Шема која илуструје систем слике микроскопа
Функција окулара је еквивалентна функцији лупе, али слика лупе је на истој страни као и предмет. Након што сочиво објектива у микроскопу увећа предмет, резултујућа слика треба да се налази у цеви микроскопа. Ако је принцип окулара исти као код лупе, зар његова слика није окренута. увећана слика? Принцип снимања микроскопа је приказан на слици. Жижна даљина сочива објектива је кратка, а жижна даљина окулара дуга. Предмет формира обрнуту реалну слику А"Б кроз сочиво објектива", слика се налази унутар фокусне тачке окулара (унутар цеви сочива), а може се сматрати и објектом окулара, који постаје усправна виртуелна слика након проласка кроз окулар; и даље је иста као лупа, а слика предмета је на истој страни).
Како функционишу СТМ
СТМ ради користећи ефекат квантног тунелирања. Ако се метални врх игле користи као једна електрода, а чврсти узорак који се мери се користи као друга електрода, када је растојање између њих само око 1нм, појавиће се тунелски ефекат и електрони ће проћи кроз простор баријера од једне електроде до друге електроде да би се формирала струја. . А где је Уб: преднапон; к: константа, приближно једнака 1, Φ1/2: просечна радна функција, С: растојање.
Из горње формуле се може видети да струја тунела има негативну експоненцијалну везу са растојањем врх-узорак С. Веома осетљива на промене у размаку. Стога, када врх игле скенира површину узорка који се тестира, чак и ако површина има само флуктуације атомске скале, то ће изазвати веома значајне промене у тунелској струји, чак и близу реда величине. Ово омогућава да се флуктуације атомске скале на површини рефлектују мерењем промена електричне струје, као што је приказано десно на слици испод. Ово је основни принцип рада СТМ-а, а овај начин рада се назива режим константне висине (одржавајте висину врха константном).
СТМ такође има још један радни режим, који се зове режим константне струје, као што је приказано на левој страни доње слике. У овом тренутку, током процеса скенирања врха, тунелска струја се одржава константном кроз електронску повратну петљу. Да би се одржала константна струја, врх игле се помера горе и доле са успонима и падовима површине узорка, тако да се забележи путања кретања врха игле нагоре и надоле, а затим се топографија површине узорка може дато.
Режим константне струје је уобичајени радни режим СТМ, док је режим константне висине погодан само за снимање узорака са малом флуктуацијом површине. Када површина узорка јако флуктуира, пошто је врх игле веома близу површине узорка, скенирање у режиму константне висине може лако довести до судара врха игле са површином узорка, што доводи до оштећења врха игле и површине узорка.
Како АФМ раде
Основни принцип АФМ је сличан оном код СТМ. У АФМ, врх игле на еластичној конзоли која је веома осетљива на слабе силе се користи за скенирање површине узорка на растерски начин. Када је растојање између врха игле и површине узорка веома близу, постоји веома слаба сила (10-12~10-6Н) између атома на врху врха игле и атома на површина узорка. У овом тренутку, микро-конзола ће бити подвргнута малој еластичној деформацији. Сила Ф између врха и узорка и деформација конзоле прате Хуков закон: Ф=-к*к, где је к константа силе конзоле. Стога, све док се мери деформација микро-конзоле, може се добити сила између врха и узорка. Сила између врха игле и узорка има јаку зависност од растојања, па се повратна петља користи да би сила између врха игле и узорка била константна током процеса скенирања, односно, деформација конзоле се одржава константна, а врх игле ће пратити узорак. Успони и падови површине се крећу горе и доле, а путања кретања врха игле нагоре и надоле може се снимити да би се добиле информације о топографији површине узорка. Овај радни режим се зове „Режим константне силе“ и најчешће је коришћен метод скенирања.
АФМ слике се такође могу добити коришћењем „Режима константне висине“, то јест, током Кс, И скенирања, без употребе повратне петље, одржавајући растојање између врха игле и узорка константним, мерењем З смера микрокантилевера. количина деформације слике. Овај метод не користи повратну петљу и може усвојити већу брзину скенирања. Обично се више користи када се посматрају атоми и молекули, али није погодан за узорке са релативно великим површинским флуктуацијама.
