Schéma princípu zobrazovania mikroskopu
Schéma princípu mikroskopického zobrazovania
Viem, že funkcia okuláru je ekvivalentná lupe, ale lupa vytvára obraz na tej istej strane objektu a šošovka objektívu v mikroskope objekt zväčšuje, výsledkom čoho je obraz, ktorý by mal byť vo vnútri mikroskopu trubica. Ak je princíp okuláru rovnaký ako princíp lupy, potom by sa jeho obraz nemal zväčšovať v opačnom smere ako ľudské oko (na tej istej strane objektu). Ako teda vidíme obraz sekundárneho zväčšenia? Princíp zobrazovania mikroskopu je znázornený na obrázku. Objektív má kratšiu ohniskovú vzdialenosť, zatiaľ čo okulár má dlhšiu ohniskovú vzdialenosť. Objekt prechádza cez šošovku objektívu a vytvára prevrátený skutočný obraz A "B", ktorý sa nachádza v ohnisku okuláru (vo vnútri tubusu šošovky). Môže sa tiež považovať za objekt okuláru a po prechode cez okulár sa z neho stane vzpriamený virtuálny obraz Je to stále to isté ako lupa, pričom obraz objektu je na tej istej strane.
Princíp fungovania STM
STM funguje tak, že využíva efekt kvantového tunelovania. Ak sa kovový hrot ihly použije ako jedna elektróda a meraná pevná vzorka sa použije ako ďalšia elektróda, dôjde k tunelovému efektu, keď je vzdialenosť medzi nimi asi 1 nm a elektróny budú prechádzať cez priestorovú potenciálovú bariéru z jednej elektródy na druhú. elektródou na vytvorenie prúdu. A Ub: predpätie; k: Konštantná, približne rovná 1, Φ 1/2: Priemerná pracovná funkcia, S: Vzdialenosť.
Z vyššie uvedenej rovnice je možné vidieť, že tunelový prúd má negatívny exponenciálny vzťah s rozstupom S medzi vzorkami hrotu ihly. Veľmi citlivé na zmeny rozstupov. Preto, keď hrot ihly vykonáva planárny sken na povrchu testovanej vzorky, aj keď má povrch len fluktuácie atómovej stupnice, spôsobí to veľmi významné, alebo dokonca rádovo blízke zmeny v tunelovom prúde. Týmto spôsobom sa môže kolísanie atómovej stupnice na povrchu prejaviť meraním zmien prúdu, ako je znázornené na pravej strane nasledujúceho obrázku. Toto je základný pracovný princíp STM, ktorý sa nazýva režim konštantnej výšky (udržiavanie konštantnej výšky hrotu ihly).
STM má ďalší prevádzkový režim, nazývaný režim konštantného prúdu, ako je znázornené na ľavej strane obrázku. V tomto bode, počas procesu skenovania ihly, sa tunelový prúd udržiava konštantný prostredníctvom elektronickej spätnoväzbovej slučky. Na udržanie konštantného prúdu sa hrot ihly pohybuje hore a dole s fluktuáciou povrchu vzorky, čím sa zaznamenáva trajektória pohybu hrotu ihly nahor a nadol a poskytuje sa morfológia povrchu vzorky.
Režim konštantného prúdu je bežne používaným pracovným režimom pre STM, zatiaľ čo režim konštantnej výšky je vhodný len na zobrazovanie vzoriek s malými výkyvmi povrchu. Keď povrch vzorky výrazne kolíše, pretože hrot ihly je veľmi blízko k povrchu vzorky, použitie skenovania v režime konštantnej výšky môže ľahko spôsobiť kolíziu hrotu ihly s povrchom vzorky, čo vedie k poškodeniu medzi hrotom ihly a vzorkou. povrch.
