Ako funguje skenovací tunelový elektrónový mikroskop
Spôsob práce
Hoci sú konfigurácie rastrovacích tunelových elektrónových mikroskopov odlišné, všetky zahŕňajú tieto tri hlavné časti: mechanický systém (telo zrkadla), ktorý poháňa sondu tak, aby sa trojrozmerne pohybovala vzhľadom na povrch vodivej vzorky, a používa sa na ovládanie a sledujte sondu. Elektronický systém na meranie vzdialenosti od vzorky a zobrazovací systém na konverziu nameraných údajov na obrázky. Má dva pracovné režimy: režim konštantného prúdu a režim konštantného vysokého napätia.
Režim konštantného prúdu
Tunelovací prúd je riadený a udržiavaný konštantný elektronickým spätnoväzbovým obvodom. Potom počítačový systém riadi hrot ihly, aby skenoval na povrchu vzorky, to znamená, aby sa hrot ihly pohyboval dvojrozmerne v smere x a y. Keďže prúd tunela musí byť riadený tak, aby bol konštantný, lokálna výška medzi špičkou ihly a povrchom vzorky zostane tiež konštantná, takže špička ihly bude vykonávať rovnaký vlnitý pohyb so stúpaním a klesaním povrchu vzorky a informácie o výške sa zodpovedajúcim spôsobom prejavia. vyjsť. To znamená, že skenovací tunelový elektrónový mikroskop získava trojrozmerné informácie o povrchu vzorky. Táto pracovná metóda získava komplexné obrazové informácie, vysokokvalitné mikroskopické obrazy a je široko používaná.
Režim konštantnej výšky
Udržujte absolútnu výšku hrotu ihly konštantnú počas procesu skenovania vzorky; potom sa zmení lokálna vzdialenosť medzi špičkou ihly a povrchom vzorky a podľa toho sa zmení aj veľkosť tunelového prúdu I; zmena tunelového prúdu I bude zaznamenaná počítačom a prevedená na obraz. Signál sa zobrazí a získa sa mikrosnímka z rastrovacieho tunelového elektrónového mikroskopu. Tento spôsob práce je vhodný len pre vzorky s relatívne plochým povrchom a jednotlivými komponentmi.
princíp
Rastrovací tunelový mikroskop je nový typ mikroskopického zariadenia na rozlíšenie povrchovej morfológie pevných látok detekciou tunelovacieho prúdu elektrónov v atómoch na pevnom povrchu podľa princípu tunelovacieho efektu v kvantovej mechanike.
V dôsledku tunelovacieho efektu elektrónov nie sú elektróny v kove úplne uzavreté v rámci povrchovej hranice, to znamená, že hustota elektrónov neklesne náhle na nulu na hranici povrchu, ale exponenciálne sa rozpadá mimo povrchu; dĺžka rozpadu je asi 1 nm, čo je miera povrchovej bariéry pre únik elektrónov. Ak sú dva kovy veľmi blízko seba, ich elektrónové oblaky sa môžu prekrývať; ak sa medzi dva kovy aplikuje malé napätie, možno medzi nimi pozorovať elektrický prúd (nazývaný tunelový prúd).
