Jak działa skaningowy tunelowy mikroskop elektronowy
Sposób pracy
Chociaż konfiguracje skaningowych tunelowych mikroskopów elektronowych są różne, wszystkie składają się z trzech głównych części: układu mechanicznego (korpusu zwierciadła), który napędza sondę, aby poruszała się w trzech wymiarach względem powierzchni przewodzącej próbki i służy do kontrolowania i monitorować sondę. Elektroniczny układ odległości od próbki oraz układ wyświetlacza do przetwarzania danych pomiarowych na obrazy. Posiada dwa tryby pracy: tryb stałego prądu i stały tryb wysoki.
Tryb prądu stałego
Prąd tunelowania jest kontrolowany i utrzymywany na stałym poziomie przez elektroniczny obwód sprzężenia zwrotnego. Następnie system komputerowy steruje końcówką igły, aby zeskanować powierzchnię próbki, to znaczy sprawić, by końcówka igły poruszała się w dwóch wymiarach wzdłuż kierunków x i y. Ponieważ prąd w tunelu musi być kontrolowany, aby był stały, lokalna wysokość między końcówką igły a powierzchnią próbki również pozostanie stała, więc końcówka igły będzie wykonywać ten sam ruch falujący wraz ze wzlotami i opadami powierzchni próbki, a informacje o wysokości zostaną odpowiednio odzwierciedlone. schodzić. Oznacza to, że skaningowy tunelowy mikroskop elektronowy uzyskuje trójwymiarowe informacje o powierzchni próbki. Ta metoda pracy umożliwia uzyskanie kompleksowych informacji o obrazie, wysokiej jakości obrazów mikroskopowych i jest szeroko stosowana.
Tryb stałej wysokości
Utrzymuj stałą wysokość bezwzględną końcówki igły podczas procesu skanowania próbki; wtedy lokalna odległość między końcówką igły a powierzchnią próbki ulegnie zmianie, a wielkość prądu tunelowego I również odpowiednio się zmieni; zmiana prądu tunelowego I zostanie zarejestrowana przez komputer i przekształcona w obraz. Pokazano sygnał i uzyskano mikrografię ze skaningowego mikroskopu elektronowego. Ten sposób pracy jest odpowiedni tylko dla próbek o stosunkowo płaskich powierzchniach i pojedynczych elementach.
zasada
Skaningowy mikroskop tunelowy jest nowym rodzajem mikroskopowego urządzenia do rozróżniania morfologii powierzchni ciał stałych poprzez wykrywanie prądu tunelowego elektronów w atomach na powierzchni ciała stałego zgodnie z zasadą efektu tunelowania w mechanice kwantowej.
Ze względu na efekt tunelowania elektronów, elektrony w metalu nie są całkowicie zamknięte w granicy powierzchni, to znaczy gęstość elektronów nie spada nagle do zera na granicy powierzchni, ale zanika wykładniczo poza powierzchnią; długość rozpadu wynosi około 1 nm, co jest miarą bariery powierzchniowej dla ucieczki elektronów. Jeśli dwa metale są bardzo blisko siebie, ich chmury elektronowe mogą się nakładać; jeśli między dwoma metalami zostanie przyłożone małe napięcie, można zaobserwować między nimi prąd elektryczny (zwany prądem tunelowym).
