10.3-rasm. Rastrli elektron mikroskop sxemasi.
Elektronlar oqimi namuna orqali o’tganda ba’zi elektronlar namuna atomlari yadrolari yoki elektronlar bilan to’qnashish natijasida sochiiib ketadi, boshqalari esa namunadan to’g’ri o’tib ketadi. Ba’zi hollarda rentgen nuri chiqaruvchi ikkilamchi elektronlar paydo bo’ladi. Bu jarayonlarning barchasini maxsus detektorlar qayd qiladi va o’zgartirilgan holda ekranga chiqariladi, natijada o’rganilayotlgan obyektning kattalashgan tasviri hosil bo’ladi.
Bu holda kattalashtirish deb tasvir o’lchamining elektronlar oqimi skanerlagan namuna qismi o’lchamiga nisbati tushiniladi. Elektronlarning to’lqin uzunligi fotonlarnikidan o’n martalab kichik bo’lgani uchun zamonaviy REM larda kattalashtirish 10 million martani, ajratuvchanlik esa bir necha nanometrni tashkil qiladi. Bu esa hatto alohida atomlarni ko’rish imkonini beradi.
Elektron mikroskopning asosiy kamchiligi uning to’la vakuumda ishlashi zarurligidir. Chunki kamera ichida biror gaz bo’lsa, ular elektronlar oqimi ta’sirida
ionlashib, tasvirni ancha buzgan bo’lar edi. Undan tashqari, elektronlar oqimi biologik obyektlarni buzib tashlaydi, shuning uchun ularning biotexnologiyaning ko’p sohalarida qo’llanilishi imkoni yo’qdir.
10.4-rasm. Rastrli electron mikroskopda gulchangning mikrofotografiyasi.
Elektron mikroskop yaratilishi tarixi bu ikki mustaqil rivojlanay’lgan fan va texnika yo’nalishlari birlashib, ilmiy izlanishlar uchun ajoyib yangi baquvvat asbob yaratilishiga yorqin misoldir.
Mumtoz fizika yutuqlarining eng cho’qqisi yorug’likning tarqalishini, elektrik va magnetik hodisalarni tushuntirib beruvchi elektromagnetik maydon nazariyasi yaratilishi bo’ldi. To’lqin optikasi difraksiya hodisasini, tasvirning hosil bo’lish mexanizmini, yorug’lik mikroskoplaridagi ajratuvchanlikni aniqlovchi omillarni tushuntirib berdi. Kvant fizikasi yutuqlaridan biri elektronning korpuskular — to’lqin xossalarining ochilishi bo’ldi. Bu alohida rivojlanayotgan fan yo’nalishlari elektron optikani yaralishiga olib keldi. Bu esa 1930-yillari muhim kashfiyot, elektron mikroskop yaratilishiga sabab bo’ldi.
Olimlar bu bilan tinchlanmadilar. Elektrik maydonda tezlatilgan elektronlaming to’lqin uzunligi bir necha nanometmi tashkil qiladi. Agar biz
molekula yoki atomlar panjarasini ko’rmoqchi bo’lsak, bu yomon emas, albatta. Lekin, agar atom ichiga ko’z tashlamoqchi bo’lsakchi? Kimyoviy bog’lar nimaga o’xshaydi? Alohida kimyoviy reaksiya jarayoni qanday ko’rinishda bo’ladi? Bu savollarga javob topish uchun turli mamlakat olimlari neytron mikroskoplar yaratmoqdalar.
Neytronlar protonlar singari atom yadrosi tarkibiga kira oladi, ular elektronlarga nisbatan deyarli 2000 marta og’ir. De-Broyl ifodasiga, asosan, ularga mos keluvchi to’lqin uzunligi ham elektronnikidan 2000 marta kichik bo’ladi, ya’ni neytronlarning de-Broyl to’lqin uzunligi nanometrning mingli ulushi pikometrlarga to’g’ri keladi. Ular yordamida atomlaming barcha jihatlarini tasvirlash imkoni tug’iladi.
Neytron mikroskoplaming bir qancha ijobiy tomonlari mavjud. Ular zaryadsiz bo’lganligi uchun namunalarning qalin qatlamlariga ham oson kirib boradi, vodorod atomlarini ham yaxshi akslantira oladi. Lekin, bunday mikroskopni qurish ham juda qiyin. Neytronlarning zaryadi yo’qligi uchun ularni magnetik va elektrik maydonlar yordamida boshqarib bo’lmaydi, ularni turli xil datchiklar yordamida sezish ham mushkul. Undan tashqari, og’ir va beso’naqay neytronlami atomlardan chiqarish ham ancha mushkul. Shuning uchun hozir mavjud bo’lgan neytron mikroskoplar hali mukammallikdan ancha uzoq.
Skanerlovchi zondli mikroskoplar (SZM). Faraz qilaylik, sizning ko’zingizni bog’lab, qandaydir buyum to’g’risida ma’lumot berishingizni so’rashdi. Siz nima qilasiz? Albatta, siz buyumni qo’lga olib, uni ushlab ko’rib, qandaydir ma’lumot olishga harakat qilasiz. Lekin, siz qancha urinmang buyumning ba’zi xossalari to’g’risida (masalan, uning rangi to’g’risida) ma’lumot ola bilmaysiz. Shunga qaramasdan, siz buyum shakli, o’lchami, temperaturasi, qattiqligi, materiali to’g’risida ma’lumot berishingiz mumkin.
Skanerlovchi zondli mikroskoplar mana shunday buyum sirtini “paypaslash”
usulida ishlaydi. Skanerlovchi zond mikroskoplari atom darajasidagi ajratuvchanlikka ega bo’lib, faqat vakuumda emas, balki gazli va suyuq muhitlarda
ham ishlay oladi. Bugungi kunda ular nanotexnologlarning asosiy analitik qurilmasi bo’lib xizmat qilmoqda.
Skanerlovchi tunnel mikroskop (STM). STM asosi namuna sirti ustida undan bir nanometrdan kichik uzoqlikda sirpanib yuruvchi juda o’tkir ignadan iboratdir. Tunnel effekti tufavli igna uchi bilan sirt orasida tunnel tok o’tadi.
|
