Environmental scanning electron microscope
ماحولیاتی اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ (ای ایس ای ایم) ایک اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ (ایس ای ایم) ہے جو نمونوں کے چیمبر میں گیسی ماحول کی اجازت دے کر گیلے، غیر مربوط، یا دونوں نمونوں کے الیکٹران مائکگراف جمع کرنے کے اختیار کی اجازت دیتا ہے۔ اگرچہ ترمیم شدہ ایس ای ایم میں اندرونی چیمبروں میں گیلے نمونوں کو دیکھنے میں اس سے قبل کامیابیاں حاصل ہوئی تھیں، لیکن ای ایس ای ایم اپنے خصوصی الیکٹران ڈٹیکٹرز (معیاری ایور ہارٹ تھورنلی ڈٹیکٹر کے بجائے) اور اس کے تفریقی پمپنگ سسٹم کے ساتھ، الیکٹران بیم کی منتقلی کی اجازت دیتا ہے۔ بندوق کے علاقے میں ہائی ویکیوم سے اس کے نمونہ چیمبر میں قابل حصول ہائی پریشر تک، اسے ایک مکمل اور منفرد آلہ بناتا ہے جو نمونوں کی ان کی قدرتی حالت میں امیجنگ کے مقصد کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اس آلے کو اصل میں گیراسیموس ڈینیلاٹوس نے نیو ساؤتھ ویلز یونیورسٹی میں کام کرتے ہوئے ڈیزائن کیا تھا۔ منفریڈ وان آرڈین سے شروع کرتے ہوئے، الیکٹران خوردبین کی روایتی اور اسکیننگ ٹرانسمیشن اقسام کے ساتھ مل کر پانی یا ماحولیاتی گیس کے ساتھ "ماحولیاتی" خلیوں کے اندر نمونوں کے معائنے کی ابتدائی کوششوں کی اطلاع دی گئی تھی۔ تاہم، ایس ای ایم میں گیلے نمونوں کی پہلی تصاویر کی اطلاع لین نے 1970 میں دی تھی جب اس نے نمونے کی سطح پر مشاہدے کے مقام پر پانی کے بخارات کا ایک عمدہ جیٹ انجکشن کیا تھا۔ گیس آلے میں کوئی ترمیم کیے بغیر نمونے کے چیمبر کے خلا میں پھیل گئی۔ مزید برآں، شاہ اور بیکٹ نے 1977 اور 1979 میں سگنل کا پتہ لگانے کے لیے جذب شدہ نمونہ کرنٹ موڈ کے استعمال کی اجازت دینے کے لیے ممکنہ طور پر نباتاتی نمونوں کو کنڈکٹو برقرار رکھنے کے لیے مختلف طور پر پمپ کیے گئے خلیوں یا چیمبروں کے استعمال کی اطلاع دی۔ Spivak et al. 1977 میں نمونوں کو ان کی گیلی حالت میں برقرار رکھنے کے لیے تفریق پمپنگ، یا الیکٹران شفاف فلموں کے استعمال سمیت ایس ای ایم میں مختلف ماحولیاتی خلیوں کا پتہ لگانے کی ترتیبات کے ڈیزائن اور استعمال کی اطلاع دی۔ ان خلیوں میں، ان کی نوعیت کے مطابق، صرف محدود استعمال تھا اور مزید ترقی نہیں کی گئی تھی۔ 1974 میں، رابنسن نے بیک اسکیٹرڈ الیکٹران ڈیٹیکٹر اور ایک ہی یپرچر کے ساتھ تفریقی ویکیوم پمپنگ کے استعمال اور درجہ حرارت کے منجمد مقام پر 600 پی اے دباؤ کے ارد گرد آبی بخارات کے تعارف کے ساتھ ایک بہتر نقطہ نظر کی اطلاع دی۔ تاہم، ان میں سے کسی بھی نقطہ نظر نے معمول کے آپریشن کے لیے کافی مستحکم آلہ تیار نہیں کیا۔ 1978 میں سڈنی میں نیو ساؤتھ ویلز یونیورسٹی میں رابنسن کے ساتھ کام شروع کرتے ہوئے، ڈینیلاٹوس نے ایک مکمل مقداری مطالعہ اور تجربہ کیا جس کے نتیجے میں کمرے کے درجہ حرارت پر خوردبین کا مستحکم آپریشن اور 7000 پی اے تک ہائی پریشر ہوا، جیسا کہ 1979 میں رپورٹ کیا گیا تھا۔ اگلے سالوں میں، ڈینلاٹوس نے آزادانہ طور پر کام کرتے ہوئے، ماحولیاتی یا ماحولیاتی اسکیننگ الیکٹران خوردبین (اے ایس ای ایم) کے ڈیزائن اور تعمیر پر کام کے ایک سلسلے کی اطلاع دی جو خلا سے ایک ماحول تک کسی بھی دباؤ پر کام کرنے کے قابل ہے۔ ان ابتدائی کاموں میں 1983 تک بیک اسکیٹرڈ الیکٹران (بی ایس ای) ڈٹیکٹرز کے ساتھ مل کر تفریقی پمپنگ سسٹم کی اصلاح شامل تھی، جب اس نے ماحولیاتی گیس کو خود پتہ لگانے کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرنے کی ایجاد کی۔ 1980 کی دہائی کا اختتام ای ایس ای ایم کی بنیادوں اور گیس کا پتہ لگانے والے آلے (جی ڈی ڈی) کے نظریہ سے متعلق جامع طور پر دو بڑے کاموں کی اشاعت کے ساتھ ہوا۔ مزید برآں، 1988 میں، پہلی تجارتی ای ایس ای ایم کی نمائش نیو اورلینز میں الیکٹروسکن کارپوریشن نے کی تھی، جو ایک وینچر کیپیٹل کمپنی ہے جو ڈینلاٹوس ای ایس ای ایم کو تجارتی بنانا چاہتی ہے۔ کمپنی نے جی ڈی ڈی کے ثانوی الیکٹران (ایس ای) موڈ پر زور دیا اور اضافی کلیدی پیٹنٹ کی ایک سیریز کے ساتھ تجارتی ای ایس ای ایم کی اجارہ داری کو محفوظ کیا۔ فلپس اور ایف ای آئی کمپنیاں تجارتی ای ایس ای ایم آلات فراہم کرنے میں الیکٹروسکن میں کامیاب ہوئیں۔ ڈینلاٹوس کے کلیدی پیٹنٹ اور مدد کی میعاد ختم ہونے کے بعد، نئے تجارتی آلات کو حال ہی میں ایل ای او (کارل زیس ایس ایم ٹی کے بعد) نے مارکیٹ میں شامل کیا ہے۔ سڈنی میں اصل تجرباتی پروٹو ٹائپ ای ایس ای ایم پر کام کرنے اور دنیا بھر میں مختلف قسم کی ایپلی کیشنز میں تجارتی ای ایس ای ایم کا استعمال کرنے والے متعدد دیگر کارکنوں سے آج تک مزید بہتری کی اطلاع ملی ہے۔ ایک ابتدائی جامع کتابچہ 1993 میں ڈینیلاٹوس نے مرتب کیا تھا، جبکہ ایک حالیہ سروے پی ایچ ڈی میں پایا جا سکتا ہے۔ مورگن کا مقالہ (2005)۔ خوردبین ایک ای ایس ای ایم ایک اسکین شدہ الیکٹران بیم اور برقی مقناطیسی لینس کو استعمال کرتا ہے تاکہ بیم کو نمونے کی سطح پر روایتی ایس ای ایم کی طرح فوکس اور ڈائریکٹ کیا جا سکے۔ ایک بہت ہی چھوٹے مرکوز الیکٹران اسپاٹ (پروب) کو ایک چھوٹے سے نمونے والے علاقے پر رسٹر کی شکل میں اسکین کیا جاتا ہے۔ بیم الیکٹران نمونے کی سطح کی پرت کے ساتھ تعامل کرتے ہیں اور مختلف اشارے (معلومات) تیار کرتے ہیں جو مناسب ڈٹیکٹر کے ساتھ جمع کیے جاتے ہیں۔ ان ڈٹیکٹرز کی آؤٹ پٹ، مناسب الیکٹرانکس کے ذریعے، مانیٹر کی اسکرین کو ایک ایسی تصویر بنانے کے لیے ماڈیول کرتی ہے جو چھوٹے رسٹر اور معلومات سے مطابقت رکھتی ہے، پکسل کے لحاظ سے پکسل، نمونہ کی سطح سے نکلتی ہے۔ ان عام اصولوں سے بالاتر، ای ایس ای ایم کئی لحاظ سے ایس ای ایم سے کافی حد تک ہٹ جاتا ہے، یہ سب آلات کے صحیح ڈیزائن اور آپریشن میں اہم ہیں۔ نیچے دیا گیا خاکہ ان ضروریات اور نظام کے کام کرنے کے طریقے پر روشنی ڈالتا ہے۔ تفریقی پمپنگ ہائی پریشر گیس کے ماحول کو برقرار رکھنے والے نمونہ چیمبر کو الیکٹران آپٹکس کالم کے ہائی ویکیوم سے الگ کیا جاتا ہے جس میں کم از کم دو چھوٹے سوراخ ہوتے ہیں جنہیں روایتی طور پر پریشر لمیٹنگ ایپرچرز (پی ایل اے) کہا جاتا ہے۔ پہلے یپرچر (پی ایل اے 1) سے نکلنے والی گیس کو ایک پمپ کے ذریعے نظام سے فوری طور پر ہٹا دیا جاتا ہے جو نیچے کی طرف والے علاقے میں بہت کم دباؤ کو برقرار رکھتا ہے (یعنی۔ یپرچر کے فورا اوپر)۔ اسے تفریقی پمپنگ کہا جاتا ہے۔ کچھ گیس کم دباؤ والے علاقے (مرحلہ 1) سے دوسرے دباؤ کو محدود کرنے والے یپرچر (پی ایل اے 2) کے ذریعے اوپر کے کالم کے خلا والے علاقے میں نکلتی ہے، جو دوسرے مرحلے کے تفریقی پمپنگ (مرحلہ 2) کی تشکیل کرتی ہے۔ ایک اسکیمیٹک خاکہ ESEM گیس کے دباؤ کے بنیادی مراحل کو ظاہر کرتا ہے جس میں نمونہ چیمبر، انٹرمیڈیٹ کیوٹی اور اپر الیکٹران آپٹکس کالم شامل ہیں۔ حاصل کردہ متعلقہ دباؤ p0>> p1>> p2 ہیں، جو ٹونگسٹن قسم کی الیکٹران گن کو استعمال کرنے والے خوردبین کے لیے کافی حالت ہے۔ لا بی 6 اور فیلڈ ایمیشن ٹائپ الیکٹران گنوں کے لیے درکار اس سے بھی زیادہ ویکیوم حاصل کرنے کے لیے اضافی پمپنگ مراحل شامل کیے جا سکتے ہیں۔ دباؤ کو محدود کرنے والے یپرچر کا ڈیزائن اور شکل اس کے ذریعے تیز ترین ممکنہ دباؤ میلان (منتقلی) حاصل کرنے میں اہم ہے۔ یہ ایک پتلی پلیٹ پر بنے سوراخ کے ساتھ حاصل کیا جاتا ہے اور نیچے کی سمت میں ٹیپر کیا جاتا ہے جیسا کہ پی ایل اے 1 کے ذریعے بہنے والی گیس کے ساتھ آئسو ڈینسٹی کنٹورز میں دکھایا گیا ہے۔ یہ حقیقی وقت میں گیس کے مالیکیول کے تصادم اور خلا کے ذریعے حرکت کے کمپیوٹر تخروپن کے ساتھ کیا گیا تھا۔ یپرچر کے ذریعے گیس کے آئسوڈینسیٹی کنٹورز کے اعداد و شمار میں ہم فوری طور پر دیکھ سکتے ہیں کہ گیس کی کثافت چند یپرچر ریڈیائی کی لمبائی کے مقابلے میں تقریبا دو درجے کی شدت سے کم ہوتی ہے۔ یہ پہلے اصول کا مقداری طور پر واضح مظاہرہ ہے جو اوپر کے کم دباؤ اور خلا والے علاقوں سے ہائی پریشر نمونہ چیمبر کو الگ کرنے کے قابل بناتا ہے۔ اس طرح کے ذرائع سے، گیس کے بہاؤ کے شعبوں کا مطالعہ مختلف آلات کے حالات میں کیا گیا ہے، جس میں بعد میں الیکٹران بیم کی منتقلی کی مقدار مقرر کی گئی ہے۔ الیکٹران بیم کی منتقلی تفریق پمپنگ کے استعمال سے، ایک الیکٹران بیم پیدا ہوتا ہے اور اوپری کالم کے خلا میں الیکٹران گن سے نیچے پی ایل اے 2 تک آزادانہ طور پر پھیلایا جاتا ہے، جس مقام سے الیکٹران بیم آہستہ آہستہ گیس کے مالیکیولز کے ذریعے الیکٹران بکھرنے کی وجہ سے الیکٹرانوں کو کھو دیتا ہے۔ ابتدائی طور پر، انٹرمیڈیٹ کیوٹی کے اندر الیکٹران بکھرنے کی مقدار نہ ہونے کے برابر ہوتی ہے، لیکن جیسے جیسے بیم پی ایل اے 1 کے ذریعہ تشکیل پانے والے تیزی سے گھنے گیس جیٹ کا سامنا کرتا ہے، نقصانات نمایاں ہو جاتے ہیں۔ بیم کے نمونہ چیمبر میں داخل ہونے کے بعد، موجودہ دباؤ، گیس کی نوعیت اور بیم کے ایکسلریشن وولٹیج کے لحاظ سے الیکٹران کے نقصانات میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے۔ پی ایل اے 1 محور کے ساتھ منتقل ہونے والے بیم کا حصہ کسی دیئے گئے پروڈکٹ پی 0 ڈی کے لیے خصوصیت والے منحنی خطوط کے ایک سیٹ کے ذریعے دیکھا جا سکتا ہے، جہاں ڈی یپرچر قطر ہے۔ آخر کار، الیکٹران بیم مکمل طور پر بکھرے ہوئے اور گم ہو جاتے ہیں، لیکن ایسا ہونے سے پہلے، الیکٹرانوں کی ایک مفید مقدار کو ایک محدود فاصلے پر اصل مرکوز مقام پر برقرار رکھا جاتا ہے، جسے اب بھی امیجنگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ اس لیے ممکن ہے کیونکہ ہٹائے گئے الیکٹران بکھرے ہوئے ہوتے ہیں اور مرکوز مقام کے ارد گرد اسکرٹ (الیکٹران اسکرٹ) جیسے وسیع علاقے میں تقسیم ہوتے ہیں۔ چونکہ الیکٹران اسکرٹ کی چوڑائی اسپاٹ کی چوڑائی سے زیادہ شدت کی ہوتی ہے، جس کی شدت کم کرنٹ کثافت کی ہوتی ہے، اسکرٹ مرکزی اسپاٹ سے پیدا ہونے والے برعکس میں حصہ لیے بغیر صرف پس منظر (سگنل) شور میں حصہ ڈالتا ہے۔ دباؤ، فاصلہ اور بیم وولٹیج کے مخصوص حالات جن پر الیکٹران بیم امیجنگ کے مقاصد کے لیے مفید رہتا ہے، کو سابقہ ادب میں استعمال ہونے والے واحد، کثرت اور متعدد بکھرنے والے نظاموں کے برعکس اولیگو بکھرنے والا نظام کہا جاتا ہے۔ کسی دیئے گئے بیم کے تیز رفتار وولٹیج اور گیس کے لیے، پی ایل اے 1 سے فاصلہ ایل، جس پر مفید امیجنگ ممکن ہے، چیمبر پریشر پی 0 کے الٹا متناسب ہے۔ انگوٹھے کے اصول کے طور پر، ہوا میں 5 کے وی بیم کے لیے، یہ ضروری ہے کہ پروڈکٹ پی 0 ایل = 1 پی اے ایم یا اس سے کم ہو۔ الیکٹران بیم ٹرانسفر کے اس دوسرے اصول کے مطابق، ای ایس ای ایم کا ڈیزائن اور آپریشن نمونے کی حرکت اور ہیرا پھیری کو کنٹرول کرنے والے تمام آلات کو بہتر بنانے اور چھوٹے کرنے، اور سگنل کا پتہ لگانے پر مرکوز ہے۔ اس کے بعد مسئلہ کم ہو جاتا ہے تاکہ آلہ اپنی جسمانی حد کے قریب کام کرنے کے لیے کافی انجینئرنگ کی درستگی حاصل کر سکے، جو زیادہ سے زیادہ کارکردگی اور صلاحیتوں کی حد کے مطابق ہے۔ کسی دی گئی مشین کی طرف سے زیادہ سے زیادہ کارکردگی کی صلاحیت سے کسی بھی انحراف کے حساب سے میرٹ کا ایک اعداد و شمار متعارف کرایا گیا ہے۔ سگنل کا پتہ لگانا الیکٹران بیم نمونے پر اثر انداز ہوتا ہے اور تیز رفتار وولٹیج اور نمونے کی نوعیت کے لحاظ سے ایک خاص گہرائی میں داخل ہوتا ہے۔ آنے والے تعامل سے، اشارے اسی طرح پیدا ہوتے ہیں جیسے کسی SEM میں ہوتے ہیں۔ اس طرح، ہمیں ثانوی اور پس بکھرے ہوئے الیکٹران، ایکس رے اور کیتھوڈولومینسینس (روشنی) ملتے ہیں۔ ان تمام اشاروں کا پتہ ای ایس ای ایم میں بھی لگایا جاتا ہے لیکن ڈیٹیکٹر کے ڈیزائن اور استعمال شدہ اصولوں میں کچھ فرق کے ساتھ۔ سیکنڈری الیکٹران ایس ای ایم (ایور ہارٹ-تھورنلی ڈٹیکٹر) کا روایتی سیکنڈری الیکٹران ڈٹیکٹر گیس کی موجودگی میں اس ڈٹیکٹر سے وابستہ کلو وولٹ بائیس کی وجہ سے برقی خارج ہونے والے مادہ (آرسنگ) کی وجہ سے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ اس کے بدلے میں، ماحولیاتی گیس کو خود اس موڈ میں امیجنگ کے لیے ڈٹیکٹر کے طور پر استعمال کیا گیا ہے: گیس کا پتہ لگانے والا آلہ ایک سادہ شکل میں، گیس کا پتہ لگانے والا آلہ (جی ڈی ڈی) ای ایس ای ایم میں ثانوی الیکٹرانوں کو جمع کرنے کے لیے کئی سو وولٹ تک کے وولٹیج کے ساتھ ایک الیکٹروڈ کا استعمال کرتا ہے۔ اس ایس ای ڈٹیکٹر کے اصول کو ایک یکساں برقی میدان E = V/d پیدا کرنے والے ممکنہ فرق V کے ساتھ فاصلے d پر دو متوازی پلیٹوں پر غور کرکے بہترین طور پر بیان کیا گیا ہے، اور اسے GDD کے ساتھ موجود خاکہ میں دکھایا گیا ہے۔ بیم امپنگمنٹ کے مقام پر نمونے سے خارج ہونے والے ثانوی الیکٹرانوں کو فیلڈ فورس کے ذریعے انوڈ الیکٹروڈ کی طرف چلایا جاتا ہے لیکن الیکٹران بھی گیس کے مالیکیولز کے ساتھ تصادم سے تھرمل پھیلاؤ کی وجہ سے ریڈیئل طور پر حرکت کرتے ہیں۔ انوڈ رداس r بمقابلہ r/d کے اندر الیکٹران کلیکشن فریکشن R کی تغیر، انوڈ بائیس V کی مقررہ اقدار کے لیے، (دباؤ · فاصلہ) p·d = 1 PA·m کے مستقل پروڈکٹ پر، GDD کی کارکردگی کے ساتھ خصوصیت والے منحنی خطوط کے ذریعے دیا جاتا ہے۔ تمام ثانوی الیکٹرانوں کا پتہ لگایا جاتا ہے اگر اس آلے کے پیرامیٹرز کو مناسب طریقے سے ڈیزائن کیا گیا ہو۔ یہ واضح طور پر ظاہر کرتا ہے کہ عملی طور پر 100% کارکردگی کلکٹر الیکٹروڈ کے ایک چھوٹے سے رداس کے اندر صرف اعتدال پسند تعصب کے ساتھ ممکن ہے۔ تعصب کی ان سطحوں پر، کوئی تباہ کن اخراج نہیں ہوتا ہے۔ اس کے بجائے، الیکٹرانوں کا ایک کنٹرول شدہ متناسب ضرب پیدا ہوتا ہے جب الیکٹران گیس کے مالیکیولز سے ٹکراتے ہیں اور انوڈ کی طرف جاتے ہوئے نئے الیکٹرانوں کو جاری کرتے ہیں۔ برفانی تودے کی وسعت کا یہ اصول اعلی توانائی کی تابکاری کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہونے والے متناسب کاؤنٹرز کی طرح کام کرتا ہے۔ اس طرح انوڈ کے ذریعہ پکڑے گئے سگنل کو مزید بڑھایا جاتا ہے اور ڈسپلے اسکرین کو ماڈیول کرنے اور ایس ای ایم کی طرح ایک تصویر بنانے کے لیے اس پر کارروائی کی جاتی ہے۔ خاص طور پر، اس ڈیزائن اور اس سے وابستہ گیسی الیکٹران امپلیفیکیشن میں، پروڈکٹ p·d ایک آزاد پیرامیٹر ہے، تاکہ دباؤ اور الیکٹروڈ جیومیٹری کی اقدار کی ایک وسیع رینج ہو جسے انہی خصوصیات سے بیان کیا جا سکے۔ اس تجزیے کا نتیجہ یہ ہے کہ ثانوی الیکٹرانوں کا گیس کے ماحول میں اعلی دباؤ پر بھی پتہ لگانا ممکن ہے، جو کسی بھی آلے کی انجینئرنگ کی افادیت پر منحصر ہے۔ جی ڈی ڈی کی ایک اور خصوصیت کے طور پر، ایک گیسی چمکدار برفانی تودے الیکٹران برفانی تودے کے ساتھ بھی آتے ہیں اور، فوٹو ملٹی پلیئر سے پیدا ہونے والی روشنی کا پتہ لگانے سے، متعلقہ ایس ای تصاویر معمول کے مطابق بنائی جا سکتی ہیں۔ اس موڈ کے فریکوئنسی رسپانس نے حقیقی ٹی وی اسکیننگ ریٹ کے استعمال کی اجازت دی ہے۔ ڈٹیکٹر کا یہ طریقہ تجارتی آلات کی تازہ ترین نسل کے ذریعہ استعمال کیا گیا ہے۔ ناول جی ڈی ڈی سب سے پہلے ای ایس ای ایم میں ممکن ہو گیا ہے اور اس نے عملی طور پر 100% ایس ای جمع کرنے کی کارکردگی پیدا کی ہے جو پہلے ایور ہارٹ-تھورنلی ایس ای ڈٹیکٹر کے ساتھ ممکن نہیں تھی جہاں خلا میں الیکٹرانوں کے آزاد راستوں کو ڈٹیکٹر کی طرف جھکا نہیں جا سکتا۔ جیسا کہ ذیل میں مزید وضاحت کی گئی ہے، بیک اسکیٹرڈ الیکٹرانوں کا پتہ سگنل گیس کے تعاملات کے ذریعے بھی لگایا جا سکتا ہے، تاکہ بی ایس ای جزو کو ایس ای امیج سے الگ کرنے کے لیے اس عمومی گیس ڈٹیکٹر کے مختلف پیرامیٹرز کو کنٹرول کیا جا سکے۔ لہذا، ان ڈٹیکٹرز کے ساتھ تقریبا خالص ایس ای امیجز تیار کرنے کا خیال رکھا گیا ہے، جسے ای ایس ڈی (انوائرمنٹل سیکنڈری ڈٹیکٹر) اور جی ایس ای ڈی (گیسس سیکنڈری الیکٹران ڈٹیکٹر) کہا جاتا ہے۔ بیک اسکیٹرڈ الیکٹران (بی ایس ای) وہ ہوتے ہیں جو بیم-اسپیسیمین تعاملات کی وجہ سے نمونے سے واپس خارج ہوتے ہیں جہاں الیکٹران لچکدار اور غیر لچکدار بکھرنے سے گزرتے ہیں۔ روایتی تعریف کے مطابق ان میں 50 ای وی سے لے کر بنیادی بیم کی توانائی تک کی توانائیاں ہوتی ہیں۔ ان الیکٹرانوں کے ساتھ پتہ لگانے اور امیجنگ کے لیے، SEM میں چمکدار اور ٹھوس حالت والے مواد کا استعمال کیا گیا ہے۔ ان مواد کو بی ایس ای کا پتہ لگانے اور امیجنگ کے لیے جی ڈی ڈی کے استعمال کے علاوہ ای ایس ای ایم میں بھی ڈھالا اور استعمال کیا گیا ہے۔ بی ایس ای جی ڈی ڈی کے الیکٹروڈ کے درمیان گیس کے حجم سے گزرتا ہے اور اضافی آئنائزیشن اور ایولانچ امپلیفکیشن پیدا کرتا ہے۔ ایک اندرونی حجم ہوتا ہے جہاں ثانوی الیکٹران چھوٹے یا نہ ہونے کے برابر بی ایس ای شراکت کے ساتھ غالب ہوتے ہیں، جبکہ بیرونی گیس کے حجم پر بنیادی طور پر بی ایس ای عمل کرتا ہے۔ متعلقہ پتہ لگانے کے حجم کو الگ کرنا ممکن ہے تاکہ جی ڈی ڈی کے ساتھ قریب خالص بی ایس ای تصاویر بنائی جا سکیں۔ ای ایس ای ایم میں چارج کی تقسیم کی تفصیلی مساوات کے ذریعے دونوں سگنلز، ایس ای اور بی ایس ای کی نسبتا طاقت کا تعلق طے کیا گیا ہے۔ طیارہ الیکٹروڈ کا تجزیہ اس میں شامل اصولوں اور ضروریات کو سمجھنے کے لیے ضروری ہے اور کسی بھی طرح سے الیکٹروڈ کی ترتیب کے بہترین انتخاب کی نشاندہی نہیں کرتا، جیسا کہ جی ڈی ڈی کے شائع شدہ نظریہ میں بحث کی گئی ہے۔ مندرجہ بالا پیش رفت کے باوجود، ای ایس ای ایم میں وقف شدہ بی ایس ای ڈٹیکٹرز نے ایک اہم کردار ادا کیا ہے، کیونکہ بی ایس ای ایک انتہائی مفید ڈٹیکشن موڈ ہے جس سے ایس ای کے ساتھ معلومات حاصل کرنا ممکن نہیں ہے۔ روایتی بی ایس ای کا پتہ لگانے کے ذرائع کو ای ایس ای ایم کے گیسی حالات میں کام کرنے کے لیے ڈھال لیا گیا ہے۔ زیادہ توانائی رکھنے والے بی ایس ای کو گیس کے مالیکیولز کی طرف سے اہم رکاوٹ کے بغیر متعلقہ ڈٹیکٹر تک خود سے چلایا جاتا ہے۔ پہلے سے ہی، اس مقصد کے لیے اینولر یا کواڈرینٹ سالڈ اسٹیٹ ڈٹیکٹر استعمال کیے جا چکے ہیں لیکن ان کی جیومیٹری زیادہ سے زیادہ آپریشن کے لیے ای ایس ای ایم کی ضروریات کے مطابق آسانی سے ڈھال نہیں لے سکتی۔ نتیجے کے طور پر، زیادہ دباؤ پر حقیقی ای ایس ای ایم آلات پر ان ڈٹیکٹرز کے زیادہ استعمال کی اطلاع نہیں ملی ہے۔ "رابنسن" بی ایس ای ڈٹیکٹر کو نمونہ چارجنگ کو دبانے کے لیے روایتی ایس ای ایم کے معمول کے کام کے فاصلے پر تقریبا 100 پی اے تک کام کرنے کے لیے ٹیون کیا جاتا ہے، جبکہ کام کے مختصر فاصلے اور زیادہ دباؤ کے حالات پر الیکٹران جمع کرنا اسے ای ایس ای ایم کے لیے ناکافی بناتا ہے۔ تاہم، آسانی سے موافقت پذیر ہونے والے پلاسٹک کے چمکدار مواد کو بی ایس ای کے لیے استعمال کیا گیا ہے اور نظام کی سخت ترین ضروریات کے مطابق پیمائش کے لیے بنایا گیا ہے۔ اس طرح کے کام کا اختتام پچر کی شکل کے ڈٹیکٹرز کے ایک جوڑے کے استعمال میں ہوا جو ایک مخروطی پی ایل اے 1 کو جوڑتا ہے اور اس کے کنارے سے منسلک ہوتا ہے، تاکہ ڈیڈ ڈٹیکشن کی جگہ کم سے کم ہو جائے، جیسا کہ زیادہ سے زیادہ بی ایس ای ڈٹیکٹرز کے ساتھ موجود اعداد و شمار میں دکھایا گیا ہے۔ فوٹون کی ترسیل کو لائٹ پائپوں کی جیومیٹری کے ذریعے بھی بہتر بنایا جاتا ہے، جبکہ سمیٹریکل ڈٹیکٹرز کی جوڑی نمونے کی سطح کی ٹوپوگرافی (سگنل سبٹریکشن) اور ایٹم نمبر کے برعکس (سگنل کے اضافے) کو سب سے بہترین سگنل کے ساتھ ظاہر کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ شور کا تناسب۔ اس اسکیم نے بامعنی انداز میں مختلف اشاروں کو سپر امپوز کرکے رنگ کے استعمال کی مزید اجازت دی ہے۔ یہ سادہ لیکن خصوصی ڈٹیکٹر ای ایس ای ایم کے حالات میں ممکن ہو گئے، کیونکہ بی ایس ای ننگے پلاسٹک کو چارج نہیں کرتا ہے۔ تاہم، جب گیس موجود ہوتی ہے تو مناسب فاصلے کے ساتھ ایک بہت ہی باریک تار میش کو جی ڈی ڈی کے طور پر تجویز کیا گیا ہے اور جب گیس کو پمپ کیا جاتا ہے تو منفی چارج کو پلاسٹک ڈٹیکٹر سے دور ایک عالمگیر ای ایس ای ایم کی طرف لے جاتا ہے۔ مزید برآں، چونکہ متعلقہ الیکٹرانکس میں وسیع فریکوئنسی رسپانس کے ساتھ فوٹو ملٹی پلیئر شامل ہوتا ہے، اس لیے حقیقی ٹی وی اسکیننگ ریٹ آسانی سے دستیاب ہوتے ہیں۔ ای ایس ای ایم کے ساتھ برقرار رکھنے کے لیے یہ ایک لازمی خاصیت ہے جو حقیقی وقت میں سیٹو میں عمل کی جانچ کے قابل بناتی ہے۔ اس کے مقابلے میں، جی ڈی ڈی کے الیکٹران ایولانچ موڈ کے ساتھ ابھی تک ایسی کوئی امیجنگ رپورٹ نہیں کی گئی ہے۔ ای ایس ای ایم میں چمکدار بی ایس ای ڈٹیکٹرز کا استعمال بیک وقت ایس ای کا پتہ لگانے کے لیے جی ڈی ڈی کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، ایک طرح سے ٹاپ پلین الیکٹروڈ کو فائن ٹپ سوئی الیکٹروڈ (ڈٹیکٹر) سے تبدیل کر کے، جسے آسانی سے ان چمکدار بی ایس ای ڈٹیکٹرز کے ساتھ ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ سوئی ڈٹیکٹر اور سلنڈریکل جیومیٹری (تار) کا بھی بڑے پیمانے پر سروے کیا گیا ہے۔ کیتھوڈولومینسینس کیتھوڈولومینسینس پتہ لگانے کا ایک اور طریقہ ہے جس میں بیم-اسپیسیمین تعامل سے پیدا ہونے والے فوٹون شامل ہیں۔ اس موڈ کو ہلکے پائپوں کے استعمال سے ای ایس ای ایم میں بھی کام کرنے کا مظاہرہ کیا گیا ہے جب انہیں پہلے بی ایس ای کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہونے والی چمکدار کوٹنگ سے صاف کیا گیا تھا۔ تاہم، اصل میں تجربہ کیے گئے تجرباتی پروٹو ٹائپ کے علاوہ اس کے استعمال کے بارے میں زیادہ معلومات نہیں ہیں۔ واضح طور پر، ای ایس ای ایم ایس ای ایم کے مقابلے میں اس پتہ لگانے کے موڈ کے تحت زیادہ طاقتور اور معنی خیز ہے، کیونکہ امیجنگ کے عمل میں کسی بھی نمونے کی قدرتی سطح کی جانچ کی جا سکتی ہے۔ کیتھوڈولومینسینس ایک مادی خاصیت ہے، لیکن ایس ای ایم میں مختلف نمونوں کے علاج کی ضرورت اور دیگر حدود کے ساتھ خصوصیات غیر واضح یا تبدیل شدہ یا پتہ لگانا ناممکن ہے اور اس وجہ سے پتہ لگانے کا یہ طریقہ ماضی میں مقبول نہیں ہوا ہے۔ اپنی لامحدود صلاحیت کے ساتھ ای ایس ای ایم کی آمد مستقبل میں بھی اس شعبے میں مزید دلچسپی پیدا کر سکتی ہے۔ ایکس رے ESEM میں بھی پیدا ہونے والی خصوصیت والی بنیادی ایکس رے کا پتہ SEM میں استعمال ہونے والے اسی ڈٹیکٹر سے لگایا جا سکتا ہے۔ تاہم، الیکٹران اسکرٹ سے پیدا ہونے والے ایکس رے سے ایک اضافی پیچیدگی پیدا ہوتی ہے۔ یہ ایکس رے ایس ای ایم کے مقابلے میں بڑے علاقے سے آتے ہیں اور مقامی ریزولوشن نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے، کیونکہ "پس منظر" کے ایکس رے سگنلز کو تحقیقات کے تعامل کے حجم سے محض "دبایا" نہیں جا سکتا۔ تاہم اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے مختلف اسکیمیں تجویز کی گئی ہیں۔ ان طریقوں میں اسپاٹ ماسکنگ، یا دباؤ کو تبدیل کرکے اور اسکرٹ کے اثرات کو انشانکن کرکے ایکسٹریپولیشن تکنیک شامل ہے، جس سے کافی بہتری حاصل کی گئی ہے۔ سپیسیمین کرنٹ ویکیوم SEM میں، سپیسیمین جذب شدہ کرنٹ موڈ کو کنڈکٹو نمونوں کی امیجنگ کے لیے متبادل موڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ الیکٹران بیم کرنٹ مائنس ایس ای اور بی ایس ای کرنٹ کے مجموعے کے فرق سے نمونہ کرنٹ کے نتائج۔ تاہم، گیس اور آنے والے آئنائزیشن کی موجودگی میں، عام طور پر کام کرنے والے گیس کا پتہ لگانے والے آلے سے پتہ لگانے کے اس طریقے کو الگ کرنا دشواری کا باعث بنے گا۔ لہذا اس طریقے کو، اس کی تعریف کے مطابق، ای ایس ای ایم میں غیر مستحکم سمجھا جا سکتا ہے۔ شاہ اور بیکٹ نے فرض کیا کہ اگر گیلے نباتاتی نمونوں کی جانچ کے دوران ان کے نمونے کی چالکتا کی یقین دہانی کرائی جائے تو نمونے کے جذب شدہ کرنٹ موڈ کا آپریشن ؛ درحقیقت، 1987 تک شاہ نے ایس ای اور بی ایس ای کے ذریعے گیس میں آئنائزیشن مصنوعات کو ایک زبردست رکاوٹ سمجھا، کیونکہ ان کا ماننا تھا کہ آئنائزیشن میں نمونے کے بارے میں کوئی معلومات نہیں ہوتی ہیں۔ تاہم، بعد میں انہوں نے تصویر کی تشکیل کے دوران گیسی آئنائزیشن کے درست کردار کو قبول کیا۔ نمونہ چارج موصلیت نمونوں پر اثر انداز ہونے والی الیکٹران بیم منفی چارج جمع کرتی ہے، جو روایتی SEM میں اسکین شدہ نقطہ سے الیکٹران بیم کو ہٹانے کے لیے ایک برقی صلاحیت پیدا کرتی ہے۔ یہ تصویر پر چارج ہونے والے نمونوں کے طور پر ظاہر ہوتا ہے، جنہیں جانچ سے پہلے نمونے کی سطح پر ایک کنڈکٹو پرت جمع کرکے SEM میں ختم کر دیا جاتا ہے۔ اس کوٹنگ کے بجائے، ای ایس ای ایم میں موجود گیس برقی طور پر کنڈکٹو ہونے کی وجہ سے منفی چارج کے جمع ہونے کو روکتی ہے۔ گیس کی اچھی چالکتا واقع الیکٹران بیم اور آئنائزنگ ایس ای اور بی ایس ای سگنلز کے ذریعے ہونے والی آئنائزیشن کی وجہ سے ہوتی ہے۔ یہ اصول بہت زیادہ فوائد کے ساتھ روایتی ویکیوم الیکٹران مائکروسکوپی سے ایک اور بنیادی انحراف تشکیل دیتا ہے۔ تضاد اور حل ای ایس ای ایم کے کام کرنے کے طریقے کے نتیجے میں، حل ایس ای ایم کے مقابلے میں محفوظ رہتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ آلہ کی حل کرنے کی طاقت کا تعین الیکٹران بیم کے قطر سے ہوتا ہے جو گیس کے مکمل طور پر ختم ہونے سے پہلے مفید سفر کے فاصلے پر اس سے متاثر نہیں ہوتا ہے۔ اس کا مظاہرہ تجارتی ای ایس ای ایم پر کیا گیا ہے جو جانچ کے نمونوں کی امیجنگ کے ذریعے بہترین بیم کے مقامات فراہم کرتے ہیں، یعنی۔ ویکیوم اور گیس دونوں میں کاربن سبسٹریٹ پر روایتی طور پر سونے کے ذرات۔ تاہم، اس کے برعکس اس کے مطابق کم ہوتا ہے کیونکہ الیکٹران پروب سفر کے فاصلے اور دباؤ میں اضافے کے ساتھ کرنٹ کھو دیتا ہے۔ اگر ضروری ہو تو کرنٹ کی شدت کے نقصان کی تلافی انسیڈنٹ بیم کرنٹ کو بڑھا کر کی جا سکتی ہے جس کے ساتھ اسپاٹ سائز میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، عملی حل کا انحصار کسی دی گئی خصوصیت کے اصل نمونے کے برعکس، آلہ کے ڈیزائن پر ہوتا ہے جو کم سے کم بیم اور سگنل نقصانات فراہم کرے اور آپریٹر پر ہر ایپلی کیشن کے لیے صحیح پیرامیٹرز کا انتخاب کرے۔ ای ایس ای ایم کی بنیادوں پر حوالہ شدہ کام میں تضاد اور حل کے پہلوؤں کا حتمی طور پر تعین کیا گیا ہے۔ مزید، اس سلسلے میں، ہمیں نمونے پر تابکاری کے اثرات پر غور کرنا ہوگا۔ نمونے کی منتقلی دستیاب آلات کی اکثریت ہر نمونے کی منتقلی کے ساتھ اپنے نمونے کے چیمبر کو ماحول کے دباؤ (100 کے پی اے) کی طرف لے جاتی ہے۔ گیس کی ایک بڑی مقدار کو پمپ کرنا پڑتا ہے اور اسے دلچسپی کی گیس سے تبدیل کرنا پڑتا ہے، عام طور پر پانی کے بخارات کو چیمبر سے منسلک پانی کے ذخیرے سے کچھ دباؤ ریگولیٹنگ کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے (جیسے۔ سوئی) والو۔ بہت سی ایپلی کیشنز میں یہ کوئی مسئلہ پیش نہیں کرتا ہے، لیکن ان لوگوں کے ساتھ جن میں بلاتعطل 100% رشتہ دار نمی کی ضرورت ہوتی ہے، یہ پایا گیا ہے کہ نمونے کی منتقلی کے دوران ماحول کی گیس کو ہٹانے کے ساتھ ساتھ 100% کی سطح سے نیچے رشتہ دار نمی کو کم کیا جاتا ہے۔ یہ واضح طور پر ایپلی کیشنز کے اس طبقے کے لیے ای ایس ای ایم کے مقصد کو شکست دیتا ہے۔ تاہم، انٹرمیڈیٹ نمونہ ٹرانسفر چیمبر کا استعمال کرتے ہوئے اصل پروٹو ٹائپ ای ایس ای ایم کے ساتھ ایسا مسئلہ پیدا نہیں ہوتا ہے، تاکہ مطالعہ کے دوران مرکزی چیمبر کو ہمیشہ بغیر کسی رکاوٹ کے 100% رشتہ دار نمی پر برقرار رکھا جائے۔ ای ایس ای ایم گیس کے دباؤ کے مراحل کے خاکہ میں دکھایا گیا نمونہ منتقلی چیمبر (ٹی آر-سی ایچ) پانی کے ایک چھوٹے ذخیرے پر مشتمل ہے تاکہ ابتدائی ماحول کی ہوا کو تیزی سے پمپ کیا جا سکے اور محدود چالکتا ٹیوب اور والو سے گزرے بغیر عملی طور پر فوری طور پر پانی کے بخارات سے تبدیل کیا جا سکے۔ مرکزی نمونہ چیمبر کو 100% رشتہ دار نمی پر برقرار رکھا جا سکتا ہے، اگر بخارات کا واحد رساو چھوٹے پی ایل اے 1 کے ذریعے ہو، لیکن ہر نمونے کی تبدیلی کے ساتھ پرتشدد پمپنگ کے دوران نہیں۔ ایک بار جب گیلا نمونہ ٹرانسفر چیمبر میں 100% رشتہ دار نمی کے ساتھ توازن میں ہوتا ہے، تو سیکنڈوں کے اندر، ایک گیٹ والو کھل جاتا ہے اور نمونہ کو اسی دباؤ پر برقرار رکھے گئے مرکزی نمونہ چیمبر میں منتقل کر دیا جاتا ہے۔ مرکزی چیمبر کے کنٹرول شدہ پمپنگ پر مشتمل ایک متبادل نقطہ نظر اس مسئلے کو مکمل طور پر حل نہیں کر سکتا ہے کیونکہ 100% رشتہ دار نمی کو بغیر کسی خشک کیے یکسوئی سے نہیں دیکھا جا سکتا، یا یہ عمل بہت سست ہے ؛ مرکزی چیمبر کے اندر پانی کے ذخیرے کو شامل کرنے کا مطلب یہ ہے کہ کوئی بھی رشتہ دار نمی کو اس وقت تک کم نہیں کر سکتا جب تک کہ تمام پانی کو پمپ نہیں کیا جاتا (یعنی۔ رشتہ دار نمی کا ناقص کنٹرول)۔ تابکاری کے اثرات کسی نمونے کے ساتھ الیکٹران بیم کے تعامل کے دوران، مختلف ڈگریوں پر نمونے میں تبدیلیاں تقریبا ناگزیر ہوتی ہیں۔ یہ تبدیلیاں، یا تابکاری کے اثرات، SEM اور ESEM دونوں میں نظر آسکتے ہیں یا نہیں بھی۔ تاہم، نمونوں کو ان کی قدرتی حالت میں دیکھنے کی صلاحیت کا دعوی کرنے والے ای ایس ای ایم میں اس طرح کے اثرات خاص طور پر اہم ہیں۔ خلا کا خاتمہ اس مقصد کی طرف ایک بڑی کامیابی ہے، تاکہ خود الیکٹران بیم سے ہونے والے کسی بھی نقصان دہ اثرات پر خصوصی توجہ کی ضرورت ہو۔ اس مسئلے کو حل کرنے کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ زیادہ سے زیادہ ای ایس ای ایم ڈیزائن کے ساتھ ان اثرات کو کم سے کم کر دیا جائے۔ اس کے علاوہ، صارفین کو نتائج کی تشخیص کے دوران ان کے ممکنہ وجود سے آگاہ ہونا چاہیے۔ عام طور پر، یہ اثرات مختلف الیکٹران بیم-اسپیسیمین تعاملات اور عمل کی وجہ سے مختلف شکلوں میں تصاویر پر ظاہر ہوتے ہیں۔ الیکٹران خوردبین میں گیس کا تعارف ایک نئی جہت کے مترادف ہے۔ اس طرح، الیکٹران بیم اور گیس کے درمیان تعاملات کے ساتھ ساتھ گیس (اور اس کے ضمنی مصنوعات) کے نمونوں کے ساتھ تعاملات ابھی تک نامعلوم نتائج کے ساتھ تحقیق کے ایک نئے شعبے کا آغاز کرتے ہیں۔ ان میں سے کچھ شروع میں نقصان دہ لگ سکتے ہیں لیکن بعد میں قابو پا سکتے ہیں، دوسرے غیر متوقع نتائج دے سکتے ہیں۔ نمونے میں متحرک ریڈیکلز کے ساتھ مائع مرحلہ ایک بار پھر فائدہ مند یا نقصان دہ مظاہر پیدا کر سکتا ہے۔ فوائد کسی نمونے کے ارد گرد گیس کی موجودگی ای ایس ای ایم کے لیے منفرد نئے امکانات پیدا کرتی ہے: (اے) مائع مرحلے الیکٹران خوردبین ممکن ہے کیونکہ 609 پی اے سے زیادہ کا کوئی بھی دباؤ پانی کو اس کے مائع مرحلے میں 0 ڈگری سیلسیس سے زیادہ درجہ حرارت کے لیے برقرار رکھنے کی اجازت دیتا ہے، ایس ای ایم کے برعکس جہاں نمونوں کو خلا کی حالت سے خشک کیا جاتا ہے۔ (ب) برقی طور پر غیر موصل نمونوں کو سطح کو موصل بنانے کے لیے SEM میں استعمال ہونے والی تیاری کی تکنیکوں کی ضرورت نہیں ہے، جیسے کہ پتلی سونے یا کاربن کوٹنگ کا جمع ہونا، یا دیگر علاج، ایسی تکنیکیں جن کے عمل میں خلا کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔ موصلیت کے نمونے الیکٹران بیم کے ذریعے چارج ہوتے ہیں جس سے امیجنگ میں دشواری ہوتی ہے یا ناممکن بھی۔ (c) گیس خود ویکیوم SEM ڈٹیکٹر کے برخلاف نئے امیجنگ امکانات پیدا کرنے والے پتہ لگانے والے میڈیم کے طور پر استعمال ہوتی ہے۔ (د) سادہ پلاسٹک کے چمکدار بی ایس ای ڈٹیکٹر بغیر چارج کیے بغیر کام کر سکتے ہیں۔ لہذا، یہ ڈٹیکٹر سب سے کم ممکنہ تیز رفتار وولٹیج پر سب سے زیادہ ممکنہ سگنل سے شور کا تناسب پیدا کرتے ہیں، کیونکہ بی ایس ای ویکیوم ایس ای ایم کے لیے استعمال ہونے والی ایلومینیم کوٹنگ میں کسی بھی توانائی کو ختم نہیں کرتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، نمونوں کی جانچ تیزی سے اور زیادہ آسانی سے کی جا سکتی ہے، پیچیدہ اور وقت طلب تیاری کے طریقوں سے گریز کرتے ہوئے، قدرتی سطح میں ترمیم کیے بغیر یا پچھلے تیاری کے کام، یا SEM کے خلا کے ذریعے نمونے بنائے بغیر۔ گیس/مائع/ٹھوس تعاملات کا فعال طور پر اور حقیقی وقت میں مطالعہ کیا جا سکتا ہے، یا پوسٹ پروسیسنگ کے لیے ریکارڈ کیا جا سکتا ہے۔ سب زیرو سے لے کر 1000 ڈگری سیلسیس سے اوپر تک درجہ حرارت میں تغیرات اور نمونہ مائیکرو ہیرا پھیری کے لیے مختلف ذیلی آلات ایک نئی حقیقت بن گئے ہیں۔ حیاتیاتی نمونوں کو تازہ اور زندہ رکھا جا سکتا ہے۔ لہذا، ای ایس ای ایم روایتی الیکٹران مائکروسکوپی سے ایک بنیادی پیشرفت تشکیل دیتا ہے، جہاں ویکیوم کی حالت الیکٹران بیم امیجنگ کے عالمگیر ہونے کے فوائد کو روکتی ہے۔ نقصانات بنیادی نقصان نمونہ چیمبر میں فاصلے کی حد سے پیدا ہوتا ہے جس پر الیکٹران بیم گیسی ماحول میں قابل استعمال رہتا ہے۔ پی ایل اے 1 سے نمونے کا مفید فاصلہ تیز رفتار وولٹیج، بیم کرنٹ، گیس کی نوعیت اور دباؤ، اور استعمال شدہ یپرچر قطر کا کام ہے۔ یہ فاصلہ تقریبا 10 ملی میٹر سے لے کر ایک ملی میٹر کے ایک حصے تک مختلف ہوتا ہے کیونکہ گیس کا دباؤ کم خلا سے لے کر ایک ماحول تک مختلف ہو سکتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ آپریشن کے لیے، مینوفیکچرر اور صارف دونوں کو اس بنیادی ضرورت کو پورا کرنے کے لیے ڈیزائن اور آپریشن میں مطابقت رکھنی چاہیے۔ مزید برآں، چونکہ دباؤ کو بہت نچلی سطح پر لایا جا سکتا ہے، اس لیے ایک ای ایس ای ایم مندرجہ بالا نقصانات کے بغیر عام ایس ای ایم آپریشن کی طرف لوٹ جائے گا۔ لہذا، کوئی بھی خلا میں کام کرکے ایس ای ایم کی خصوصیات کے ساتھ ای ایس ای ایم کی خصوصیات کو تبدیل کر سکتا ہے۔ ان تمام نقصانات اور فوائد کا مفاہمت ایک مناسب طریقے سے ڈیزائن کردہ اور چلنے والے عالمگیر ای ایس ای ایم کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ مفید نمونے کے فاصلے کی حد کے ساتھ ہم آہنگ کم از کم وسعت ممکن ہے، کیونکہ بہت زیادہ دباؤ پر فاصلہ اتنا چھوٹا ہو جاتا ہے کہ فیلڈ آف ویو پی ایل اے 1 سائز کے لحاظ سے محدود ہو جاتا ہے۔ SEM کی بہت کم میگنفکیشن رینج میں، ہلکے خوردبین کی اوپری میگنفکیشن کو اوور لیپ کرتے ہوئے، اعلی فیلڈ ESEM موڈ کے ذریعہ مختلف ڈگری تک محدود ہے۔ اس حد کی حد کا بہت زیادہ انحصار آلہ کے ڈیزائن پر ہوتا ہے۔ چونکہ ایکس رے بھی آس پاس کی گیس سے پیدا ہوتے ہیں اور ایس ای ایم کے مقابلے میں بڑے نمونے والے علاقے سے بھی آتے ہیں، اس لیے تجزیہ کے دوران نکالی گئی معلومات پر گیس کے اثرات کو کم کرنے کے لیے خصوصی الگورتھم کی ضرورت ہوتی ہے۔ گیس کی موجودگی بعض ایپلی کیشنز میں ناپسندیدہ اثرات پیدا کر سکتی ہے، لیکن ان کی حد صرف اس وقت واضح ہوگی جب تابکاری کے اثرات کو کم کرنے اور ان پر قابو پانے کے لیے مزید تحقیق اور ترقی کی جائے گی۔ ابھی تک کوئی تجارتی آلہ (2009 تک) ایک بہترین ڈیزائن کے تمام اصولوں کے مطابق دستیاب نہیں ہے، تاکہ درج کردہ مزید حدود موجودہ آلات کی خصوصیت ہوں نہ کہ عام طور پر ای ایس ای ایم تکنیک کی۔ ٹرانسمیشن ای ایس ای ایم ای ایس ای ایم کو ٹرانسمیشن موڈ (ٹی ای ایس ای ایم) میں ایک پتلی نمونے والے حصے کے ذریعے منتقل شدہ روشن اور تاریک فیلڈ سگنلز کا مناسب پتہ لگانے کے ذرائع سے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ نمونے کے نیچے سالڈ اسٹیٹ ڈٹیکٹرز کو استعمال کرکے، یا گیسس ڈٹیکشن ڈیوائس (جی ڈی ڈی) کے استعمال سے کیا جاتا ہے۔ ای ایس ای ایم میں استعمال ہونے والے عام طور پر کم تیز رفتار وولٹیج غیر داغدار نمونوں کے تضاد کو بڑھاتے ہیں جبکہ وہ نینو میٹر ریزولوشن امیجنگ کی اجازت دیتے ہیں جیسا کہ ٹرانسمیشن موڈ میں حاصل کیا جاتا ہے خاص طور پر فیلڈ ایمیشن قسم کی الیکٹران گنوں کے ساتھ۔ ای ایس ای ایم-ڈی آئی اے ای ایس ای ایم-ڈی آئی اے ایک ڈیجیٹل امیج اینالیسس (ڈی آئی اے) پروگرام کے ساتھ مل کر ای ایس ای ایم خوردبین پر مشتمل نظام کا مخفف ہے۔ یہ براہ راست ڈیجیٹل طور پر حاصل کردہ ای ایس ای ایم امیجز کے مقداری علاج کو ممکن بناتا ہے، اور عصبی نیٹ ورک پر مبنی مشین لرننگ کے ذریعے امیج کی شناخت اور امیج پروسیسنگ کی اجازت دیتا ہے۔ ای ایس ای ایم کی کچھ نمائندہ ایپلی کیشنز درج ذیل شعبوں میں ہیں: حیاتیات ایک ابتدائی ایپلی کیشن میں تازہ اور زندہ پودوں کے مواد کا معائنہ شامل ہے جس میں لیپٹوسپرمم فلاویسین کا مطالعہ بھی شامل ہے۔ مائکروجنزموں کے مطالعے میں ای ایس ای ایم کے فوائد اور تیاری کی تکنیکوں کا موازنہ ظاہر کیا گیا ہے۔ طب اور طبی کینسر کے خلیوں پر منشیات کے اثرات کا مائع مرحلے ای ایس ای ایم-ایس ٹی ای ایم کے ساتھ مطالعہ کیا گیا ہے۔ آثار قدیمہ تحفظ سائنس میں، نمونوں کو برقرار یا ان کی قدرتی حالت میں محفوظ رکھنا اکثر ضروری ہوتا ہے۔ صنعت ای ایس ای ایم کے مطالعے اون کی صنعت میں ریشوں پر مخصوص کیمیائی اور مکینیکل علاج کے ساتھ اور اس کے بغیر کیے گئے ہیں۔ سیمنٹ کی صنعت میں، گیلی اور خشک حالت میں مختلف عملوں کی جانچ کرنا ضروری ہے۔ سیٹو اسٹڈیز میں سیٹو میں مطالعہ مختلف ذیلی آلات کی مدد سے کیا جا سکتا ہے۔ ان میں بلند درجہ حرارت پر عمل کا مشاہدہ کرنے کے لیے گرم مراحل، مائع کے مائیکرو انجیکٹر اور نمونہ توسیع یا اخترتی کے آلات شامل ہیں۔ جنرل میٹریل سائنس بائیو فلمز کا مطالعہ ایس ای ایم کی تیاری کے دوران متعارف کرائے گئے نمونوں کے بغیر کیا جا سکتا ہے، نیز ڈینٹن اور ڈٹرجنٹس کی تحقیق ای ایس ای ایم کے ابتدائی سالوں سے کی جا رہی ہے۔ تجارتی ای ایس ای ایم ای ایس ای ایم مختلف مینوفیکچرنگ برانڈ ناموں کے تحت نمودار ہوا ہے۔ ای ایس ای ایم کی اصطلاح ایک عام نام ہے جسے سب سے پہلے 1980 میں عوامی طور پر متعارف کرایا گیا تھا اور اس کے بعد ڈینلاٹوس اور تمام ای ایس ای ایم قسم کے آلات کے تقریبا تمام صارفین کی طرف سے تمام اشاعتوں میں مسلسل استعمال کیا جاتا ہے۔ الیکٹروسکن ای ایس ای ایم ٹریڈ مارک 1999 تک وقفے وقفے سے حاصل کیا گیا تھا، جب اسے ختم ہونے کی اجازت دی گئی تھی۔ لفظ "ماحولیاتی" اصل میں ٹرانسمیشن مائکروسکوپی میں "ماحولیاتی" خلیوں کے پہلے (تاریخی) استعمال کے تسلسل میں متعارف کرایا گیا تھا، حالانکہ لفظ "ماحولیاتی" بھی ایک ماحولیاتی دباؤ (اے ایس ای ایم) پر ای ایس ای ایم کے لیے استعمال کیا گیا ہے لیکن کسی تجارتی آلات کے ساتھ نہیں۔ دیگر مسابقتی مینوفیکچررز نے "نیچرل SEM" (ہٹاچی)، "ویٹ-SEM" (ISI)، "بائیو-SEM" (قلیل مدتی، AMRAY)، "VP-SEM" (متغیر دباؤ SEM ؛ LEO/Zeiss-SMT)، "LVSEM" (کم ویکیوم SEM، جو اکثر کم وولٹیج SEM ؛ JEOL کو بھی ظاہر کرتا ہے) کی اصطلاحات استعمال کی ہیں، یہ سب موجودہ مینوفیکچرنگ شیڈول کے مطابق وقت میں عارضی معلوم ہوتی ہیں۔ کچھ عرصہ پہلے تک، ان تمام ناموں میں تقریبا 100 پی اے تک کام کرنے والے آلات اور صرف بی ایس ای ڈٹیکٹرز کا حوالہ دیا جاتا تھا۔ حال ہی میں، زیس-ایس ایم ٹی وی پی-ایس ای ایم کو امیج بنانے کے لیے ایس ای میکانزم کے طور پر گیسس آئنائزیشن یا گیسس سنٹلیشن کے ساتھ مل کر زیادہ دباؤ تک بڑھا دیا گیا ہے۔ لہذا، ای ایس ای ایم کی اصطلاح کو تجارتی آلے کے صرف ایک برانڈ کے ساتھ شناخت کرنا نامناسب ہے جو مختلف ناموں والے دوسرے مسابقتی تجارتی (یا لیبارٹری) برانڈز کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، کیونکہ ٹریڈ مارک کے ماضی میں استعمال سے کچھ الجھن پیدا ہو سکتی ہے۔ اسی طرح، جی ڈی ڈی کی اصطلاح عام ہے جو ای ایس ای ایم میں گیس کا پتہ لگانے کے پورے نئے اصول کا احاطہ کرتی ہے۔ ای ایس ڈی اور جی ایس ای ڈی کی اصطلاحات، خاص طور پر، اس ڈٹیکٹر کے ثانوی الیکٹران موڈ کو ظاہر کرنے کے لیے تجارتی ای ایس ای ایم کے ساتھ مل کر استعمال کی گئی ہیں۔ ای ایس ای ایم تصاویر کی گیلری درج ذیل ای ایس ای ایم کا استعمال کرتے ہوئے لی گئی تصاویر کی مثالیں ہیں۔ حوالہ جات ببلیوگرافی بیرونی روابط ای ایس ای ایم ڈویلپمنٹ اور اس کے مستقبل کے ای ایس ای ایم الیکٹران مائکروسکوپی تکنیک میں زندہ نمونوں اور دیگر ان سیٹو امیجنگ کے ویڈیوز سائنسی تکنیک