Prinċipju tal-Mikroskopija Elettronika tal-Iskanjar tal-Mini
Scanning tunneling microscope (STM) huwa strument li juża l-effett tal-mini fit-teorija tal-quantum biex jikxef l-istruttura tal-wiċċ tal-materjali. Juża l-effett quantum tunneling tal-elettroni bejn l-atomi biex jikkonverti l-arranġament tal-atomi fuq il-wiċċ tal-materjali f'informazzjoni tal-immaġni. ta.
Introduzzjoni
Il-mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni huwa utli ħafna fl-osservazzjoni tal-istruttura ġenerali tas-sustanza, iżda huwa aktar diffiċli fl-analiżi tal-istruttura tal-wiċċ, minħabba li l-mikroskopju elettroniku tat-trasmissjoni jikseb informazzjoni permezz tal-elettriku b'enerġija għolja permezz tal-kampjun, li jirrifletti s-sustanza tal-kampjun . informazzjoni minn ġewwa. Għalkemm il-mikroskopija elettronika tal-iskannjar (SEM) tista 'tiżvela ċerti kundizzjonijiet tal-wiċċ, peress li l-elettroni inċidentali dejjem għandhom ċerta enerġija u se jippenetraw fil-kampjun, l-hekk imsejħa "wiċċ" analizzat huwa dejjem f'ċertu fond, u r-rata tal-qsim hija wkoll affettwati ħafna. limitu. Għalkemm Field Emission Electron Microscope (FEM) u Field Ion Microscope (FIM) jistgħu jintużaw tajjeb għar-riċerka tal-wiċċ, il-kampjun għandu jkun ippreparat b'mod speċjali u jista 'jitqiegħed biss fuq ponta rqiqa tal-labra, u l-kampjun għandu wkoll ikun kapaċi jiflaħ kampijiet elettriċi ta 'intensità għolja, sabiex tillimita l-ambitu tal-applikazzjoni tagħha.
Scanning Tunneling Electron Microscope (STM) jaħdem fuq prinċipju kompletament differenti, ma jiksibx informazzjoni dwar is-sustanza tal-kampjun billi jaġixxi fuq il-kampjun b'raġġ ta 'elettroni (bħal mikroskopji elettroniċi ta' trażmissjoni u skanjar), u lanqas ma juża għoli kamp elettriku biex l-elettroni fil-kampjun jiksbu aktar milli joħorġu L-immaġni tal-kurrent tal-emissjoni (bħal mikroskopju elettroniku tal-emissjoni tal-kamp) iffurmata mill-enerġija tax-xogħol tista 'tintuża biex tistudja l-materjal tal-kampjun. Huwa immaġini billi jinstab il-kurrent tal-mina fuq il-wiċċ tal-kampjun, sabiex jiġi studjat il-wiċċ tal-kampjun.
prinċipju
Il-mikroskopju tal-iskannjar tal-mini huwa tip ġdid ta 'apparat mikroskopiku biex jiddistingwi l-morfoloġija tal-wiċċ tas-solidi billi jiskopri l-kurrent tal-mini tal-elettroni fl-atomi fuq il-wiċċ solidu skont il-prinċipju tal-effett tal-mini fil-mekkanika kwantistika.
Minħabba l-effett tunneling ta ' l-elettroni, l-elettroni fil-metall mhumiex kompletament konfinati fil-konfini tal-wiċċ, jiġifieri, id-densità ta ' l-elettroni ma tinżel f'daqqa għal żero fil-konfini tal-wiċċ, iżda tmermir b'mod esponenzjali barra l-wiċċ; it-tul tat-tħassir huwa madwar 1nm, li huwa Miżura tal-barriera tal-wiċċ biex l-elettroni jaħarbu. Jekk żewġ metalli huma qrib ħafna ta 'xulxin, is-sħab ta' l-elettroni tagħhom jistgħu jikkoinċidu; jekk jiġi applikat vultaġġ żgħir bejn iż-żewġ metalli, jista 'jiġi osservat kurrent elettriku (imsejjaħ kurrent ta' tunneling) bejniethom.
Mod ta' ħidma
Għalkemm il-konfigurazzjonijiet tal-mikroskopji elettroniċi tal-iskannjar tal-mini huma differenti, kollha jinkludu t-tliet partijiet ewlenin li ġejjin: sistema mekkanika (korp tal-mera) li tmexxi s-sonda biex tagħmel movimenti tridimensjonali relattivi għall-wiċċ tal-kampjun konduttiv, u tintuża biex tikkontrolla u timmonitorja s-sonda. Is-sistema elettronika għad-distanza mill-kampjun u s-sistema tal-wiri għall-konverżjoni tad-dejta mkejla f'immaġini. Għandu żewġ modi ta 'ħidma: modalità kurrenti kostanti u modalità għolja kostanti.
Modalità kurrenti kostanti
Il-kurrent tal-mini huwa kkontrollat u miżmum kostanti minn ċirkwit elettroniku ta 'feedback. Imbagħad is-sistema tal-kompjuter tikkontrolla l-ponta tal-labra biex tiskennja fuq il-wiċċ tal-kampjun, jiġifieri biex tagħmel il-ponta tal-labra tiċċaqlaq b'żewġ dimensjonijiet tul id-direzzjonijiet x u y. Peress li l-kurrent tal-mina jeħtieġ li jkun ikkontrollat biex ikun kostanti, l-għoli lokali bejn it-tarf tal-labra u l-wiċċ tal-kampjun se jibqa 'wkoll kostanti, għalhekk it-tarf tal-labra se jwettaq l-istess tlugħ u nżul bit-tlugħ u l-inżul tal-wiċċ tal-kampjun, u l-informazzjoni dwar l-għoli tkun riflessa kif xieraq. Oħroġ. Jiġifieri, il-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar tal-mini jikseb l-informazzjoni tridimensjonali tal-wiċċ tal-kampjun. Dan il-metodu ta 'ħidma jikseb informazzjoni komprensiva dwar l-immaġni, immaġini mikroskopiċi ta' kwalità għolja, u huwa użat ħafna.
Mod ta 'għoli kostanti
Żomm l-għoli assolut tat-tarf tal-labra kostanti matul il-proċess tal-iskannjar tal-kampjun; imbagħad id-distanza lokali bejn il-ponta tal-labra u l-wiċċ tal-kampjun tinbidel, u d-daqs tal-kurrent tal-mina jien se jinbidel ukoll kif xieraq; il-bidla tal-kurrent tal-mina I hija rreġistrata mill-kompjuter u kkonvertita Is-sinjal tal-immaġni jintwera, jiġifieri, jinkiseb mikrografu tal-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar tal-mini. Dan il-mod ta 'ħidma huwa adattat biss għal kampjuni b'uċuħ relattivament ċatti u komponenti singoli.
