Convergent beam electron diffraction
ஒருங்கிணைந்த கற்றை எலக்ட்ரான் விலகல் (சிபிஇடி) என்பது ஒரு எலக்ட்ரான் விலகல் நுட்பமாகும், இதில் எலக்ட்ரான்களின் ஒருங்கிணைந்த அல்லது வேறுபட்ட கற்றை (கூம்பு எலக்ட்ரான் கற்றை) பொருட்களை ஆய்வு செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது. சிபிஇடி முதன்முதலில் 1939 ஆம் ஆண்டில் கோஸல் மற்றும் மோல்லன்ஸ்டெட் ஆகியோரால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. 1970 களில் ஃபீல்ட் எமிஷன் கன் (FEG), ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (STEM), ஆற்றல் வடிகட்டுதல் சாதனங்கள் மற்றும் பலவற்றின் வளர்ச்சி, சிறிய ஆய்வு விட்டம் மற்றும் பெரிய ஒருங்கிணைப்பு கோணங்களை சாத்தியமாக்கியது, இவை அனைத்தும் CBED ஐ மிகவும் பிரபலமாக்கியது. எழுபதுகளில், குட்மேன் மற்றும் லெம்ப்ஃபு மற்றும் பக்ஸ்டன் ஆகியோரால் புள்ளி குழு மற்றும் விண்வெளி குழு சமச்சீர்மைகளை தீர்மானிக்க சிபிஇடி பயன்படுத்தப்பட்டது, மேலும் 1985 ஆம் ஆண்டு தொடங்கி, சிபிஇடி தனகா மற்றும் பலர் பயன்படுத்தினர். படிகங்களின் கட்டமைப்பைப் படிப்பதற்காக. பயன்பாடுகள் சி. பி. இ. டி. யைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், பின்வரும் தகவல்களைப் பெறலாம்ஃ படிக லட்டிஸின் அளவுருக்கள், அடுக்குதல் பிழைகள், இடப்பெயர்வுகள், கிரெய்ன் எல்லைகள், முப்பரிமாண சிதைவுகள், லட்டிஸ் இடப்பெயர்வுகள் படிக சமச்சீர் தகவல் போன்ற மாதிரி தடிமன் திரிபு விநியோக குறைபாடுகள்-சி. பி. இ. டி வட்டுகளில் தோன்றும் சமச்சீர்மைகளைப் பார்ப்பதன் மூலம், புள்ளி குழு மற்றும் விண்வெளி குழு நிர்ணயம் ஆகியவை செய்யப்படுகின்றன. சி. பி. இ. டி வட்டுகளின் அளவுருக்கள் நிலைகள் பிராக் சிகரங்களின் நிலைகளைப் போலவே உள்ளன, மேலும் அவை தோராயமாக இந்த உறவின் மூலம் வழங்கப்படுகின்றனஃ படிகவியல் தளங்களுக்கு இடையிலான தூரம் எங்கே, பிராக் கோணம், ஒரு முழு எண் மற்றும் ஆராயும் எலக்ட்ரான்களின் அலைநீளம். பீம் ஒருங்கிணைப்பு அரை கோணம்-சி 2 துளை மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. புரோப்பிங் பீம் ஒருங்கிணைப்பு அரை-கோணம், மில்லிரேடியன்களின் வரிசையில் உள்ளது, இது 0.1 டிகிரி முதல் 1 டிகிரி வரை இருக்கும். சிறிய ஒருங்கிணைப்பு அரை-கோணத்திற்கு, சிபிஇடி வட்டுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைவதில்லை, அதேசமயம் பெரிய அரை-ஒருங்கிணைப்பு கோணங்களுக்கு, வட்டுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைகின்றன. ஒரு சிபிஇடி வட்டின் விட்டம் பீம் ஒருங்கிணைப்பு அரை கோணத்தால் வழங்கப்படுகிறதுஃ டிஃபோகஸ்ஃ ப்ரோபிங் பீமின் குறுக்குவெட்டிற்கும் மாதிரியின் நிலைக்கும் இடையிலான தூரம் டிஃபோகஸ் தூரம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. மாதிரியை அச்சில் நகர்த்தலாம். ஒரு டிஃபோகஸ் தூரத்தில், நேரடி இடம் மற்றும் பரஸ்பர விண்வெளி தகவல்கள் இரண்டும் சிபிஇடி வடிவத்தில் காணப்படுகின்றன. தொடர்புடைய நுட்பங்கள் வழக்கமான (சி) TEM-CBED: CTM-CBED இல் வெவ்வேறு வடிவ கண்டன்சர் துளைகள் முழு ப்ரில்லோயின் மண்டலத்திலும் தீவிர விநியோகத்தைப் பெற பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பெரிய கோணம் (எல்ஏ) சிபிஇடிஃ (எல்ஏ) சிபிஇடி ஒரு பெரிய சம்பவ கோணத்துடன் செய்யப்படுகிறது, இது 1 டிகிரி முதல் 10 டிகிரி வரை இருக்கும். பிராக் கோணத்தால் நிர்ணயிக்கப்பட்டதை விட பெரிய விட்டம் கொண்ட ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்படாத வட்டுகளைப் பெற எல். ஏ. சி. பி. இ. டி சாத்தியமாக்குகிறது. லேக்பெட் மூலம் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒரு சிபிஇடி டிஸ்க்கை ஒரு நேரத்தில் டிடெக்டரில் பெறலாம். லேக்பெட் II இல், இடைநிலை லென்ஸின் கவனம் செலுத்தும் நிலைமைகளில் ஒரு சிறிய மாற்றத்துடன், ஒளிரும் திரையில் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்படாமல், பிரகாசமான புல வடிவங்கள் மற்றும் இருண்ட புல வடிவங்களை ஒரே நேரத்தில் பெறலாம். எல். ஏ. சி. பி. இ. டி. யின் ஒரு குறைபாடு என்னவென்றால், அதற்கு ஒரு பெரிய, தட்டையான மாதிரி தேவைப்படுகிறது. 4டி-ஸ்டெம்ஃ 4டி-ஸ்டெமில் ஒரு ஒருங்கிணைந்த ஆய்வுக் கற்றை 2டி வரிசையில் ஒரு மாதிரியில் ராஸ்டர்-ஸ்கேன் செய்யப்படுகிறது மற்றும் வரிசையின் ஒவ்வொரு நிலையிலும், 2டி விலகல் முறை பெறப்படுகிறது, இதனால் 4டி தரவு தொகுப்பை உருவாக்குகிறது. கையகப்படுத்திய பிறகு, பைக்கோகிராஃபி போன்ற பல்வேறு கட்ட நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஒருவர் பரிமாற்ற செயல்பாடு மற்றும் தூண்டப்பட்ட கட்ட மாற்றத்தை மீட்டெடுக்க முடியும். சில பயன்பாடுகளில், 4D-STEM என்பது STEM-CBED என்று அழைக்கப்படுகிறது. பீம் ராக்கிங் (பிஆர்)-சிபிஇடிஃ இந்த நுட்பத்தின் மூலம், சம்பவக் கற்றை மாதிரியின் மேலே வைக்கப்பட்டுள்ள ராக்கிங் சுருள் மூலம் ராக்கிங் செய்வதன் மூலம், ஒரு மெய்நிகர் ஒருங்கிணைந்த கற்றை உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. மாதிரியில் உள்ள பீமின் விட்டம் ஒரு சில மைக்ரோமீட்டர்கள் என்பதால், இந்த முறை வலுவான ஒருங்கிணைந்த பீம்களுக்கு எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடிய பொருட்களுக்கு சிபிஇடி சாத்தியமாக்கியுள்ளது. மேலும், ஒளிரும் மாதிரி பகுதியின் பெரிய அளவு மற்றும் கற்றை குறைந்த அடர்த்தி மின்னோட்டம் மாதிரி மாசுபாட்டை முக்கியமற்றதாக ஆக்குகிறது. பிஆர்-லேக்பெட்ஃ இந்த நுட்பத்தில், மாதிரியின் மேலே உள்ள ராக்கிங் சுருளைத் தவிர, ப்ரொஜெக்டர் லென்ஸின் கீழ் ஒரு ராக்கிங் சுருள் வைக்கப்படுகிறது, இது STEM டிடெக்டருக்கு விருப்பமான கற்றை கொண்டு வர பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒவ்வொரு முறையும் சம்பவக் கற்றை அசைக்கப்படும்போது, இரண்டாவது சுருள் ஒரே நேரத்தில் இயக்கப்படுகிறது, இதனால் கற்றை எப்போதும் STEM டிடெக்டரில் விழும். சிக்னல் செயலாக்கம் மற்றும் பிஆர்-சிபிஇடிஃ பிஆர்-சிபிஇடியில் மாறுபாட்டை மேம்படுத்துவதற்காக, சிபிஇடி வடிவத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் பட்டையை வடிகட்டும் பேண்ட்-பாஸ் வடிப்பானைப் பயன்படுத்தலாம். இந்த இரண்டு நுட்பங்களின் கலவையும் வடிவங்களில் தோன்றும் சமச்சீர்மைகளை மிகவும் தெளிவுபடுத்துகிறது. சிபி-லீட் (குறைந்த ஆற்றல் எலக்ட்ரான் விலகல்): ராக்கிங் வளைவுகள் ஒரு ஒருங்கிணைந்த ஆய்வைப் பயன்படுத்தி ஒரே ஆற்றலில் பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகின்றன. இந்த முறையின் நன்மைகள் பின்வருமாறுஃ LEED விலகல் புள்ளிகளை CBLEED வட்டுகளில் வரைபடமாக்குதல், விலகல் வடிவங்கள் மாதிரியின் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட பகுதியிலிருந்து உருவாகின்றன, இது உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட கட்டமைப்பு தகவல்களைப் பிரித்தெடுக்க உதவுகிறது, மேற்பரப்புகளிலிருந்து வரைபடமாக்குதல், சிறிய அணு இடப்பெயர்வுகளின் உணர்திறன் மேம்பாடு போன்றவை. பைக்கோகிராஃபி என்பது வெளியேறும் எலக்ட்ரான் அலையின் கட்டத்தை மீட்டெடுப்பதற்கான ஒரு நுட்பமாகும். மறுசீரமைப்பு ஒரு மறு செய்கை கட்ட மீட்டெடுப்பு வழிமுறையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் செய்யப்படுகிறது, இது கட்டம் மற்றும் வீச்சுத் தகவல்களுடன் ஒரு உண்மையான-விண்வெளி படத்தைத் தருகிறது. எலக்ட்ரான் பைக்கோகிராஃபியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், 2018 ஆம் ஆண்டில், அணுத் தெளிவுத்திறனுடன் எம்ஓஎஸ் 2 இன் படங்கள் 0.39 ஆல் ஜியாங் மற்றும் பலர் தெரிவித்தனர். இது மிக உயர்ந்த தெளிவுத்திறன் கொண்ட நுண்ணோக்கிக்கான புதிய உலக சாதனையை படைத்தது. நுண் விலகல், நானோ விலகல்ஃ இலக்கியத்தில், ஒரு ஒருங்கிணைந்த கற்றை மூலம் பெறப்படும் எலக்ட்ரான் விலகல் வடிவங்களைக் குறிக்க பல சொற்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அத்தகைய சொற்கள் சிபிஇடி, மைக்ரோடிஃப்ராக்ஷன், நானோடிஃப்ராக்ஷன் போன்றவை. மிகவும் சிறிய பகுதிகளிலிருந்து லட்டிஸ் அமைப்பு மற்றும் இடைநிலை இடைவெளி போன்ற வழக்கமான விலகல் தகவல்களைப் பெறுவதற்கு சிபிஇடி நுட்பம் பயன்படுத்தப்படும்போது, மைக்ரோடிஃப்ராக்ஷன் என்ற சொல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மறுபுறம், நானோ விவரக்குறிப்பு என்ற சொல் மிகச் சிறிய ஆய்வுகள் (<1 நானோமீட்டர் அல்லது அதற்கும் குறைவான விட்டம்) பயன்படுத்தப்படும் போது பயன்படுத்தப்படுகிறது. சி. பி. இ. டி. யின் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் ஒரு இணையான கற்றை விட ஆய்வு ஒருங்கிணைந்த கற்றை விட்டம் சிறியதாக இருப்பதால், சி. பி. இ. டி வடிவத்தில் உள்ள பெரும்பாலான தகவல்கள் மிகச் சிறிய பகுதிகளிலிருந்து பெறப்படுகின்றன, அவை மற்ற முறைகளால் அடைய முடியாது. எடுத்துக்காட்டாக, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதி எலக்ட்ரான் சிதைவு (SAED) இல், ஒரு இணையான கற்றை வெளிச்சம் பயன்படுத்தப்படும் இடத்தில், தேர்ந்தெடுக்கக்கூடிய மிகச்சிறிய பகுதி 100 kV இல் 0.5 மைக்ரோ மீட்டர் ஆகும், அதேசமயம் CBED இல், 100 nm க்கும் குறைவான பகுதிகளுக்கு செல்ல முடியும். மேலும், ஒரு சி. பி. இ. டி வடிவத்திலிருந்து பெறப்படும் தகவல்களின் அளவு ஒரு எஸ். ஏ. இ. டி வடிவத்திலிருந்து பெறப்படும் தகவல்களை விட அதிகமாக உள்ளது. ஆயினும்கூட, சிபிஇடி அதன் குறைபாடுகளையும் கொண்டுள்ளது. கவனம் செலுத்தப்பட்ட ஆய்வு மாசுபாட்டை உருவாக்கலாம், இது உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட அழுத்தங்களை ஏற்படுத்தும். ஆனால் இது கடந்த காலத்தில் ஒரு பிரச்சினையாக இருந்தது, இப்போது, அதிக வெற்றிட நிலைமைகளுடன், மாதிரியின் சுத்தமான பகுதியை நிமிடங்கள் முதல் மணிநேரங்களில் ஆராய முடியும். மற்றொரு குறைபாடு என்னவென்றால், ஒருங்கிணைந்த கற்றை மாதிரியின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதியை வெப்பப்படுத்தலாம் அல்லது சேதப்படுத்தலாம். 1939 முதல், சிபிஇடி முக்கியமாக தடிமனான பொருட்களை ஆய்வு செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது. சமீபத்தில், கிராஃபீன் மற்றும் பிற 2டி மோனோலேயர் படிகங்கள் மற்றும் வான் டெர் வால்ஸ் கட்டமைப்புகளை ஆய்வு செய்ய சிபிஇடி பயன்படுத்தப்பட்டது. 2டி படிகங்களைப் பொறுத்தவரை, சிபிஇடி வடிவங்களின் பகுப்பாய்வு எளிமைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் சிபிஇடி வட்டில் உள்ள தீவிரம் விநியோகம் படிகத்தில் உள்ள அணு ஏற்பாட்டுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. நானோமீட்டர் தெளிவுத்திறனில் உள்ள சிதைவுகள் மீட்டெடுக்கப்பட்டுள்ளன, இரு அடுக்கு படிகத்தின் இடை அடுக்கு தூரம் மறுகட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் பல, சிபிஇடி பயன்படுத்தி. குறிப்புகள் அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் அளவீட்டு ஆய்வக நுட்பங்கள் படிகவியல் விலகல்