Как работи сканиращият тунелен електронен микроскоп
Начин на работа
Въпреки че конфигурациите на сканиращите тунелни електронни микроскопи са различни, всички те включват следните три основни части: механична система (огледално тяло), която задвижва сондата да се движи триизмерно спрямо повърхността на проводимата проба и се използва за контрол и наблюдавайте сондата. Електронната система за разстояние от пробата и дисплейната система за преобразуване на измерените данни в изображения. Има два режима на работа: режим на постоянен ток и режим на постоянен висок ток.
Режим на постоянен ток
Токът на тунелиране се контролира и поддържа постоянен от електронна верига за обратна връзка. След това компютърната система контролира върха на иглата, за да сканира върху повърхността на пробата, тоест да накара върха на иглата да се движи двуизмерно по посоките x и y. Тъй като тунелният ток трябва да се контролира, за да бъде постоянен, локалната височина между върха на иглата и повърхността на пробата също ще остане постоянна, така че върхът на иглата ще извършва същото вълнообразно движение с повдигането и спускането на повърхността на пробата, и информацията за височината ще бъде съответно отразена. излез. С други думи, сканиращият тунелен електронен микроскоп получава триизмерната информация за повърхността на пробата. Този работен метод получава изчерпателна информация за изображенията, висококачествени микроскопични изображения и се използва широко.
Режим на постоянна височина
Поддържайте постоянна абсолютната височина на върха на иглата по време на процеса на сканиране на пробата; тогава локалното разстояние между върха на иглата и повърхността на пробата ще се промени и размерът на тунелния ток I също ще се промени съответно; промяната на тунелния ток I ще бъде записана от компютъра и преобразувана в изображение. Сигналът се показва и се получава микроснимка от сканиращ тунелен електронен микроскоп. Този начин на работа е подходящ само за проби с относително плоски повърхности и единични компоненти.
принцип
Сканиращият тунелен микроскоп е нов тип микроскопично устройство за разграничаване на повърхностната морфология на твърдите тела чрез откриване на тунелния ток на електрони в атоми върху твърдата повърхност според принципа на тунелния ефект в квантовата механика.
Поради тунелния ефект на електроните, електроните в метала не са напълно ограничени в рамките на повърхностната граница, т.е. плътността на електроните не пада изведнъж до нула на повърхностната граница, а се разпада експоненциално извън повърхността; дължината на разпада е около 1 nm, което е мярка за повърхностната бариера за излизане на електрони. Ако два метала са много близо един до друг, техните електронни облаци може да се припокриват; ако се приложи малко напрежение между двата метала, между тях може да се наблюдава електрически ток (наречен тунелен ток).
