ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿ

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿ ಎಂದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳ ನೆರವಿನಿಂದ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಸ್ತುಗಳ ಬಹು ವಿಸ್ತೃತವಾದ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಉಪಯೋಗಿಸುವ ಉಪಕರಣ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೊಸ್ಕೋಪ್).ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಹಲವು ಲಕ್ಷ ಪಟ್ಟು ಹಿಗ್ಗಿಸಿ ನೋಡುವ ಸಾಮರ್ಥವನ್ನು ಇವು ಹೊಂದಿವೆ.

ಹಿರಿಮೆ

ದ್ಯುತಿಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಉಪಯೋಗದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 300 ವರ್ಷಗಳ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ನಡೆದ ಸುಧಾರಣೆಯನ್ನು ಮೀರಿಸುವಂಥವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿ ಕೇವಲ 15 ವರ್ಷಗಳಲ್ಲೆ ಸಾಧಿಸಿತು. ಇಷ್ಟು ತ್ವರಿತಗತಿಯಿಂದ ನಡೆದ ಸಂಶೋಧನೆಯೇ ಈ ಉಪಕರಣದ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯಕ್ಕೆ ಹಿಡಿದ ಕನ್ನಡಿ.

ಇತಿಹಾಸ

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ತರಂಗಗಳಂತೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತವೆಂದು ಲೂಯಿ ಡಿಬ್ರಾವಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ತೋರಿಸಿದ (1924). ಆ ಸಿದ್ಧಾಂತದಂತೆ ವಿಭವಾಂತರದಿಂದ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಗೊಂಡ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ತರಂಗಾಂತರ 0.05. ಇದು 1/100,000 ಪಾಲು ಮಾತ್ರ.ಇದರಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮೂಡಿಸುವ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ 10ಅಂತರವುಳ್ಳ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆ ಕೂಡ ಪ್ರಕಟವಾಗುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಕಾಣಬಹುದು.

ತುಂಡುಕಾಂತ ಮಸೂರಗಳು

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬೆಳಕಿನಂತೆ ಉಪಯೋಗಿಸಲು ತಕ್ಕ ಮಸೂರಗಳು ಬೇಕು. ಗಾಜಿನ ಮಸೂರಗಳು ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವಂತೆ ಅಕ್ಷಸಮವಿರುವ ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತವೆಂದು ಬುಷ್ ತೋರಿಸಿದ್ದಾನೆ. 1932ರಲ್ಲಿ ಅರ್ನೆಸ್ಟ್‌ ಬ್ರೂಕ್ ಮತ್ತು ಎಚ್.ಜೊಹಾನ್ಸನ್ ಅವರು 300 ವೋಲ್ಟ್‌ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಿರಣಗಳಿಂದ ಕಾದ ಕ್ಯಾಥೋಡಿನ ಛಾಯಾಚಿತ್ರವನ್ನು ತೆಗೆದರು. ಅದೇ ವರ್ಷ ಎಂ. ನಾಲ್ ಮತ್ತು ಹೆಲ್ಮುಟ್ ರುಸ್ಕ ಅವರು ತುಂಡು ಕಾಂತ ಮಸೂರಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿ ನಿರ್ಮಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ದರ್ಶಿಯಿಂದ ವಿಸರ್ಜನ ಕೊಳವೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆಕರಗಳ ಛಾಯಾಚಿತ್ರವನ್ನು ತೆಗೆದರು. ಅವರು ಭರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ವಿಘಟನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ದ್ಯುತಿಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳ ವಿಘಟನ-ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಕ್ಕಿಂತ ಬಹಳಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆಂದು ಸಾರಿದರು.

ಪ್ರೇಷಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಬಳಕೆ

ಪ್ರೇಷಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿಂದ ಉತ್ಕೃಷ್ಟವಾದ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಅನುಕೂಲವಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ರಚನೆಯನ್ನು 1934ರಲ್ಲಿ ರುಸ್ಕ ವಿವರಿಸಿದ. ಇದಾದ ತರುಣದಲ್ಲೇ ಬೆಲ್ಜಿಯಮಿನಲ್ಲಿ ಮಾರ್ಟನ್ ಎಂಬಾತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯನ್ನು ಜೀವವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಉಪಯೋಗಿಸಿದ. ಈ ಯಾವ ಮುಂಚಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳೂ ದ್ಯುತಿಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳಿಗಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. 1935ರಲ್ಲಿ ಡ್ರೀಸ್ಟ್‌ ಮತ್ತು ಮುಲ್ಲರ್ ಅವರು ರುಸ್ಕನ ಸಲಹೆಯಂತೆ ತಮ್ಮ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯಲ್ಲಿ ಮಾರ್ಪಾಡುಮಾಡಿ ಮೊದಲಬಾರಿಗೆ ದ್ಯುತಿಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ವಿಘಟನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಮೀರಿ ಮುಂದೆ ಹೋದರು. ಕ್ರೌಸ್ ಎಂಬಾತ ರುಸ್ಕನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯಿಂದ ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ತೆಗೆದ. ಅತಿ ತೆಳುವಾದ ಮಾದರಿಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆಘಾತಕ್ಕೆ ಸಿಕ್ಕಿ ಛಿದ್ರವಾಗಿಬಿಡಬಹುದೆಂಬ ಹಿಂದಿನ ಭೀತಿ ಕ್ರೌಸನ ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಫಲವಾಗಿ ದೂರವಾಯಿತು.

ಪರಿಷ್ಕೃತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿ

1938ರಲ್ಲಿ ವಾನ್ ಬೋರಿಸ್ ಮತ್ತು ರುಸ್ಕ ಅವರು ಜರ್ಮನಿಯ ಸೀಮನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಹಲ್ಸ್‌ಕೆ ಕಂಪನಿಯವರಿಗಾಗಿ ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ ಉಪಯೋಗಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದರು. ಈ ಕಂಪನಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳ ವಿಘಟನಸಾಮರ್ಥ್ಯ 100 ಆಗಿತ್ತು. 1939ರಲ್ಲಿ ಪ್ರಿಬಸ್ ಮತ್ತು ಹಿಲಿಯರ್ ಅವರು ಟೊರೊಂಟೋದಲ್ಲಿ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಕಾಂತ ಮಸೂರಗಳನ್ನುಳ್ಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಿದರು. ಈ ಪ್ರಾರಂಭಿಕ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಾದ ಅನಂತರ ಬಹುಬೇಗ ಪರಿಷ್ಕೃತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ಬಂದುವು. ಹಾನ್ಸ್‌ ವ್ಹುಲ್ ಎಂಬಾತ ಜರ್ಮನಿಯ ಬೇರೊಂದು ಕಂಪನಿಗಾಗಿ ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಮಸೂರಗಳುಳ್ಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಿದ.

ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲದ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿ

ವಾನ್ಸ್‌ ಎಂಬಾತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಣಗೊಂಡ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲಗಳನ್ನು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕಲಿ ಕಂಟ್ರೋಲ್ಡ್‌ ಪವರ್ ಸಪ್ಲೈ) ಬಳಸಿದ ಕಾಂತ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಅಮೆರಿಕದ ರೇಡಿಯೋ ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್ನಿಗಾಗಿ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ. 1940ರಲ್ಲಿ ಅದೇ ಕಂಪನಿ 24 ವಿಘಟನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯನ್ನು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಗೆ ತಂದಿತು. ರುಸ್ಕ ಮತ್ತು ಬೋರಿಸ್ ಅವರು ಸುಧಾರಿಸಿದ ಸೀಮನ್ ಕಂಪೆನಿಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿ 22 ವಿಘಟನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸಾಧಿಸಿತ್ತು. ಅಮೆರಿಕ, ಇಂಗ್ಲೆಂಡ್ ಮತ್ತು ರಷ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಈಗ ಉತ್ಪಾದನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳು ಸೈದ್ದಾಂತಿಕ ಮಿತಿಯನ್ನೇ ಮುಟ್ಟಿವೆ.

ವಿಘಟನಸಾಮರ್ಥ್ಯ

ಬರಿಕಣ್ಣಿನಿಂದ 0.2 ಮಿಮೀ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಂತರದಲ್ಲಿರುವ ಎರಡು ಬಿಂದುಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಬಿಂದುಗಳಂತೆ ಕಾಣುವುದಕ್ಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಅಂತರಕ್ಕಿಂತ ಇನ್ನೂ ಕಡಿಮೆ ದೂರದಲ್ಲಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ರಚನೆಗೆ ಕುಂದು ಬಾರದಂತೆ ತೋರಿಸುವ ಕೆಲಸ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯದು. ದ್ಯುತಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳು 1000Åಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಂತರವುಳ್ಳ ರಚನಾ ವಿವರಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಾರವು. (1=10-8 ಸೆಂ.ಮೀ.) ಅಂದರೆ ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರತಿಬಿಂಬವನ್ನು 2000ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡದಾಗಿ ತೋರಿಸಲು ಅವುಗಳಿಂದ ಆಗುವುದಿಲ್ಲ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಗಳಾದರೋ 2,00,000ದಷ್ಟು ಲಂಬನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಲ್ಲವು. 1970ರಲ್ಲಿ ಚಿಕಾಗೊ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಆಲ್ಬರ್ಟ್ ಕ್ರಿವ್ ಎಂಬಾತ ಮೊದಲಬಾರಿಗೆ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳ (ಯುರೇನಿಯಂ ಮತ್ತು ಪಲೋನಿಯಂ) ಛಾಯಾಚಿತ್ರವನ್ನು ತೆಗೆಯಲು ಸಮರ್ಥನಾದ. ಈತ ಉಪಯೋಗಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ಲಂಬನಸಾಮರ್ಥ್ಯ 5,000,000. ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಿಯ ವಿಘಟನಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಅದರ ದ್ಯುತಿಕೊರತೆಯನ್ನೇ (ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಇಂಪರ್ಫೆಕ್ಷನ್) ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಇದನ್ನು ಗ್ರಹಿಸಲು ಸ್ವಪ್ರಕಾಶಿಯಾದ ಒಂದು ಬಿಂದುವಿನ ಪ್ರತಿಬಿಂಬವನ್ನು ನೋಡಬೇಕು. ಪ್ರತಿಬಿಂಬ ವಿಸ್ತೃತವಾದ ಒಂದು ಬಿಂದು ಮಾತ್ರ ಆಗಿಲ್ಲ. ಅದರ ಸುತ್ತ ಪ್ರಭಾವಲಯಗಳಿವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಬೆಳಕಿನ ನಮನ. ಬೆಳಕಿನ ನಮನದಿಂದ ಮೂಡಿರುವ ಪ್ರತಿಬಿಂಬ ರಚನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ನೋಡಬಹುದು. ನಮನ ರಚನೆಯ ಮೊದಲ ಕನಿಷ್ಟ ಕಿಂಡಿಯ ಬಳಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಿರಣದ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಕಾಯಿಸಬಹುದಾದ್ದರಿಂದ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಕೊರತೆಗಳು ಜಾರುತಲದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವುದನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ನೋಡಬಹುದು. ಇಂಥ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಮೊದಲು ನಡೆಸಿದಾತ ಹಿರ್ಷ್. ಕಿಕೂಚಿ ಗೆರೆಗಳು ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡುಗಳು: ಅನೇಕಸಾರಿ ಏಕಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮಚಿತ್ರಣಗಳಲ್ಲಿ ಬಿಂದುಗಳ ಜೊತೆಗೆ ವಿಚಿತ್ರ ನಮೂನೆಯ ಗೆರೆಗಳೂ ಮೂಡುತ್ತವೆ. ಈ ಗೆರೆಗಳನ್ನು ಕಿಕೂಚಿ ಗೆರೆಗಳು (ಕಿಕೂಚಿ 1928) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಇವು ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಪುಟಿತ ಮತ್ತು ಪುಟಿತವಲ್ಲದ (ಇಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಅಂಡ್ ಇನಿಲಾಸ್ಟಿಕ್) ಚದುರಿಕೆಯಿಂದ ಹುಟ್ಟುತ್ತವೆ. ಸ್ಫಟಿಕದ ದಿಗ್ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಮಾಡಿದರೆ ಬಿಂದುಗಳು ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ. ಕೆಲವು ಕ್ಷೀಣಿಸಿ ಕಾಣೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೆ ಕೆಲವು ಹುಟ್ಟಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಕಿಕೂಚಿ ಗೆರೆಗಳು ಸ್ಫಟಿಕಕ್ಕೆ ಭದ್ರವಾಗಿ ಅಂಟಿಕೊಂಡಿರುವಂತೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಚಲನೆಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಸ್ಫಟಿಕದ ದಿಗ್ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಗೊತ್ತುಮಾಡಬಹುದು. ಸಾಮಾನ್ಯ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದಂತೆ ಕಿಕೂಚಿ ಗೆರೆಗಳು ಕಾಣಬೇಕಾದಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾಂಡುಗಳು ಕಾಣುವುದು. ಅಪುರ್ವವೇನಲ್ಲ. ಈ ಬ್ಯಾಂಡುಗಳ ಉತ್ಪತ್ತಿಯನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ಕಿಕೂಚಿ ಗೆರೆಗಳ ಉತ್ಪತ್ತಿಗೆ ಕೊಡುವ ಕಾರಣವನ್ನು ನಂಬಿದರೆ ಆಗುವುದಿಲ್ಲ. ಅದಕ್ಕೆ ಗತಿಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಆಶ್ರಯಿಸಬೇಕು ಮತ್ತು ಸಮೀಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೆಪದ (ಟರ್ಮ್‌) ಒಂದನ್ನು ಸೇರಿಸಬೇಕು. ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಕಿಕೂಚಿ ಗೆರೆ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡುಗಳನ್ನು ನೋಡಬಹುದು.