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.