Принцип скенирајуће тунелске електронске микроскопије
Скенирајући тунелски микроскоп (СТМ) је инструмент који користи ефекат тунела у квантној теорији за откривање површинске структуре материјала. Користи ефекат квантног тунелирања електрона између атома да претвори распоред атома на површини материјала у информацију о слици. оф.
Увод
Трансмисиони електронски микроскоп је веома користан у посматрању укупне структуре супстанце, али је тежи у анализи површинске структуре, јер трансмисиони електронски микроскоп добија информације кроз високоенергетски електрицитет кроз узорак, одражавајући супстанцу узорка. . инсајдерске информације. Иако скенирајућа електронска микроскопија (СЕМ) може открити одређене површинске услове, пошто упадни електрони увек имају одређену енергију и продиру у узорак, анализирана такозвана „површина“ је увек на одређеној дубини, а брзина цепања је такође у великој мери погођено. лимит. Иако се електронски емисиони микроскоп (ФЕМ) и пољски ионски микроскоп (ФИМ) могу добро користити за истраживање површине, узорак мора бити посебно припремљен и може се поставити само на врло танак врх игле, а узорак такође мора бити у стању да издржи електричних поља високог интензитета, тако да Ограничава његов обим примене.
Скенирајући тунелски електронски микроскоп (СТМ) ради на потпуно другачијем принципу, не добија информације о супстанци узорка деловањем на узорак електронским снопом (као што су трансмисиони и скенирајући електронски микроскоп), нити користи високу електрично поље да би електрони у узорку добили више него изашли. Снимање емисионе струје (као што је емисиони електронски микроскоп) формирано енергијом рада може се користити за проучавање материјала узорка. Слика се детекцијом тунелске струје на површини узорка, како би се проучавала површина узорка.
принцип
Скенирајући тунелски микроскоп је нова врста микроскопског уређаја за разликовање површинске морфологије чврстих тела детекцијом тунелске струје електрона у атомима на површини чврсте масе према принципу тунелског ефекта у квантној механици.
Због тунелског ефекта електрона, електрони у металу нису потпуно ограничени унутар границе површине, односно густина електрона не пада нагло на нулу на граници површине, већ се експоненцијално распада изван површине; дужина распада је око 1 нм, што је мера површинске баријере за побег електрона. Ако су два метала веома близу један другом, њихови електронски облаци могу да се преклапају; ако се између два метала примени мали напон, може се приметити електрична струја (названа тунелска струја) између њих.
Начин рада
Иако су конфигурације скенирајућих тунелских електронских микроскопа различите, сви они укључују следећа три главна дела: механички систем (тело огледала) који покреће сонду да врши тродимензионалне покрете у односу на површину проводног узорка, а користи се за контролише и прати сонду. Електронски систем за растојање од узорка и систем приказа за претварање измерених података у слике. Има два режима рада: режим константне струје и константан високи режим.
Режим константне струје
Тунелска струја се контролише и одржава константном помоћу електронског кола повратне спреге. Затим компјутерски систем контролише врх игле да скенира на површини узорка, односно да се врх игле помера дводимензионално дуж к и и правца. Пошто тунелску струју треба контролисати да буде константна, локална висина између врха игле и површине узорка ће такође остати константна, тако да ће врх игле вршити исте успоне и падове са успонима и падовима површине узорка, и информације о висини ће се одразити у складу са тим. изаћи. То јест, скенирајући тунелски електронски микроскоп добија тродимензионалне информације о површини узорка. Ова метода рада добија свеобухватне информације о слици, висококвалитетне микроскопске слике и широко се користи.
Режим константне висине
Одржавајте константну апсолутну висину врха игле током процеса скенирања узорка; тада ће се променити локално растојање између врха игле и површине узорка, а сходно томе ће се променити и величина тунелске струје И; промену тунелске струје И рачунар бележи и претвара у Сигнал слике се приказује, односно добија се микрофотографија скенирајућег тунелског електронског микроскопа. Овај начин рада је погодан само за узорке са релативно равним површинама и појединачним компонентама.
