Environmental scanning electron microscope
சுற்றுச்சூழல் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (ESEM) என்பது ஒரு ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (SEM) ஆகும், இது மாதிரி அறையில் ஒரு வாயு சூழலை அனுமதிப்பதன் மூலம் ஈரமான, இணைக்கப்படாத அல்லது இரண்டுமே மாதிரிகளின் எலக்ட்ரான் மைக்ரோகிராஃப்களை சேகரிக்கும் விருப்பத்தை அனுமதிக்கிறது. மாற்றியமைக்கப்பட்ட SEM களில் உள் அறைகளில் ஈரமான மாதிரிகளைப் பார்ப்பதில் முந்தைய வெற்றிகள் இருந்தபோதிலும், ESEM அதன் சிறப்பு எலக்ட்ரான் டிடெக்டர்கள் (நிலையான எவர்ஹார்ட்-தோர்ன்லி டிடெக்டரைக் காட்டிலும்) மற்றும் அதன் வேறுபட்ட உந்தி அமைப்புகளுடன், எலக்ட்ரான் கற்றை மாற்ற அனுமதிக்கிறது துப்பாக்கி பகுதியில் உள்ள அதிக வெற்றிடத்திலிருந்து அதன் மாதிரி அறையில் அடையக்கூடிய உயர் அழுத்தத்திற்கு, மாதிரிகளை அவற்றின் இயற்கையான நிலையில் இமேஜிங் செய்யும் நோக்கத்திற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு முழுமையான மற்றும் தனித்துவமான கருவியாக இது அமைகிறது. நியூ சவுத் வேல்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் பணிபுரிந்தபோது இந்த கருவியை முதலில் ஜெரசிமோஸ் டானிலாடோஸ் வடிவமைத்தார். மன்ஃப்ரெட் வான் ஆர்டெனிலிருந்து தொடங்கி, எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிகளின் வழக்கமான மற்றும் ஸ்கேனிங் பரிமாற்ற வகைகளுடன் இணைந்து, நீர் அல்லது வளிமண்டல வாயுவுடன் "சுற்றுச்சூழல்" உயிரணுக்களுக்குள் உள்ள மாதிரிகளை ஆய்வு செய்வதற்கான ஆரம்ப முயற்சிகள் பதிவாகியுள்ளன. இருப்பினும், ஒரு SEM இல் உள்ள ஈரமான மாதிரிகளின் முதல் படங்கள் 1970 ஆம் ஆண்டில் லேனால் தெரிவிக்கப்பட்டன, அவர் மாதிரி மேற்பரப்பில் கண்காணிப்பு புள்ளியின் மீது ஒரு நுண்ணிய நீராவி ஜெட்டை செலுத்தியபோது; வாயு கருவியில் எந்த மாற்றமும் இல்லாமல் மாதிரி அறையின் வெற்றிடத்திற்குள் பரவியது. மேலும், ஷா மற்றும் பெக்கெட் ஆகியோர் 1977 மற்றும் 1979 ஆம் ஆண்டுகளில் சமிக்ஞையைக் கண்டறிவதற்கு உறிஞ்சப்பட்ட மாதிரி மின்னோட்ட முறையைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கும் பொருட்டு தாவரவியல் மாதிரிகளை கடத்தும் வகையில் பராமரிக்க வேறுபட்ட பம்ப் செய்யப்பட்ட செல்கள் அல்லது அறைகளைப் பயன்படுத்துவதாக தெரிவித்தனர். ஸ்பிவாக் மற்றும் பலர். வேறுபட்ட பம்பிங் உட்பட ஒரு SEM இல் பல்வேறு சுற்றுச்சூழல் செல் கண்டறிதல் உள்ளமைவுகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் பயன்பாடு அல்லது 1977 ஆம் ஆண்டில் மாதிரிகளை அவற்றின் ஈரமான நிலையில் பராமரிக்க எலக்ட்ரான் வெளிப்படையான படலங்களைப் பயன்படுத்துவது குறித்து அறிக்கை அளித்தது. அந்த செல்கள், அவற்றின் இயல்பால், மட்டுப்படுத்தப்பட்ட பயன்பாட்டு பயன்பாட்டை மட்டுமே கொண்டிருந்தன, மேலும் எந்த வளர்ச்சியும் செய்யப்படவில்லை. 1974 ஆம் ஆண்டில், ராபின்சன் ஒரு மேம்பட்ட அணுகுமுறையைப் புகாரளித்தார், ஒரு பின்னோக்கி சிதறிய எலக்ட்ரான் டிடெக்டர் மற்றும் வேறுபட்ட வெற்றிடத்தை ஒரே துளை கொண்ட உந்தி மற்றும் உறைபனி வெப்பநிலையில் 600 பா அழுத்தத்தைச் சுற்றி நீராவி அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. இருப்பினும், அந்த அணுகுமுறைகள் எதுவும் வழக்கமான செயல்பாட்டிற்கு போதுமான நிலையான கருவியை உருவாக்கவில்லை. சிட்னியில் உள்ள நியூ சவுத் வேல்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் 1978 ஆம் ஆண்டில் ராபின்சனுடன் பணிபுரியத் தொடங்கிய டானிலாடோஸ், ஒரு முழுமையான அளவு ஆய்வு மற்றும் பரிசோதனையை மேற்கொண்டார், இதன் விளைவாக அறை வெப்பநிலையில் நுண்ணோக்கியின் நிலையான செயல்பாடு மற்றும் 7000 பா வரை அதிக அழுத்தம் ஏற்பட்டது, 1979 இல் தெரிவிக்கப்பட்டது. அடுத்த ஆண்டுகளில், டானிலாடோஸ், சுயாதீனமாக பணியாற்றி, வெற்றிடத்திலிருந்து ஒரு வளிமண்டலம் வரை எந்த அழுத்தத்திலும் வேலை செய்யும் திறன் கொண்ட சுற்றுச்சூழல் அல்லது வளிமண்டல ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியின் (ஏஎஸ்இஎம்) வடிவமைப்பு மற்றும் கட்டுமானம் குறித்த தொடர்ச்சியான படைப்புகளை அறிவித்தார். இந்த ஆரம்பகால வேலைகள் 1983 வரை பின்னோக்கி சிதறிய எலக்ட்ரான் (பிஎஸ்இ) டிடெக்டர்களுடன் சேர்ந்து வேறுபட்ட உந்தி அமைப்பை மேம்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது, அப்போது அவர் சுற்றுச்சூழல் வாயுவை ஒரு கண்டறிதல் ஊடகமாக பயன்படுத்துவதைக் கண்டுபிடித்தார். 1980 ஆம் ஆண்டின் தசாப்தம் ESEM இன் அடித்தளங்கள் மற்றும் வாயு கண்டறிதல் சாதனத்தின் (GDD) கோட்பாட்டை விரிவாகக் கையாளும் இரண்டு முக்கிய படைப்புகளின் வெளியீட்டுடன் முடிவடைந்தது. மேலும், 1988 ஆம் ஆண்டில், முதல் வணிக ரீதியான ESEM நியூ ஆர்லியன்ஸில் எலக்ட்ரோஸ்கேன் கார்ப்பரேஷனால் காட்சிப்படுத்தப்பட்டது, இது டானிலாடோஸ் ESEM ஐ வணிகமயமாக்க விரும்பும் ஒரு துணிகர மூலதன நிறுவனமாகும். நிறுவனம் GDD இன் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் (SE) முறைக்கு முக்கியத்துவம் அளித்தது மற்றும் தொடர்ச்சியான கூடுதல் முக்கிய காப்புரிமைகளுடன் வணிக ESEM இன் ஏகபோகத்தை பாதுகாத்தது. பிலிப்ஸ் மற்றும் எஃப். இ. ஐ நிறுவனங்கள் வணிக ரீதியான ஈ. எஸ். இ. எம் கருவிகளை வழங்குவதில் எலக்ட்ரோஸ்கானுக்குப் பிறகு வெற்றி பெற்றன. முக்கிய காப்புரிமைகள் மற்றும் டானிலாடோஸின் உதவியின் காலாவதியுடன், புதிய வணிகக் கருவிகள் சமீபத்தில் எல். இ. ஓ (கார்ல் ஜீஸ் எஸ். எம். டி) மூலம் சந்தையில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன. சிட்னியில் உள்ள அசல் சோதனை முன்மாதிரி ESEM மற்றும் உலகளவில் பல்வேறு வகையான பயன்பாடுகளில் வணிக ரீதியான ESEM ஐப் பயன்படுத்தும் ஏராளமான பிற தொழிலாளர்களிடமிருந்து மேலும் முன்னேற்றங்கள் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளன. ஆரம்பகால விரிவான நூலியல் 1993 ஆம் ஆண்டில் டானிலாடோஸால் தொகுக்கப்பட்டது, அதே நேரத்தில் மிக சமீபத்திய கணக்கெடுப்பு பி. எச். டி. மோர்கனின் ஆய்வறிக்கை (2005). நுண்ணோக்கி ஒரு ESEM ஒரு ஸ்கேன் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான் கற்றை மற்றும் மின்காந்த லென்ஸ்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது வழக்கமான SEM ஐப் போலவே மாதிரி மேற்பரப்பில் கற்றை மையப்படுத்தவும் இயக்கவும் செய்கிறது. ஒரு சிறிய மையப்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான் புள்ளி (ப்ரோப்) ஒரு சிறிய மாதிரி பகுதியில் ஒரு ராஸ்டர் வடிவத்தில் ஸ்கேன் செய்யப்படுகிறது. பீம் எலக்ட்ரான்கள் மாதிரி மேற்பரப்பு அடுக்குடன் தொடர்பு கொண்டு பொருத்தமான டிடெக்டர்களுடன் சேகரிக்கப்படும் பல்வேறு சமிக்ஞைகளை (தகவல்களை) உருவாக்குகின்றன. இந்த கண்டறிதல்களின் வெளியீடு, பொருத்தமான மின்னணுவியல் வழியாக, ஒரு மானிட்டரின் திரை சிறிய ராஸ்டர் மற்றும் தகவல்களுடன் ஒத்த ஒரு படத்தை உருவாக்குகிறது, பிக்சல் மூலம் பிக்சல், மாதிரி மேற்பரப்பில் இருந்து வெளிவருகிறது. இந்த பொதுவான கொள்கைகளுக்கு அப்பால், ESEM பல விஷயங்களில் ஒரு SEM இலிருந்து கணிசமாக விலகிச் செல்கிறது, இவை அனைத்தும் கருவியின் சரியான வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டில் முக்கியமானவை. கீழேயுள்ள அவுட்லைன் இந்த தேவைகளையும் அமைப்பு எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதையும் எடுத்துக்காட்டுகிறது. வேறுபட்ட உந்தி உயர் அழுத்த வாயு சூழலைத் தக்கவைக்கும் மாதிரி அறை எலக்ட்ரான் ஒளியியல் நெடுவரிசையின் உயர் வெற்றிடத்திலிருந்து குறைந்தது இரண்டு சிறிய துளைகளுடன் பிரிக்கப்படுகிறது, இது வழக்கமாக அழுத்தம்-கட்டுப்படுத்தும் துளைகள் (பி. எல். ஏ) என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. முதல் துளை (பி. எல். ஏ. 1) வழியாக கசியும் வாயு ஒரு பம்ப் மூலம் கணினியிலிருந்து விரைவாக அகற்றப்படுகிறது, இது கீழ்நிலைப் பகுதியில் மிகக் குறைந்த அழுத்தத்தை பராமரிக்கிறது (அதாவது. துளைக்கு மேலே உடனடியாக). இது வேறுபட்ட பம்பிங் என்று அழைக்கப்படுகிறது. சில வாயு குறைந்த அழுத்தப் பகுதியிலிருந்து (நிலை 1) இரண்டாவது அழுத்தக் கட்டுப்படுத்தும் துளை (பி. எல். ஏ 2) வழியாக மேலே உள்ள நெடுவரிசையின் வெற்றிடப் பகுதிக்குள் தப்பிக்கிறது, இது இரண்டாவது கட்ட வேறுபட்ட உந்தி (நிலை 2) ஆகும். ஒரு திட்ட வரைபடம் மாதிரி அறை, இடைநிலை குழி மற்றும் மேல் எலக்ட்ரான் ஒளியியல் நெடுவரிசை உள்ளிட்ட அடிப்படை ESEM வாயு அழுத்த நிலைகளைக் காட்டுகிறது. அதனுடன் தொடர்புடைய அழுத்தங்கள் p0>> p1>> p2 ஆகும், இது ஒரு டங்ஸ்டன் வகை எலக்ட்ரான் துப்பாக்கியைப் பயன்படுத்தும் நுண்ணோக்கிக்கு போதுமான நிபந்தனையாகும். ஒரு LaB6 மற்றும் புலம் உமிழ்வு வகை எலக்ட்ரான் துப்பாக்கிகளுக்குத் தேவையானபடி இன்னும் அதிக வெற்றிடத்தை அடைய கூடுதல் உந்தி நிலைகள் சேர்க்கப்படலாம். அழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் துளையின் வடிவமைப்பு மற்றும் வடிவம் அதன் மூலம் சாத்தியமான கூர்மையான அழுத்த சாய்வு (மாற்றம்) பெறுவதில் முக்கியமானவை. இது ஒரு மெல்லிய தட்டில் செய்யப்பட்ட ஒரு துளை மூலம் அடையப்படுகிறது மற்றும் பி. எல். ஏ 1 வழியாக பாயும் ஒரு வாயுவின் ஐசோடென்சிட்டி வரையறைகளில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி கீழ்நிலை திசையில் குறுக்கிடப்படுகிறது. இது வாயு மூலக்கூறு மோதல்கள் மற்றும் நிகழ்நேரத்தில் விண்வெளி வழியாக இயக்கத்தின் கணினி உருவகப்படுத்துதல் மூலம் செய்யப்பட்டது. ஒரு சில துளை ஆரங்களின் நீளத்திற்கு மேல் வாயு அடர்த்தி சுமார் இரண்டு வரிசைகளால் குறைகிறது என்பதை துளை மூலம் வாயுவின் ஐசோ அடர்த்தி வரையறைகளின் படத்தில் நாம் உடனடியாகக் காணலாம். இது உயர் அழுத்த மாதிரி அறையை மேலே உள்ள குறைந்த அழுத்தம் மற்றும் வெற்றிடப் பகுதிகளிலிருந்து பிரிக்க உதவும் முதல் கொள்கையின் அளவு ரீதியாக தெளிவான செயல்விளக்கமாகும். இத்தகைய வழிமுறைகளால், வாயு ஓட்ட புலங்கள் பல்வேறு கருவி சூழ்நிலைகளில் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, இதில் பின்னர் எலக்ட்ரான் கற்றை பரிமாற்றம் அளவிடப்பட்டுள்ளது. எலக்ட்ரான் கற்றை பரிமாற்றம் வேறுபட்ட உந்தி பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஒரு எலக்ட்ரான் கற்றை உருவாக்கப்பட்டு மேல் நெடுவரிசையின் வெற்றிடத்தில், எலக்ட்ரான் துப்பாக்கியிலிருந்து பி. எல். ஏ 2 வரை சுதந்திரமாக பரப்பப்படுகிறது, இதிலிருந்து எலக்ட்ரான் கற்றை படிப்படியாக எலக்ட்ரான் சிதறல் காரணமாக எலக்ட்ரான்களை இழக்கிறது. ஆரம்பத்தில், இடைநிலைக் குழிக்குள் எலக்ட்ரான் சிதறலின் அளவு மிகக் குறைவு, ஆனால் பீம் பி. எல். ஏ 1 ஆல் உருவாக்கப்பட்ட பெருகிய முறையில் அடர்த்தியான வாயு ஜெட்டை எதிர்கொள்வதால், இழப்புகள் குறிப்பிடத்தக்கவை. கற்றை மாதிரி அறைக்குள் நுழைந்த பிறகு, எலக்ட்ரான் இழப்புகள் தற்போதுள்ள அழுத்தம், வாயுவின் தன்மை மற்றும் கற்றை முடுக்கம் மின்னழுத்தம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து அதிவேகமாக அதிகரிக்கின்றன. பி. எல். ஏ 1 அச்சில் பரவும் கற்றை பின்னத்தை கொடுக்கப்பட்ட தயாரிப்பு p0D க்கான சிறப்பியல்பு வளைவுகளின் தொகுப்பால் காணலாம், அங்கு D என்பது துளை விட்டம். இறுதியில், எலக்ட்ரான் கற்றை முற்றிலும் சிதறடிக்கப்பட்டு இழக்கப்படுகிறது, ஆனால் இது நடப்பதற்கு முன்பு, ஒரு பயனுள்ள அளவு எலக்ட்ரான்கள் ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட தூரத்திற்கு அசல் கவனம் செலுத்தப்பட்ட இடத்தில் தக்கவைக்கப்படுகின்றன, அவை இன்னும் இமேஜிங்கிற்கு பயன்படுத்தப்படலாம். அகற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் சிதறி, மையப்படுத்தப்பட்ட இடத்தைச் சுற்றியுள்ள ஒரு பாவாடை (எலக்ட்ரான் பாவாடை) போன்ற பரந்த பகுதியில் விநியோகிக்கப்படுவதால் இது சாத்தியமாகும். எலக்ட்ரான் பாவாடை அகலம் என்பது ஸ்பாட் அகலத்தை விட அதிக அளவு கொண்ட வரிசையாக இருப்பதால், அளவு குறைந்த மின்னோட்ட அடர்த்தியின் வரிசைகளுடன், பாவாடை மைய இடத்தால் உருவாக்கப்படும் மாறுபாட்டில் பங்கேற்காமல் பின்னணி (சமிக்ஞை) சத்தத்தை மட்டுமே பங்களிக்கிறது. எலக்ட்ரான் கற்றை இமேஜிங் நோக்கங்களுக்காக பயனுள்ளதாக இருக்கும் அழுத்தம், தூரம் மற்றும் கற்றை மின்னழுத்தத்தின் குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகள் முந்தைய இலக்கியங்களில் பயன்படுத்தப்பட்ட ஒற்றை, பன்மை மற்றும் பல சிதறல் ஆட்சிகளிலிருந்து வேறுபட்டு ஒலிகோ-சிதறல் ஆட்சி என்று அழைக்கப்படுகின்றன. கொடுக்கப்பட்ட கற்றை முடுக்கிவிடும் மின்னழுத்தம் மற்றும் வாயுவுக்கு, பி. எல். ஏ 1 இலிருந்து எல் தூரம், பயனுள்ள இமேஜிங் சாத்தியமாகும், இது அறை அழுத்தம் p0 க்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாகும். கட்டைவிரல் விதியாக, காற்றில் 5 கே. வி கற்றைக்கு, தயாரிப்பு p0L = 1 பா·மீ அல்லது அதற்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். எலக்ட்ரான் கற்றை பரிமாற்றத்தின் இந்த இரண்டாவது கொள்கையின் மூலம், ஒரு ESEM இன் வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாடு மாதிரி இயக்கம் மற்றும் கையாளுதல் மற்றும் சமிக்ஞை கண்டறிதல் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்தும் அனைத்து சாதனங்களையும் சுத்திகரிப்பதிலும் மினியேச்சரைஸ் செய்வதிலும் மையமாக உள்ளது. உகந்த செயல்திறன் மற்றும் திறன்களின் வரம்பிற்கு ஏற்ப, கருவி அதன் இயற்பியல் வரம்பிற்கு அருகில் செயல்பட போதுமான பொறியியல் துல்லியத்தை அடைவதற்கு சிக்கல் குறைகிறது. உகந்த செயல்திறன் திறனில் இருந்து கொடுக்கப்பட்ட இயந்திரத்தின் எந்தவொரு விலகலையும் கணக்கிட தகுதியின் எண்ணிக்கை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. சிக்னல் கண்டறிதல் எலக்ட்ரான் கற்றை மாதிரியின் மீது தாக்குகிறது மற்றும் முடுக்கிவிடும் மின்னழுத்தம் மற்றும் மாதிரி தன்மையைப் பொறுத்து ஒரு குறிப்பிட்ட ஆழத்திற்கு ஊடுருவிச் செல்கிறது. அடுத்தடுத்த தொடர்புகளிலிருந்து, ஒரு SEM இல் உள்ளதைப் போலவே சமிக்ஞைகளும் உருவாக்கப்படுகின்றன. இவ்வாறு, நாம் இரண்டாம் நிலை மற்றும் பின்னோக்கி சிதறிய எலக்ட்ரான்கள், எக்ஸ்-கதிர்கள் மற்றும் கேத்தோடோலுமினென்சென்ஸ் (ஒளி) ஆகியவற்றைப் பெறுகிறோம். இந்த சமிக்ஞைகள் அனைத்தும் ESEM-லும் கண்டறியப்படுகின்றன, ஆனால் டிடெக்டர் வடிவமைப்பு மற்றும் பயன்படுத்தப்படும் கொள்கைகளில் சில வேறுபாடுகள் உள்ளன. இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் SEM இன் வழக்கமான இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் டிடெக்டரை (எவர்ஹார்ட்-தோர்ன்லி டிடெக்டர்) வாயு முன்னிலையில் பயன்படுத்த முடியாது, ஏனெனில் இந்த டிடெக்டருடன் தொடர்புடைய கிலோவோல்ட் சார்புகளால் ஏற்படும் மின் வெளியேற்றம் (வளைவு) காரணமாக. இதற்கு பதிலாக, சுற்றுச்சூழல் வாயுவே இந்த முறையில் இமேஜிங் செய்வதற்கான ஒரு டிடெக்டராக பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளதுஃ வாயு கண்டறிதல் சாதனம் ஒரு எளிய வடிவத்தில், வாயு கண்டறிதல் சாதனம் (ஜிடிடி) ஈஎஸ்இஎம்மில் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்களை சேகரிக்க பல நூறு வோல்ட் வரை மின்னழுத்தத்துடன் ஒரு மின்முனையை பயன்படுத்துகிறது. இந்த எஸ்இ டிடெக்டரின் கொள்கை ஒரு சீரான மின்சார புலம் E = V/d ஐ உருவாக்கும் சாத்தியமான வேறுபாடு V உடன் d தூரத்தில் இரண்டு இணையான தகடுகளைக் கருத்தில் கொள்வதன் மூலம் சிறப்பாக விவரிக்கப்படுகிறது, மேலும் இது GDD இன் இணை வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. பீம் இம்பிங்மென்ட் புள்ளியில் மாதிரியிலிருந்து வெளியிடப்படும் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் அனோட் மின்முனையை நோக்கி புல சக்தியால் இயக்கப்படுகின்றன, ஆனால் எரிவாயு மூலக்கூறுகளுடனான மோதல்களில் இருந்து வெப்பப் பரவல் காரணமாக எலக்ட்ரான்களும் கதிரியக்கமாக நகர்கின்றன. அனோட் ஆரம் r மற்றும் r/d க்குள் எலக்ட்ரான் சேகரிப்பு பின்னம் R இன் மாறுபாடு, அனோட் சார்பு V இன் நிலையான மதிப்புகளுக்கு, (அழுத்தம் · தூரம்) p·d = 1 PA·m இன் நிலையான பெருக்கத்தில், GDD இன் செயல்திறனுடன் இணைந்த சிறப்பியல்பு வளைவுகளால் வழங்கப்படுகிறது. இந்த சாதனத்தின் அளவுருக்கள் சரியாக வடிவமைக்கப்பட்டிருந்தால் அனைத்து இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்களும் கண்டறியப்படுகின்றன. மிதமான சார்பு மட்டுமே கொண்ட சேகரிப்பாளர் மின்முனையின் ஒரு சிறிய ஆரத்திற்குள் நடைமுறையில் 100% செயல்திறன் சாத்தியமாகும் என்பதை இது தெளிவாகக் காட்டுகிறது. இந்த பக்கச்சார்பான நிலைகளில், பேரழிவு வெளியேற்றம் எதுவும் ஏற்படாது. அதற்கு பதிலாக, எலக்ட்ரான்கள் அனோடுக்குச் செல்லும் வழியில் புதிய எலக்ட்ரான்களை வெளியிடும் வாயு மூலக்கூறுகளுடன் எலக்ட்ரான்கள் மோதுவதால் எலக்ட்ரான்களின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட விகிதாசார பெருக்கம் உருவாக்கப்படுகிறது. பனிச்சரிவு பெருக்கத்தின் இந்தக் கொள்கை உயர் ஆற்றல் கதிர்வீச்சைக் கண்டறியப் பயன்படுத்தப்படும் விகிதாசார கவுண்டர்களைப் போலவே செயல்படுகிறது. இவ்வாறு அனோடால் எடுக்கப்பட்ட சமிக்ஞை மேலும் பெருக்கப்பட்டு, ஒரு டிஸ்ப்ளே திரையை மாற்றியமைக்கவும், SEM இல் உள்ளதைப் போல ஒரு படத்தை உருவாக்கவும் செயலாக்கப்படுகிறது. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்த வடிவமைப்பு மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய வாயு எலக்ட்ரான் பெருக்கத்தில், பெருக்கல் p·d ஒரு சுயாதீன அளவுருவாகும், இதனால் அழுத்தம் மற்றும் மின்முனை வடிவவியலின் பரந்த அளவிலான மதிப்புகள் உள்ளன, அவை ஒரே பண்புகளால் விவரிக்கப்படலாம். இந்த பகுப்பாய்வின் விளைவு என்னவென்றால், கொடுக்கப்பட்ட எந்த கருவியின் பொறியியல் செயல்திறனைப் பொறுத்து, அதிக அழுத்தங்களில் கூட இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் வாயு சூழலில் கண்டறிய முடியும். ஜி. டி. டி. யின் மேலும் ஒரு சிறப்பியல்பாக, ஒரு வாயு சிண்டிலேஷன் பனிச்சரிவும் எலக்ட்ரான் பனிச்சரிவுடன் சேர்ந்து வருகிறது, மேலும் ஒரு ஒளி-பெருக்கி மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒளியைக் கண்டறிவதன் மூலம், அதனுடன் தொடர்புடைய எஸ். இ. படங்களை வழக்கமாக உருவாக்க முடியும். இந்த முறையின் அதிர்வெண் பதில் உண்மையான டிவி ஸ்கேனிங் விகிதங்களைப் பயன்படுத்த அனுமதித்துள்ளது. கண்டறிதலின் இந்த முறை சமீபத்திய தலைமுறை வணிகக் கருவிகளால் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. நாவல் ஜிடிடி முதலில் ஈஎஸ்இஎம்மில் சாத்தியமானது மற்றும் நடைமுறையில் 100% எஸ்இ சேகரிப்பு செயல்திறனை உருவாக்கியுள்ளது, இது எவர்ஹார்ட்-தோர்ன்லி எஸ்இ டிடெக்டருடன் முன்பு சாத்தியமில்லை, அங்கு வெற்றிடத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் இலவச பாதைகள் அனைத்தும் டிடெக்டரை நோக்கி வளைக்க முடியாது. கீழே மேலும் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி, பின்னோக்கி சிதறிய எலக்ட்ரான்களை சமிக்ஞை-வாயு தொடர்புகளால் கண்டறிய முடியும், இதனால் இந்த பொதுமைப்படுத்தப்பட்ட வாயு கண்டறிதலின் பல்வேறு அளவுருக்கள் பிஎஸ்இ கூறுகளை எஸ்இ படத்திலிருந்து பிரிக்க கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும். எனவே, இஎஸ்டி (சுற்றுச்சூழல் இரண்டாம் நிலை கண்டறிதல்) மற்றும் ஜிஎஸ்இடி (வாயு இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் கண்டறிதல்) என்று அழைக்கப்படும் இந்த கண்டுபிடிப்பாளர்களுடன் கிட்டத்தட்ட தூய எஸ்இ படங்களை தயாரிக்க கவனம் செலுத்தப்பட்டுள்ளது. பின்னோக்கி சிதறடிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் (பி. எஸ். இ) என்பது பீம்-ஸ்பெசிமென் தொடர்புகள் காரணமாக மாதிரியிலிருந்து மீண்டும் வெளியேற்றப்படுகின்றன, அங்கு எலக்ட்ரான்கள் நெகிழ்வான மற்றும் நெகிழ்வான சிதறலுக்கு உட்படுகின்றன. வழக்கமான வரையறையின்படி அவை 50 eV முதல் முதன்மை கற்றை ஆற்றல் வரை ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளன. இந்த எலக்ட்ரான்களுடன் கண்டறிதல் மற்றும் இமேஜிங் செய்ய, ஒளிரும் மற்றும் திட நிலை பொருட்கள் SEM இல் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. பிஎஸ்இ கண்டறிதல் மற்றும் இமேஜிங்கிற்கான ஜிடிடி பயன்பாட்டிற்கு கூடுதலாக இந்த பொருட்கள் மாற்றியமைக்கப்பட்டு ஈஎஸ்இஎம்மிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பிஎஸ்இ ஜிடிடியின் மின்முனைகளுக்கு இடையிலான வாயு அளவைக் கடந்து கூடுதல் அயனியாக்கம் மற்றும் பனிச்சரிவு பெருக்கத்தை உருவாக்குகிறது. இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான்கள் சிறிய அல்லது மிகக் குறைவான பிஎஸ்இ பங்களிப்புடன் ஆதிக்கம் செலுத்தும் ஒரு உள் தொகுதி உள்ளது, அதே நேரத்தில் வெளிப்புற வாயு அளவு முக்கியமாக பிஎஸ்இ மூலம் செயல்படுகிறது. அதனுடன் தொடர்புடைய கண்டறிதல் தொகுதிகளை பிரிக்க முடியும், இதனால் ஜிடிடி மூலம் தூய பிஎஸ்இ படங்களை உருவாக்க முடியும். எஸ்இ மற்றும் பிஎஸ்இ ஆகிய இரண்டு சமிக்ஞைகளின் ஒப்பீட்டு வலிமையின் உறவு, ஈஎஸ்இஎம்மில் சார்ஜ் விநியோகத்தின் விரிவான சமன்பாடுகளால் வகுக்கப்பட்டுள்ளது. சம்பந்தப்பட்ட கொள்கைகள் மற்றும் தேவைகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கு விமான மின்முனைகளைப் பகுப்பாய்வு செய்வது அவசியம், மேலும் ஜி. டி. டி. யின் வெளியிடப்பட்ட கோட்பாட்டில் விவாதிக்கப்பட்டபடி, மின்முனை உள்ளமைவின் சிறந்த தேர்வை எந்த வகையிலும் குறிக்கவில்லை. தழுவிய கண்டறிதல்கள் மேற்கூறிய முன்னேற்றங்கள் இருந்தபோதிலும், ESEM இல் அர்ப்பணிக்கப்பட்ட பிஎஸ்இ கண்டறிதல்கள் முக்கிய பங்கு வகித்துள்ளன, ஏனெனில் பிஎஸ்இ மிகவும் பயனுள்ள கண்டறிதல் முறையாக இருப்பதால், எஸ்இ மூலம் பெற முடியாத தகவல்களை வழங்குகிறது. வழக்கமான பி. எஸ். இ கண்டறிதல் வழிமுறைகள் ஈ. எஸ். இ. எம் இன் வாயு நிலைமைகளில் செயல்பட மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளன. அதிக ஆற்றலைக் கொண்ட பிஎஸ்இ வாயு மூலக்கூறுகளால் குறிப்பிடத்தக்க இடையூறு இல்லாமல் தொடர்புடைய கண்டறிதலுக்கு சுயமாக இயக்கப்படுகிறது. ஏற்கனவே, இந்த நோக்கத்திற்காக வருடாந்திர அல்லது நாற்கர திட-நிலை கண்டறிதல்கள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன, ஆனால் அவற்றின் வடிவியல் உகந்த செயல்பாட்டிற்கான ESEM இன் தேவைகளுக்கு எளிதில் பொருந்தாது. இதன் விளைவாக, உயர் அழுத்தத்தில் உண்மையான ESEM கருவிகளில் இந்த கண்டறிதல்கள் அதிகம் பயன்படுத்தப்படவில்லை. "ராபின்சன்" பிஎஸ்இ டிடெக்டர் மாதிரி சார்ஜிங்கை அடக்குவதற்காக வழக்கமான எஸ்இஎம்மின் வழக்கமான வேலை தூரத்தில் சுமார் 100 பிஏ வரை செயல்பட ட்யூன் செய்யப்பட்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் குறுகிய வேலை தூரம் மற்றும் உயர் அழுத்த நிலைமைகளில் எலக்ட்ரான் சேகரிப்பு ESEM க்கு போதுமானதாக இல்லை. இருப்பினும், எளிதில் மாற்றியமைக்கக்கூடிய பிளாஸ்டிக் ஒளிரும் பொருட்கள் பிஎஸ்இக்கு பயன்படுத்தப்பட்டு, அமைப்பின் கடுமையான தேவைகளுக்கு ஏற்ப அளவிடப்படுகின்றன. அத்தகைய வேலை ஒரு ஜோடி ஆப்பு வடிவ கண்டறிதல்களைப் பயன்படுத்துவதில் உச்சக்கட்டத்தை அடைந்தது, இது ஒரு கூம்பு பி. எல். ஏ 1 ஐ சேணம் செய்து அதன் விளிம்பிற்கு அருகில் உள்ளது, இதனால் இறந்த கண்டறிதல் இடம் குறைந்தபட்சமாக குறைக்கப்படுகிறது, உகந்த பி. எஸ். இ கண்டுபிடிப்பாளர்களின் எண்ணிக்கையில் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒளிக் குழாய்களின் வடிவவியலால் ஃபோட்டான் கடத்தலும் உகந்ததாக உள்ளது, அதே நேரத்தில் சமச்சீர் கண்டறிதல் ஜோடி மாதிரி மேற்பரப்பின் நிலப்பரப்பு (சமிக்ஞைக் கழித்தல்) மற்றும் அணு எண் மாறுபாடு (சமிக்ஞை கூட்டல்) ஆகியவற்றைப் பிரிக்க அனுமதிக்கிறது, இது எப்போதும் இல்லாத சிறந்த சமிக்ஞையுடன் காட்டப்படுகிறது-க்கு-சத்தம்-விகிதம். இந்த திட்டம் பல்வேறு சமிக்ஞைகளை ஒரு அர்த்தமுள்ள வழியில் மிகைப்படுத்துவதன் மூலம் வண்ணத்தைப் பயன்படுத்த அனுமதித்துள்ளது. இந்த எளிய ஆனால் சிறப்பு கண்டறிதல்கள் ESEM இன் நிலைமைகளில் சாத்தியமானது, ஏனெனில் வெற்று பிளாஸ்டிக் பிஎஸ்இ ஆல் கட்டணம் வசூலிக்கப்படுவதில்லை. இருப்பினும், எரிவாயு இருக்கும்போது பொருத்தமான இடைவெளியைக் கொண்ட ஒரு மிகச் சிறந்த கம்பி கண்ணி ஒரு ஜி. டி. டி. யாக முன்மொழியப்பட்டுள்ளது, மேலும் எரிவாயு வெளியேற்றப்படும்போது பிளாஸ்டிக் டிடெக்டர்களில் இருந்து எதிர்மறை மின்னூட்டத்தை ஒரு உலகளாவிய ஈ. எஸ். இ. எம் நோக்கி செலுத்துகிறது. மேலும், தொடர்புடைய எலக்ட்ரானிக்ஸ் ஒரு பரந்த அதிர்வெண் பதிலுடன் ஒரு ஒளி பெருக்கியை உள்ளடக்கியது என்பதால், உண்மையான டிவி ஸ்கேனிங் விகிதங்கள் உடனடியாக கிடைக்கின்றன. நிகழ்நேரத்தில் செயல்முறைகளை ஆய்வு செய்ய உதவும் ஒரு ESEM உடன் பராமரிக்க இது ஒரு அத்தியாவசிய பண்பு ஆகும். ஒப்பிடுகையில், ஜி. டி. டி. யின் எலக்ட்ரான் பனிச்சரிவு முறையில் அத்தகைய இமேஜிங் எதுவும் இதுவரை பதிவாகவில்லை. ESEM இல் உள்ள சிண்டிலேட்டிங் பிஎஸ்இ டிடெக்டர்களின் பயன்பாடு ஒரே நேரத்தில் எஸ்இ கண்டறிதலுக்காக ஜிடிடி உடன் இணக்கமானது, ஒரு வழியில் மேல் விமான மின்முனையை ஒரு சிறந்த முனை ஊசி மின்முனை (டிடெக்டர்) மூலம் மாற்றுவதன் மூலம், இந்த சிண்டிலேட்டிங் பிஎஸ்இ டிடெக்டர்களுடன் எளிதாக இடமளிக்க முடியும். ஊசி கண்டறிதல் மற்றும் உருளை வடிவியல் (கம்பி) ஆகியவையும் விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. கேத்தோடோலுமினென்சென்ஸ் என்பது பீம்-ஸ்பெசிமென் தொடர்புகளால் உருவாக்கப்படும் ஃபோட்டான்களை உள்ளடக்கிய மற்றொரு கண்டறிதல் முறையாகும். பிஎஸ்இ கண்டறிதலுக்கு முன்பு பயன்படுத்தப்பட்ட ஒளிரும் பூச்சு அகற்றப்பட்ட பின்னர் ஒளி குழாய்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த முறை ESEM இல் செயல்படுவதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், முதலில் சோதிக்கப்பட்ட சோதனை முன்மாதிரிக்கு வெளியே அதன் பயன்பாடு குறித்து அதிகம் தெரியவில்லை. தெளிவாக, SEM ஐ விட இந்த கண்டறிதல் முறையின் கீழ் ESEM மிகவும் சக்திவாய்ந்ததாகவும் அர்த்தமுள்ளதாகவும் உள்ளது, ஏனெனில் எந்தவொரு மாதிரியின் இயற்கையான மேற்பரப்பையும் இமேஜிங் செயல்பாட்டில் ஆராய முடியும். காத்தோடோலுமினென்சென்ஸ் என்பது ஒரு பொருள் பண்பு, ஆனால் பல்வேறு மாதிரி சிகிச்சைகள் தேவை மற்றும் SEM இல் உள்ள பிற வரம்புகளுடன் பண்புகள் தெளிவற்றவை அல்லது மாற்றப்படுகின்றன அல்லது கண்டறிய முடியாதவை, எனவே இந்த கண்டறிதல் முறை கடந்த காலத்தில் பிரபலமடையவில்லை. அதன் வரம்பற்ற திறனுடன் ESEM இன் வருகை எதிர்காலத்தில் இந்த பகுதியிலும் அதிக ஆர்வத்தைத் தூண்டும். எக்ஸ்-கதிர்கள் ESEM இல் உற்பத்தி செய்யப்படும் சிறப்பியல்பு அடிப்படை எக்ஸ்-கதிர்களை SEM இல் பயன்படுத்தப்படும் அதே டிடெக்டர்களால் கண்டறிய முடியும். இருப்பினும், எலக்ட்ரான் பாவாடை இருந்து உற்பத்தி எக்ஸ்-கதிர்கள் இருந்து எழும் ஒரு கூடுதல் சிக்கல் உள்ளது. இந்த எக்ஸ்-கதிர்கள் எஸ். இ. எம்-ஐ விட பெரிய பகுதியிலிருந்து வருகின்றன, மேலும் இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் "பின்னணி" எக்ஸ்-ரே சமிக்ஞைகளை ஆய்வு தொடர்பு அளவிலிருந்து வெறுமனே "அடக்க முடியாது". இருப்பினும், இந்தப் பிரச்சினையைத் தீர்க்க பல்வேறு திட்டங்கள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. இந்த முறைகள் ஸ்பாட் மாஸ்கிங் அல்லது அழுத்தத்தை மாற்றுவதன் மூலமும், பாவாடை விளைவுகளை அளவீடு செய்வதன் மூலமும் எக்ஸ்ட்ராபோலேஷன் நுட்பத்தை உள்ளடக்கியது, இதன் மூலம் கணிசமான முன்னேற்றம் அடையப்பட்டுள்ளது. ஸ்பெசிமென் மின்னோட்டம் வெற்றிட SEM இல், உறிஞ்சப்பட்ட மாதிரி மின்னோட்ட முறை கடத்தும் மாதிரிகளின் இமேஜிங்கிற்கான மாற்று முறையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எலக்ட்ரான் கற்றை மின்னோட்டத்தின் வேறுபாடு கழித்தல் எஸ்இ மற்றும் பிஎஸ்இ மின்னோட்டத்தின் கூட்டுத்தொகையிலிருந்து மாதிரி மின்னோட்ட முடிவுகள். இருப்பினும், வாயு மற்றும் அடுத்தடுத்த அயனியாக்கம் முன்னிலையில், பொதுவாக செயல்படும் வாயு கண்டறிதல் சாதனத்திலிருந்து இந்த கண்டறிதல் முறையை பிரிப்பது சிக்கலானதாக இருக்கும். எனவே இந்த முறை, அதன் வரையறையின்படி, ESEM இல் நிலைக்க முடியாததாக கருதப்படலாம். ஈரமான தாவரவியல் மாதிரிகளின் பரிசோதனையின் போது அவற்றின் மாதிரியின் கடத்துத்திறன் உறுதிசெய்யப்பட்டால் மாதிரியின் உறிஞ்சப்பட்ட மின்னோட்ட முறையின் செயல்பாட்டை ஷா மற்றும் பெக்கெட் கருதினர்; உண்மையில், ஷா 1987 ஆம் ஆண்டளவில் எஸ். இ மற்றும் பி. எஸ். இ வாயுவில் உள்ள அயனியாக்கம் தயாரிப்புகளை ஒரு வலிமையான தடையாக கருதினார், ஏனெனில் அயனியாக்கம் மாதிரியைப் பற்றிய எந்த தகவலையும் கொண்டு செல்லவில்லை என்று அவர் நம்பினார். இருப்பினும், பின்னர் அவர் பட உருவாக்கத்தின் போது வாயு அயனியாக்கத்தின் பங்கை சரிசெய்யத் தழுவினார். ஸ்பெசிமென் சார்ஜிங் இன்சுலேடிங் மாதிரிகள் மீது தாக்கப்படும் எலக்ட்ரான் கற்றை எதிர்மறை மின்னூட்டத்தைக் குவிக்கிறது, இது வழக்கமான SEM இல் ஸ்கேன் செய்யப்பட்ட புள்ளியில் இருந்து எலக்ட்ரான் கற்றை திசைதிருப்ப ஒரு மின் ஆற்றலை உருவாக்குகிறது. இது படத்தில் உள்ள கலைப்பொருட்களை சார்ஜ் செய்வதாகத் தோன்றுகிறது, அவை பரிசோதனைக்கு முன் மாதிரி மேற்பரப்பில் ஒரு கடத்தும் அடுக்கை வைப்பதன் மூலம் SEM இல் அகற்றப்படுகின்றன. இந்த பூச்சு பதிலாக, ESEM இல் உள்ள வாயு மின்சார கடத்தும் என்பதால் எதிர்மறை சார்ஜ் குவிப்பைத் தடுக்கிறது. வாயுவின் நல்ல கடத்துத்திறன் அது சம்பவ எலக்ட்ரான் கற்றை மற்றும் அயனியாக்கும் எஸ்இ மற்றும் பிஎஸ்இ சமிக்ஞைகளால் ஏற்படும் அயனியாக்கம் காரணமாகும். இந்த கோட்பாடு வழக்கமான வெற்றிட எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியிலிருந்து மற்றொரு அடிப்படை விலகலாக உள்ளது, இது மகத்தான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. முரண்பாடு மற்றும் தீர்மானம் ESEM செயல்படும் விதத்தின் விளைவாக, தீர்மானம் SEM உடன் ஒப்பிடுகையில் பாதுகாக்கப்படுகிறது. ஏனென்றால், கருவியின் தீர்க்கும் சக்தி எலக்ட்ரான் கற்றை விட்டத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, இது வாயுவை முழுமையாக இழப்பதற்கு முன்பு பயனுள்ள பயண தூரத்தில் பாதிக்கப்படாது. சோதனை மாதிரிகளை இமேஜிங் செய்வதன் மூலம் சிறந்த கற்றை புள்ளிகளை வழங்கும் வணிக ரீதியான ESEM களில் இது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, அதாவது. வழக்கமாக வெற்றிடம் மற்றும் வாயு இரண்டிலும் கார்பன் அடி மூலக்கூறில் தங்கத் துகள்கள் இருக்கும். இருப்பினும், எலக்ட்ரான் ஆய்வு பயண தூரம் மற்றும் அழுத்தத்தின் அதிகரிப்புடன் மின்னோட்டத்தை இழப்பதால் மாறுபாடு அதற்கேற்ப குறைகிறது. மின்னோட்ட தீவிரத்தின் இழப்பு, தேவைப்பட்டால், அதிகரித்த ஸ்பாட் அளவுடன் இணைந்த சம்பவ கற்றை மின்னோட்டத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் ஈடுசெய்ய முடியும். எனவே, நடைமுறைத் தீர்மானம் கொடுக்கப்பட்ட அம்சத்தின் அசல் மாதிரி மாறுபாட்டைப் பொறுத்தது, குறைந்தபட்ச கற்றை மற்றும் சமிக்ஞை இழப்புகளை வழங்க வேண்டிய கருவியின் வடிவமைப்பு மற்றும் ஒவ்வொரு பயன்பாட்டிற்கும் சரியான அளவுருக்களை ஆபரேட்டர் தேர்ந்தெடுப்பது ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. ESEM இன் அடித்தளங்களில் குறிப்பிடப்பட்ட பணிகளில் மாறுபாடு மற்றும் தீர்மானத்தின் அம்சங்கள் உறுதியாக தீர்மானிக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும், இது தொடர்பாக, மாதிரியில் கதிர்வீச்சு விளைவுகளை நாம் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். கிடைக்கக்கூடிய பெரும்பாலான கருவிகள் ஒவ்வொரு மாதிரி பரிமாற்றத்துடனும் தங்கள் மாதிரி அறையை சுற்றுப்புற அழுத்தத்திற்கு (100 kPa) செலுத்துகின்றன. ஒரு பெரிய அளவிலான எரிவாயுவை வெளியே பம்ப் செய்து, வட்டி வாயுவுடன் மாற்ற வேண்டும், பொதுவாக சில அழுத்த ஒழுங்குமுறை மூலம் அறையுடன் இணைக்கப்பட்ட நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து வழங்கப்படும் நீராவி (எ. கா. ஊசி) வால்வு. பல பயன்பாடுகளில் இது எந்த பிரச்சனையும் இல்லை, ஆனால் இடைவிடாத 100% உறவினர் ஈரப்பதம் தேவைப்படுபவர்களுடன், சுற்றுப்புற வாயுவை அகற்றுவது மாதிரி பரிமாற்றத்தின் போது 100% நிலைக்குக் கீழே உள்ள உறவினர் ஈரப்பதத்தைக் குறைப்பதோடு சேர்ந்து இருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இது இந்த வகை பயன்பாடுகளுக்கான ESEM இன் நோக்கத்தை தெளிவாக தோற்கடிக்கிறது. இருப்பினும், ஒரு இடைநிலை மாதிரி பரிமாற்ற அறையைப் பயன்படுத்தி அசல் முன்மாதிரி ESEM உடன் அத்தகைய சிக்கல் எழாது, இதனால் முக்கிய அறை எப்போதும் ஒரு ஆய்வின் போது இடையூறு இல்லாமல் 100% உறவினர் ஈரப்பதத்தில் பராமரிக்கப்படுகிறது. ESEM வாயு அழுத்த நிலைகளின் வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள மாதிரி பரிமாற்ற அறை (TR-ch) ஒரு சிறிய நீர் தேக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது, இதனால் ஆரம்ப சுற்றுப்புறக் காற்றை விரைவாக வெளியேற்ற முடியும் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட கடத்தல் குழாய் மற்றும் வால்வு வழியாகச் செல்லாமல் உடனடியாக நீராவி மூலம் மாற்றப்படலாம். சிறிய பி. எல். ஏ 1 வழியாக மட்டுமே நீராவி கசிவு ஏற்பட்டால், முக்கிய மாதிரி அறையை 100% ஒப்பீட்டு ஈரப்பதத்தில் பராமரிக்க முடியும், ஆனால் ஒவ்வொரு மாதிரி மாற்றத்துடனும் வன்முறை உந்தின் போது அல்ல. ஈரமான மாதிரி பரிமாற்ற அறையில் 100% ஒப்பீட்டு ஈரப்பதத்துடன் சமநிலையில் இருக்கும்போது, சில நொடிகளில், ஒரு கேட் வால்வு திறக்கப்பட்டு, அதே அழுத்தத்தில் பராமரிக்கப்படும் முக்கிய மாதிரி அறையில் மாதிரி மாற்றப்படுகிறது. பிரதான அறையின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பம்பிங் சம்பந்தப்பட்ட ஒரு மாற்று அணுகுமுறை சிக்கலை முழுவதுமாக தீர்க்காது, ஏனெனில் 100% உறவினர் ஈரப்பதத்தை எந்த உலர்த்தலும் இல்லாமல் சலிப்பாக அணுக முடியாது, அல்லது செயல்முறை மிகவும் மெதுவாக உள்ளது; பிரதான அறைக்குள் ஒரு நீர் தேக்கத்தை சேர்ப்பது என்பது அனைத்து தண்ணீரும் வெளியே செலுத்தப்படும் வரை உறவினர் ஈரப்பதத்தை குறைக்க முடியாது (அதாவது. ஈரப்பதத்தின் குறைபாடுள்ள கட்டுப்பாடு). கதிர்வீச்சு விளைவுகள் ஒரு எலக்ட்ரான் கற்றை ஒரு மாதிரியுடன் தொடர்பு கொள்ளும் போது, மாதிரியில் மாறுபட்ட அளவுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் கிட்டத்தட்ட தவிர்க்க முடியாதவை. இந்த மாற்றங்கள் அல்லது கதிர்வீச்சு விளைவுகள் SEM மற்றும் ESEM இரண்டிலும் தென்படலாம் அல்லது தென்படலாம். இருப்பினும், மாதிரிகளை அவற்றின் இயற்கையான நிலையில் பார்க்கும் திறனைக் கோரும் ESEM இல் இத்தகைய விளைவுகள் குறிப்பாக முக்கியமானவை. வெற்றிடத்தை அகற்றுவது இந்த நோக்கத்தை நோக்கிய ஒரு பெரிய வெற்றியாகும், இதனால் எலக்ட்ரான் கற்றை இருந்து எந்தவொரு தீங்கு விளைவிக்கும் விளைவுகளுக்கும் சிறப்பு கவனம் தேவைப்படுகிறது. உகந்த ESEM வடிவமைப்புடன் இந்த விளைவுகளை ஒரு முழுமையான குறைந்தபட்சமாக குறைப்பதே இந்த சிக்கலைச் சமாளிப்பதற்கான சிறந்த வழியாகும். இதற்கு அப்பால், முடிவுகளின் மதிப்பீட்டின் போது அவற்றின் சாத்தியமான இருப்பைப் பற்றி பயனர் அறிந்திருக்க வேண்டும். வழக்கமாக, வெவ்வேறு எலக்ட்ரான் பீம்-ஸ்பெசிமென் தொடர்புகள் மற்றும் செயல்முறைகள் காரணமாக இந்த விளைவுகள் பல்வேறு வடிவங்களில் படங்களில் தோன்றும். எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியில் வாயுவை அறிமுகப்படுத்துவது ஒரு புதிய பரிமாணத்திற்கு சமம். இவ்வாறு, எலக்ட்ரான் கற்றைக்கும் வாயுவுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளும், மாதிரியுடன் வாயுவின் (மற்றும் அதன் துணை தயாரிப்புகள்) தொடர்புகளும் இன்னும் அறியப்படாத விளைவுகளுடன் ஒரு புதிய ஆராய்ச்சிப் பகுதியைத் தொடங்குகின்றன. இவற்றில் சில முதலில் பாதகமாகத் தோன்றலாம், ஆனால் பின்னர் சமாளிக்கப்படலாம், மற்றவை எதிர்பாராத முடிவுகளைத் தரக்கூடும். மொபைல் ரேடிக்கல்களுடன் மாதிரியில் உள்ள திரவ கட்டம் மீண்டும் சாதகமான அல்லது பாதகமான பல நிகழ்வுகளைத் தரக்கூடும். நன்மைகள் ஒரு மாதிரியைச் சுற்றி வாயு இருப்பது ESEM க்கு தனித்துவமான புதிய சாத்தியங்களை உருவாக்குகிறதுஃ (அ) திரவ-கட்ட எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி சாத்தியமாகும், ஏனெனில் 609 பா க்கும் அதிகமான எந்த அழுத்தமும் தண்ணீரை அதன் திரவ கட்டத்தில் 0 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் வெப்பநிலையில் பராமரிக்க அனுமதிக்கிறது, இது SEM க்கு மாறாக வெற்றிட நிலையில் மாதிரிகள் உலர்த்தப்படுகின்றன. (ஆ) மின்கடத்தி அல்லாத மாதிரிகள் மேற்பரப்பு கடத்தும் தன்மையை வழங்க SEM இல் பயன்படுத்தப்படும் தயாரிப்பு நுட்பங்கள் தேவையில்லை, அதாவது மெல்லிய தங்கம் அல்லது கார்பன் பூச்சு படிவு அல்லது பிற சிகிச்சைகள், செயல்முறையில் வெற்றிடம் தேவைப்படும் நுட்பங்கள். இன்சுலேட்டிங் மாதிரிகள் எலக்ட்ரான் கற்றை மூலம் சார்ஜ் செய்யப்படுகின்றன, இதனால் இமேஜிங் சிக்கலானது அல்லது சாத்தியமற்றது. (இ) வெற்றிட SEM கண்டுபிடிப்பாளர்களுக்கு மாறாக, புதுமையான இமேஜிங் சாத்தியங்களை உருவாக்கும் கண்டறிதல் ஊடகமாக வாயுவே பயன்படுத்தப்படுகிறது. (ஈ) பிளேன் பிளாஸ்டிக் சிண்டிலேட்டிங் பிஎஸ்இ டிடெக்டர்கள் சார்ஜ் செய்யாமல் இணைக்கப்படாமல் செயல்பட முடியும். எனவே, இந்த கண்டறிதல்கள் சாத்தியமான மிக உயர்ந்த சமிக்ஞை-க்கு-சத்தம்-விகிதத்தை மிகக் குறைந்த முடுக்கம் மின்னழுத்தத்தில் உற்பத்தி செய்கின்றன, ஏனெனில் வெற்றிட SEM க்கு பயன்படுத்தப்படும் அலுமினிய பூச்சில் பிஎஸ்இ எந்த ஆற்றலையும் சிதறடிக்காது. இதன் விளைவாக, மாதிரிகள் விரைவாகவும் எளிதாகவும் பரிசோதிக்கப்படலாம், சிக்கலான மற்றும் நேரத்தை எடுக்கும் தயாரிப்பு முறைகளைத் தவிர்க்கலாம், இயற்கை மேற்பரப்பை மாற்றியமைக்கவோ அல்லது முந்தைய தயாரிப்பு வேலையால் கலைப்பொருட்களை உருவாக்கவோ அல்லது SEM இன் வெற்றிடத்தை உருவாக்கவோ கூடாது. வாயு/திரவ/திடமான தொடர்புகளை இயல்பு மற்றும் நிகழ்நேரத்தில் மாறும் வகையில் ஆய்வு செய்யலாம் அல்லது பிந்தைய செயலாக்கத்திற்காக பதிவு செய்யலாம். துணை பூஜ்ஜியத்திலிருந்து 1000 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலை மாறுபாடுகள் மற்றும் மாதிரி நுண்-கையாளுதலுக்கான பல்வேறு துணை சாதனங்கள் ஒரு புதிய யதார்த்தமாக மாறிவிட்டன. உயிரியல் மாதிரிகள் புதியதாகவும் உயிருடனும் பராமரிக்கப்படலாம். எனவே, வழக்கமான எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியிலிருந்து ESEM ஒரு தீவிரமான முன்னேற்றத்தை உருவாக்குகிறது, அங்கு வெற்றிட நிலை எலக்ட்ரான் கற்றை இமேஜிங் உலகளாவியதாக மாறுவதற்கான நன்மைகளைத் தடுத்தது. குறைபாடுகள் எலக்ட்ரான் கற்றை வாயு சூழலில் பயன்படுத்தக்கூடிய மாதிரி அறையில் உள்ள தூரத்தின் வரம்பிலிருந்து முக்கிய குறைபாடு எழுகிறது. பி. எல். ஏ 1 இலிருந்து மாதிரியின் பயனுள்ள தூரம் என்பது மின்னழுத்தம், கற்றை மின்னோட்டம், வாயுவின் தன்மை மற்றும் அழுத்தம் மற்றும் பயன்படுத்தப்படும் துளை விட்டம் ஆகியவற்றின் செயல்பாடாகும். வாயு அழுத்தம் குறைந்த வெற்றிடத்திலிருந்து ஒரு வளிமண்டலத்திற்கு மாறுபடும் என்பதால் இந்த தூரம் சுமார் 10 மிமீ முதல் ஒரு மில்லிமீட்டரின் ஒரு பகுதி வரை மாறுபடும். உகந்த செயல்பாட்டிற்கு, உற்பத்தியாளர் மற்றும் பயனர் இருவரும் இந்த அடிப்படை தேவையை பூர்த்தி செய்ய, வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டில் இணங்க வேண்டும். மேலும், அழுத்தத்தை மிகக் குறைந்த நிலைக்கு கொண்டு வர முடியும் என்பதால், ஒரு ESEM மேற்கூறிய குறைபாடுகள் இல்லாமல் வழக்கமான SEM செயல்பாட்டிற்குத் திரும்பும். எனவே, வெற்றிடத்தில் செயல்படுவதன் மூலம் ஒருவர் ESEM பண்புகளை SEM பண்புகளுடன் பரிமாறிக்கொள்ளலாம். இந்த அனைத்து குறைபாடுகள் மற்றும் நன்மைகளின் நல்லிணக்கத்தை முறையாக வடிவமைக்கப்பட்ட மற்றும் இயக்கப்படும் உலகளாவிய ESEM மூலம் அடைய முடியும். பயனுள்ள மாதிரி தூரத்தின் வரம்புடன் இணைவது குறைந்தபட்ச உருப்பெருக்கம் சாத்தியமாகும், ஏனெனில் மிக அதிக அழுத்தத்தில் தூரம் மிகவும் சிறியதாகி, பி. எல். ஏ 1 அளவால் பார்வை புலம் வரையறுக்கப்படுகிறது. SEM இன் மிகக் குறைந்த உருப்பெருக்க வரம்பில், ஒரு ஒளி நுண்ணோக்கியின் மேல் உருப்பெருக்கத்தை ஒன்றுடன் ஒன்று இணைத்து, உயர்ந்த புலம் ESEM பயன்முறையால் மாறுபட்ட அளவிற்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த வரம்பின் அளவு கருவி வடிவமைப்பை வலுவாக சார்ந்துள்ளது. எக்ஸ்-கதிர்கள் சுற்றியுள்ள வாயுவால் உருவாக்கப்படுவதால், SEM ஐ விட பெரிய மாதிரி பகுதியிலிருந்து வருவதால், பகுப்பாய்வின் போது பிரித்தெடுக்கப்பட்ட தகவல்களில் வாயுவின் விளைவுகளைக் குறைக்க சிறப்பு வழிமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன. வாயு இருப்பது சில பயன்பாடுகளில் தேவையற்ற விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும், ஆனால் கதிர்வீச்சு விளைவுகளைக் குறைக்கவும் கட்டுப்படுத்தவும் மேலும் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு மேற்கொள்ளப்படுவதால் மட்டுமே இவற்றின் அளவு தெளிவாகத் தெரியும். உகந்த வடிவமைப்பின் அனைத்துக் கொள்கைகளுக்கும் இணங்க எந்தவொரு வணிகக் கருவியும் (2009க்குள்) இன்னும் கிடைக்கவில்லை, இதனால் பட்டியலிடப்பட்ட மேலும் வரம்புகள் தற்போதுள்ள கருவிகளின் சிறப்பியல்புகளாகும், பொதுவாக ESEM நுட்பத்தின் அல்ல. டிரான்ஸ்மிஷன் ESEM ஒரு மெல்லிய மாதிரி பிரிவின் மூலம் பரவும் பிரகாசமான மற்றும் இருண்ட புல சமிக்ஞைகளை பொருத்தமான கண்டறிதல் வழிமுறைகளால் டிரான்ஸ்மிஷன் பயன்முறையிலும் (TESEM) ESEM ஐப் பயன்படுத்தலாம். இது மாதிரியின் கீழே திட நிலை கண்டறிதல்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமோ அல்லது வாயு கண்டறிதல் சாதனத்தின் (ஜிடிடி) பயன்பாட்டின் மூலமோ செய்யப்படுகிறது. ESEM இல் பயன்படுத்தப்படும் பொதுவாக குறைந்த முடுக்கம் மின்னழுத்தங்கள் கறைபடாத மாதிரிகளின் மாறுபாட்டை மேம்படுத்துகின்றன, அதே நேரத்தில் அவை நானோமீட்டர் தெளிவுத்திறன் இமேஜிங்கை பரிமாற்ற முறையில் பெறுவதை அனுமதிக்கின்றன, குறிப்பாக புலம் உமிழ்வு வகை எலக்ட்ரான் துப்பாக்கிகளுடன். ESEM-DIA என்பது டிஜிட்டல் பட பகுப்பாய்வு (DIA) திட்டத்துடன் இணைக்கப்பட்ட ESEM நுண்ணோக்கியைக் கொண்ட ஒரு அமைப்பைக் குறிக்கும் சுருக்கமாகும். இது டிஜிட்டல் முறையில் பெறப்பட்ட ESEM படங்களின் அளவு சிகிச்சையை நேரடியாக சாத்தியமாக்குகிறது, மேலும் நரம்பியல் வலையமைப்பின் அடிப்படையில் இயந்திர கற்றல் மூலம் பட அங்கீகாரம் மற்றும் பட செயலாக்கத்தை அனுமதிக்கிறது. பயன்பாடுகள் ESEM இன் சில பிரதிநிதித்துவ பயன்பாடுகள் பின்வரும் பகுதிகளில் உள்ளனஃ உயிரியல் ஒரு ஆரம்ப பயன்பாடு லெப்டோஸ்பெர்மம் ஃப்ளேவ்சென்ஸ் ஆய்வு உட்பட புதிய மற்றும் உயிருள்ள தாவரப் பொருட்களின் பரிசோதனையை உள்ளடக்கியது. நுண்ணுயிரிகளைப் பற்றிய ஆய்வுகளில் ESEM இன் நன்மைகள் மற்றும் தயாரிப்பு நுட்பங்களின் ஒப்பீடு நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளன. மருத்துவம் மற்றும் மருத்துவம் புற்றுநோய் உயிரணுக்களில் மருந்துகளின் தாக்கம் திரவ-கட்ட ESEM-STEM மூலம் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. தொல்லியல் பாதுகாப்பு அறிவியலில், மாதிரிகளை அப்படியே அல்லது அவற்றின் இயற்கையான நிலையில் பாதுகாப்பது பெரும்பாலும் அவசியம். குறிப்பிட்ட இரசாயன மற்றும் இயந்திர சிகிச்சைகளுடன் மற்றும் இல்லாமல் கம்பளி தொழிலில் உள்ள இழைகள் குறித்து தொழில்துறை ESEM ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. சிமெண்ட் தொழிலில், ஈரமான மற்றும் வறண்ட நிலையில் உள்ள பல்வேறு செயல்முறைகளை ஆராய்வது முக்கியம். சிட்டு ஆய்வுகளில் சிட்டு ஆய்வுகள் பல்வேறு துணை சாதனங்களின் உதவியுடன் செய்யப்படலாம். இவை உயர்ந்த வெப்பநிலையில் செயல்முறைகளைக் கவனிப்பதற்கான சூடான நிலைகள், திரவங்களின் மைக்ரோ இன்ஜெக்டர்கள் மற்றும் மாதிரி நீட்டிப்பு அல்லது சிதைவு சாதனங்கள் ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியுள்ளன. பொதுப் பொருட்கள் அறிவியல் எஸ். இ. எம் தயாரிப்பின் போது அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட கலைப்பொருட்கள் இல்லாமல் பயோஃபிலிம்களைப் படிக்க முடியும், அதே போல் பல் மற்றும் சவர்க்காரம் ஈ. எஸ். இ. எம் இன் ஆரம்ப ஆண்டுகளிலிருந்து ஆராயப்பட்டுள்ளன. வணிக ரீதியான ESEM வெவ்வேறு உற்பத்தி பிராண்ட் பெயர்களில் ESEM தோன்றியுள்ளது. ESEM என்ற சொல் 1980 ஆம் ஆண்டில் முதன்முதலில் பகிரங்கமாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட ஒரு பொதுவான பெயராகும், பின்னர் டானிலாடோஸ் மற்றும் அனைத்து ESEM வகை கருவிகளின் கிட்டத்தட்ட அனைத்து பயனர்களாலும் அனைத்து வெளியீடுகளிலும் இடைவிடாமல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ELECTROSCAN ESEM வர்த்தக முத்திரை 1999 வரை இடைவிடாமல் பெறப்பட்டது, அது காலாவதியாகும் வரை அனுமதிக்கப்பட்டது. "சுற்றுச்சூழல்" என்ற சொல் முதலில் பரிமாற்ற நுண்ணோக்கியில் "சுற்றுச்சூழல்" உயிரணுக்களின் முந்தைய (வரலாற்று) பயன்பாட்டின் தொடர்ச்சியாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இருப்பினும் "வளிமண்டல" என்ற சொல் ஒரு வளிமண்டல அழுத்தத்தில் (ஏஎஸ்இஎம்) ஒரு ஈஎஸ்இஎம் ஐக் குறிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் எந்த வணிகக் கருவிகளுடனும் அல்ல. மற்ற போட்டி உற்பத்தியாளர்கள் "நேச்சுரல் SEM" (ஹிட்டாச்சி), "வெட்-SEM" (ISI), "பயோ-SEM" (குறுகிய காலம், AMRAY), "VP-SEM" (மாறி-அழுத்தம் SEM; LEO/Zeiss-SMT), "LVSEM" (குறைந்த-வெற்றிட SEM, பெரும்பாலும் குறைந்த-மின்னழுத்த SEM; JEOL ஐக் குறிக்கிறது) என்ற சொற்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர், இவை அனைத்தும் நடைமுறையில் உள்ள உற்பத்தி அட்டவணைகளின்படி காலப்போக்கில் நிலையற்றதாகத் தோன்றுகின்றன. சமீப காலம் வரை, இந்த பெயர்கள் அனைத்தும் சுமார் 100 பா வரை செயல்படும் கருவிகளைக் குறிக்கின்றன மற்றும் பிஎஸ்இ டிடெக்டர்களுடன் மட்டுமே உள்ளன. சமீபத்தில், ஜீஸ்-எஸ். எம். டி. வி. பி.-எஸ். இ. எம். பட உருவாக்கத்திற்கான எஸ். இ பொறிமுறையாக வாயு அயனியாக்கம் அல்லது வாயு சிண்டிலேஷனுடன் சேர்ந்து அதிக அழுத்தத்திற்கு நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, வர்த்தக முத்திரைகளின் கடந்தகால பயன்பாட்டிலிருந்து சில குழப்பங்கள் எழக்கூடும் என்பதால், வெவ்வேறு பெயர்களைக் கொண்ட பிற போட்டியிடும் வணிக (அல்லது ஆய்வக) பிராண்டுகளுடன் ஒரே ஒரு பிராண்ட் வணிக கருவியுடன் ESEM என்ற வார்த்தையை அடையாளம் காண்பது முறையற்றது. இதேபோல், GDD என்ற சொல் ESEM இல் உள்ள முழு புதிய வாயு கண்டறிதல் கொள்கையையும் உள்ளடக்கியது. ESD மற்றும் GSED என்ற சொற்கள், குறிப்பாக, இந்த கண்டறிதலின் இரண்டாம் நிலை எலக்ட்ரான் முறையைக் குறிக்க ஒரு வணிக ESEM உடன் இணைந்து பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ESEM படங்களின் தொகுப்பு ESEM ஐப் பயன்படுத்தி எடுக்கப்பட்ட படங்களின் எடுத்துக்காட்டுகள் பின்வருமாறு. குறிப்புகள் நூலியல் வெளிப்புற இணைப்புகள் ESEM மேம்பாடு மற்றும் அதன் எதிர்கால வீடியோக்கள் நேரடி மாதிரிகள் மற்றும் ESEM எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி நுட்பங்களில் உள்ள சிட்டு இமேஜிங் அறிவியல் நுட்பங்கள்