तो माइक्रोडाइफ्रैक्शन शब्द का उपयोग किया जाता है। दूसरी ओर, नैनोडिफ्रैक्शन शब्द का उपयोग तब किया जाता है जब बहुत छोटे प्रोब (<1 एनएम या व्यास में कम) का उपयोग किया जाता है। सी. बी. ई. डी. के लाभ और नुकसान चूंकि जांच अभिसारी किरण का व्यास एक समानांतर किरण के मामले में छोटा होता है, इसलिए सी. बी. ई. डी. पैटर्न में अधिकांश जानकारी बहुत छोटे क्षेत्रों से प्राप्त की जाती है, जिन तक अन्य तरीके नहीं पहुंच सकते हैं। उदाहरण के लिए, चयनित क्षेत्र इलेक्ट्रॉन विवर्तन (एसएईडी) में, जहां एक समानांतर बीम रोशनी का उपयोग किया जाता है, सबसे छोटा क्षेत्र जिसे चुना जा सकता है वह 100 केवी पर 0.5 माइक्रोन मीटर है, जबकि सीबीईडी में, 100 एनएम से छोटे क्षेत्रों में जाना संभव है। इसके अलावा, सी. बी. ई. डी. पैटर्न से प्राप्त जानकारी की मात्रा एस. ए. ई. डी. पैटर्न से प्राप्त जानकारी से अधिक होती है। फिर भी, सी. बी. ई. डी. के अपने नुकसान भी हैं। केंद्रित जांच संदूषण उत्पन्न कर सकती है, जो स्थानीय तनाव का कारण बन सकती है। लेकिन यह अतीत में एक समस्या थी, और अब, उच्च निर्वात स्थितियों के साथ, किसी को मिनटों से घंटों में नमूने के एक साफ क्षेत्र की जांच करने में सक्षम होना चाहिए। एक अन्य नुकसान यह है कि अभिसारी किरण नमूने के चुने हुए क्षेत्र को गर्म या क्षतिग्रस्त कर सकती है। 1939 से, सी. बी. ई. डी. का उपयोग मुख्य रूप से मोटी सामग्री का अध्ययन करने के लिए किया जाता रहा है। 2डी क्रिस्टल पर सी. बी. ई. डी. हाल ही में, सी. बी. ई. डी. को ग्राफीन और अन्य 2डी मोनोलेयर क्रिस्टल और वैन डेर वाल्स संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए लागू किया गया था। 2डी क्रिस्टल के लिए, सीबीईडी पैटर्न के विश्लेषण को सरल बनाया गया है, क्योंकि सीबीईडी डिस्क में तीव्रता वितरण सीधे क्रिस्टल में परमाणु व्यवस्था से संबंधित है। एक नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन पर विकृतियों को पुनर्प्राप्त किया गया है, एक द्विस्तरीय क्रिस्टल की इंटरलेयर दूरी का पुनर्निर्माण किया गया है, और इसी तरह, सीबीईडी का उपयोग करके। संदर्भ संघनित पदार्थ भौतिकी क्रिस्टलोग्राफी विवर्तन में मापन प्रयोगशाला तकनीकें