1. எரிமக் கலன் - அட்டவணை
  2. சிலிக்கன் சில்லு செய்முறை - அட்டவணை
  3. காற்றில் மாசு கட்டுப்படுத்துதல் அட்டவணை
  4. இயற்பியல் பதிவுகள் தொகுப்பு-1. அட்டவணை
  5. காலத்தின் வரலாறு - அட்டவணை
  6. சோலார் செல் அட்டவணை

Thursday, November 26, 2009

Comments section closed

I am not writing or monitoring the blog for many months now. Recently, comments with links to virus are coming up for the existing posts. I am closing the comments section for now. If anybody wants to contact me, they can write to science in tamil (one word) in the gmail account.

Saturday, April 18, 2009

TEM - டெம் கருவியின் வடிவமைப்பு, வேலை செய்யும் விதம்.

TEM அல்லது டெம் என்பது Transmission Electron Microscope என்பதன் சுருக்கமாகும். இது ஓரளவு, இதற்கு முன் பார்த்த செம் கருவி போல இருக்கும். முதல் முதலாக ஒளிக்கு பதிலாக எலக்ட்ரான்களை வைத்து தயாரிக்கப்பட்ட ‘மைக்ராஸ்கோப்' டெம் கருவிதான். பின்னால்தான் செம் கருவி வந்தது.

இதன் வரைபடம் கீழே இருக்கிறது. இது மிக எளிமைப் படுத்தப் பட்டு இருக்கிறது (simplified version). முதலில் எலக்ட்ரான் கற்றை உருவாக்கப் படுகிறது. இது டங்க்ஸ்டன் இழை கொண்டு, உருவாக்கப் படுகிறது. செம் கருவியில் கூட இந்த முறையில் எலக்ட்ரான்கள் உருவாக்கப் பட்டதை முன்பு பார்த்தோம். இந்த அமைப்பை ‘எலக்ட்ரான் கன்' (Electron Gun) என்று சொல்வார்கள்.



இப்படி வரும் எலக்ட்ரான் கற்றைகளை, மின் தகடுகள் மற்றும் காந்தப் புலம் வைத்து , குவிக்கலாம்.. எப்படி ஒளிக்கற்றையை லென்ஸ் வைத்து குவிக்க முடியுமோ அதைப் போல எலக்ட்ரான் கற்றையையும் அதற்கு ஏற்ற கருவிகள் வைத்து குவிக்கலாம். இதை வரைபடத்தில் , ‘எலக்ட்ரான் குவிய வைக்கும் லென்ஸ்' என்று கொடுத்து இருக்கிறேன். உண்மையில் பல எலக்ட்ரோடுகள், மின்காந்த கருவிகளை வைத்து குவிய வைப்பார்கள்.

அப்படி குவிய வைக்கும்போது, எல்லா எலக்ட்ரான்களும் சரியான பாதையில் வராது. நேராக சரியாக செல்லும் எலக்ட்ரான்களை மட்டும் வைத்து 'படம்' எடுத்தால், அது சிறப்பாக வரும். வேறு வழியில் செல்லும் எலக்ட்ரான்களும் வந்தால், படத்தில் ‘ரெசல்யூசன்' என்ற துல்லியம் குறைந்துவிடும். அதனால், அப்படி வரும் எலக்ட்ரான்களை தடுக்க , சிறிய துளை வழியாக இந்த எலக்ட்ரான் கற்றையை செலுத்துவார்கள். சிறு துளைக்கு ஆங்கிலத்தில் ‘அபெர்சர்' (aperture) என்று பெயர்.

அடுத்து நாம் பார்க்க வேண்டிய பொருள் இருக்கும். இதை சாம்பிள் என்று சொல்லலாம். எலக்ட்ரான்களை லென்ஸ்கள் மூலம் சரியாக இந்தப் பொருள் மீது மிகச் சிறிய புள்ளி போல விழ வைக்க வேண்டும். அப்படி விழும் எலக்ட்ரான் கற்றை, பொருளை ஊடுருவி செல்லும். இதற்கு ஆங்கிலத்தில் ‘டிரான்ஸ்மிஷன்' (Transmission) என்று பெயர். அதனால் தான் இந்தக் கருவிக்கு Transmission Electron Microscope அல்லது டெம் என்று பெயர்.

இப்படி செல்லும்போது, அணுக்கள் இருக்கும் இடத்தில் எலக்ட்ரான்கள் சுலபமாக செல்ல முடியாது. வெற்றிடத்தில் சுலபமாக செல்லலாம். அணுக்கள் இருக்கும் இடத்தில் சில எலக்ட்ரான்கள் தப்பித்து சென்று விடும், பல எலக்ட்ரான்கள் ஒன்று உறிஞ்சப்படும் அல்லது திருப்பி அனுப்பப்படும். (இங்கும் கொஞ்சம் எளிமைப்படுத்தி சொல்கிறேன்).

வெளிவரும் எலக்ட்ரான்கள், மீண்டும் லென்ஸ்கள் வைத்து ஒரு திரைமேல், விழும். திரையில் விழும் எலக்ட்ரான்களின் அளவைக் கம்ப்யூட்டர் பதிந்து கொள்ளும்.

சாம்பிள் மீது விழும் எலக்ட்ரான் கற்றை (புள்ளி)யை மெதுவாக நகர்த்தினால், அது சாம்பிளில் அணுக்கள் மீதும், வெற்றிடம் மீதும் விழும். கீழே திரையில் வரும் எலக்ட்ரான்களின் அளவை பதிந்து கொண்டே வந்தால், சாம்பிளில் எந்த எந்த இடங்களில் அணுக்கள் இருக்கின்றன என்பதைக் கூட தெரிந்து கொள்ள முடியும்! அந்த அளவு ‘ஜூம்' செய்ய முடியும் என்பது இக்கருவியின் சிறப்பு.

இந்த கருவியில் சில குறைபாடுகள் இருக்கின்றன.
  1. இவை அனைத்தும் வெற்றிடத்தில்தான் நடக்கும். செம் கருவியில் இருப்பது போல ‘இயற்கை டெம்' என்று எதுவும் (எனக்குத் தெரிந்து) வரவில்லை. அதனால், வெற்றிடத்தை தாங்கக் கூடிய சாம்பிள் மட்டுமே பார்க்கலாம்.

  2. செம் கருவியில் சாம்பிள் தயாரிப்பு என்பது கொஞ்சம் வேலை. டெம் கருவிக்கோ அது மிக மிக அதிகம்.

  3. சாம்பிள் அதிக தடிமனில் இருந்தால், எல்லா எலக்ட்ரான்களும் உறிஞ்சப்படும். திரையில் எலக்ட்ரானே வராது! சாம்பிள் சுமார் ஒரு மைக்ரான் தடிமனில் இருக்க வேண்டும். பல சாம்பிள்களுக்கு அது சாத்தியப் படாது. சாம்பிள் அதிக தடிமனாக இருந்தால், அதை ‘தேய்த்து' குறைக்க வேண்டும். அப்படி செய்யும் போது பல சாம்பிள்கள் ”பணால்” ஆகிவிடும், அதாவது உடைந்து விடும்.



இதனால், பலரும் செம் கருவியை பயன்படுத்துவதையே விரும்புவார்கள். ஆனாலும், நேனோ தொழில் நுட்பத்தில்,ஒன்று அல்லது இரண்டு நேனோமீட்டர் அளவு துகள்கள் தயாரிப்பவர்கள் டெம் கருவியை பயன்படுத்துவார்கள். ஏனென்றால், ‘நான் தயாரித்த துகளின் அளவு ஒரு நேனோ மீட்டர்தான்' என்று அடித்து சொல்லவேண்டும் என்றால் அதற்கு டெம் கருவியில் படம் எடுத்துக் காட்டவேண்டும். செம் கருவியில் அந்த அளவு சிறிய துகள்களை அவ்வளவு துல்லியமாக பார்க்க முடியாது.

ஹெச்-ஆர் செம் என்ற உயர் வகை செம் கருவியில் கூட ஒன்று அல்லது இரண்டு நேனோ மீட்டர்தான் குறைந்த பட்சத் திறன். ஆனால் டெம் கருவியில் ஒரு நேனோமீட்டரில் பத்தில் ஒரு பங்கான ஆங்க்ஸ்ட்ராம் என்ற அளவில் பார்க்கலாம்.

Saturday, January 3, 2009

செம் கருவி - வகைகள் ( Different types of SEM )

செம் கருவிகளிலேயே சில வகைகள் உண்டு. சாதாரண செம், அதிக துல்லியம் கொண்ட செம் (high resolution SEM or HR-SEM), உயிரினங்களைப் பார்க்கும் செம் ( Environmental SEM) என்று வகைகள் உண்டு. இதற்கு முன் நாம் பார்த்தது சாதாரண செம் (Ordinary low resolution SEM). இதில் எலக்ட்ரான்கற்றையை புள்ளியாக்கி படம் எடுப்பார்கள் என்பதை பார்த்தோம்.

இந்த எலக்ட்ரான்களையே அதிக ஆற்றலுடன், இன்னும் சிறிய புள்ளியாக்க முடியும். அதற்கு Field Emission என்ற முறையில், அதிக மின்னழுத்தம் (high voltage) கொண்ட ஒரு கருவியில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை கொண்டு வர வேண்டும். இதற்கு FE-SEM (எஃப்- ஈ செம் அல்லது ஃபீல்டு எமிஷன் செம்) என்று சொல்வார்கள். இதற்கு இன்னொரு பெயர் ஹை ரெசல்யூசன் செம் அல்லது எச்-ஆர் செம். இதன்மூலம் ஒரு நே மீ அளவுள்ள பொருளைக் கூட பார்க்க முடியும்.

சாதாரண செம்மிலும், எச்-ஆர் செம்மிலும் ஒரு குறைபாடு உண்டு. அது என்ன என்றால், மின்சாரத்தை கடத்தும் திடப் பொருளை மட்டுமே இதில் பார்க்க முடியும். தவிர, அந்தப் பொருள், மிகக் குறைந்த காற்றழுத்தத்தில் (high vacuum) அப்படியே இருக்க வேண்டும். ஏன்?

மின்சாரத்தைக் கடத்தாத ஒரு பிளாஸ்டிக் பொருளை அல்லது கண்ணாடியை வைத்து படம் எடுக்க முயற்சி செய்தால் என்ன நடக்கும்? முதலில் எலக்ட்ரான் வந்து இந்தப் பொருள் மீது மோதும். அதனால், செகண்டரி எலக்ட்ரான்கள் வரும். அதே சமயம், மோதிய எலக்ட்ரான்கள் இந்தப் பொருளில் சேர்ந்து , பிளாஸ்டிக்கிற்கு நெகடிவ் சார்ஜ் வந்து விடும். இந்த சமயத்தில் , மேலிருந்து வரும் எலக்ட்ரான் கற்றை (புள்ளி), பிளாஸ்டிக் மேல் படாது. எலக்ட்ரான்களும் நெகடிவ் சார்ஜ், பிளாஸ்டிக்கும் நெகடிவ் சார்ஜ் என்றால் எதிர்ப்பு விசை வந்து விடும்.

அதனால் முதலில் சில புள்ளிகள் படம் எடுத்த உடனேயே, எலக்ட்ரான்கள் பிளாஸ்டிக் மீது மோதுவது நின்று விடும். பிறகு படம் வராது.

இது தவிர, இந்தக் கருவியின் உள்ளே காற்றே இருக்காது, வெற்றிடமாக இருக்கும் என்பதை பார்த்தோம். அப்போதுதான் எலக்ட்ரான்கள் ஒழுங்காக வர முடியும். இல்லாவிட்டால் காற்றில் இருக்கும் அணுக்களுடன் மோதி, அயனிகளாக்கி, ஷார்ட் சர்க்யூட் ஆகிவிடும். இதைத் தவிர்க்க உள்ளே வெற்றிடம் வேண்டும்.

அதனால் உள்ளே வைக்கும் பொருள் வெற்றிடத்தை தாக்குபிடிக்க வேண்டும். ஒரு பாக்டீரியாவை எடுத்து இதனுள் வைத்தால் என்ன நடக்கும்? (”ஒரு” பாக்டீரியாவை எடுத்து வைக்க முடியாது, ஆயிரக்கணக்கான பாக்டீரியாக்களைத்தான் வைக்க முடியும், சும்மா ஒரு பேச்சுக்கு சொல்வதுதான்).
பாக்டீரியா மின்கடத்தாப் பொருள். அதுவே பிரச்சனை. தவிர, இதை உள்ளே வைத்து காற்றை வெளியே இழுக்கத் தொடங்கினால், பாக்டீரியாவில் இருந்து தண்ணீர் வெளியேறும். அதனால் , பாக்டீரியா உருக்குலைந்துவிடும். நமது குறிக்கோளே பாக்டீரியா எப்படி எந்த வடிவத்தில் எந்த அளவில் இருக்கிறது என்பதைப் பார்ப்பதுதான். அது உருவிழந்துவிட்டால் என்ன செய்வது? இதுவும் ஒரு பிரச்சனை.

மின்கடத்தாப் பொருளை செம் கருவியில் பார்க்க ஒரு வழி கண்டுபிடித்தார்கள். அந்தப் பொருளின் மீது மெல்லிய தங்கப் படலத்தை படிய வைத்தால், அது மின்சாரத்தைக் கடத்தும். அப்படி படிய வைக்கும்பொழுது ஏறக்குறைய உருவமும் அளவும் மாறாமல் பார்த்துக் கொள்ளலாம். சுமார் 100 நேமீ அல்லது பெரிய அளவில் இது நிச்சயம் நல்லபடி செய்யலாம். தங்கம் விலை உயர்ந்த பொருள்தான். ஆனால் இப்படி ‘கோட்டிங்' செய்ய மிகக் குறைந்த அளவுதான் தேவைப்படும். தங்கம்தான் மிக மெல்லிய தடிமனில் இப்படி படிய வைக்க முடியும். தங்கத்தைத்தான் (மற்ற உலோகங்களைக் காட்டிலும்) மெல்லிய கம்பியாகவும் தகடாகவும் அடிக்க முடியும். இந்த வழியில் பல பொருள்களை செம் கருவியில் பார்க்கலாம்.

பின்னால் தங்கத்திற்கு பதில் கிராபைட் (கரி) படிய வைத்து பார்க்கும் முறை வந்தது. இதில் செலவு குறைவு, ஆனாலும் தங்கத்தின் அளவு நல்லபடி எல்லா சமயத்திலும் வராது.

பாக்டீரியா போன்ற பொருள்களைப் பார்க்க செம் கருவியில் புது மாற்றங்கள் வந்தன. இந்தப் பொருள் (சாம்பிள்) இருக்கும் இடம் மட்டும் கொஞ்சம் காற்று இருக்கும்படியும், மற்ற படி எலக்ட்ரான் வரும் பாதையில் முடிந்தவரை காற்று இல்லாத படியும் வைத்துக்கொள்ள வழிமுறைகள் கண்டுபிடிக்கப் பட்டன. இதன்படி, சரியான இடங்களில் பல பம்புகளை (pump) வைத்தால் , எலக்ட்ரான்கள் கடைசி வரை வெற்றிடத்தில் வந்து, கடைசியில் கொஞ்சம் காற்றின் மீதும், மீதி சாம்பிள் மீதும் படும்.

இப்போதும் கூட பேக்டீரியாவில் எலக்ட்ரான்கள் பட்டு , நெகடிவ் சார்ஜ் கூடி விடுமே? இதற்கு என்ன செய்வது? இந்தக் கருவியில் இப்படி பிரச்சனை வரவே வராது. ஏனென்றால் பாக்டீரியா அருகில் காற்று இருப்பதால், காற்றில் இருக்கும் அணுக்களில் சில எலக்ட்ரான்களுடன் மோதி அயனிகளாகும். இந்த அயனிகள் பாக்டீரியாவில் இருக்கும் நெகடிவ் சார்ஜை சரிக்கட்டிவிடும். இதனால், தங்கமோ , கிராபைட்டோ இல்லாமலேயே மின்கடத்தாப் பொருளையும் பார்க்க முடிகிறது.

ஒரே ஒரு குறைபாடு என்ன என்றால் மிகத்துல்லியமாக (ஒரு நே.மீ. ரெசல்யூசனில்) பாக்டீரியா போன்ற பொருள்களைப் பார்க்க முடியாது. அதற்கு கண்டிப்பாக வெற்றிடம் வேண்டும். ஆனால், பெரும்பாலான சமயங்களில் நமக்கு மைக்ரான் அளவில் இருக்கும் விவரமே போதுமானது. அதனால் இதை ஒரு பெரிய குறையாக சொல்ல முடியாது.

இதிலிருந்து, பாக்டீரியா போன்ற பொருள்களை அவற்றின் இயற்கை சூழ்நிலையிலேயே (In their Natural Environment) பார்க்க முடியும். இப்போது, அவற்றின் உருக் குலையாது. இதனால் இந்த கருவிக்கு என்விரோன்மெண்டல் செம் / Environmental SEM அல்லது ஈ-செம் என்று பெயர். இந்தப் பெயருக்கு ஒரு கம்பெனி (பிலிப்ஸ் என்று நினைக்கிறேன்) காப்புரிமை வாங்கிவிட்டது. அதனால் மற்ற கம்பெனிகள் இதே கருவியை ‘குறைந்த வேகுவம் செம்' (Low vaccum sem) என்றும் இயற்கை செம் (Natural SEM) என்றும் , உயிரின செம் (BIO SEM) என்றும், மாற்றக்கூடிய காற்றழுத்தம் கொண்ட செம் (Variable pressure SEM) , ஈர செம் (Wet SEM) என்றும் வேறு வேறு பெயர்களில் விற்கிறார்கள். இவற்றை விற்கும் கம்பெனிகளில் ஜப்பானை சேர்ந்த ஜியோல், ஹிடாச்சி ஆகியவையும், நெதர்லாண்டை சேர்ந்த பிலிப்ஸ் என்ற கம்பெனியும் (ரேடியோ விற்கும் அதே பிலிப்ஸ்தான்) பிரபலமானவை.