Jak funguje rastrovací tunelový elektronový mikroskop
Způsob práce
Přestože se konfigurace rastrovacích tunelových elektronových mikroskopů liší, všechny zahrnují následující tři hlavní části: mechanický systém (tělo zrcadla), který pohání sondu tak, aby se pohybovala trojrozměrně vzhledem k povrchu vodivého vzorku, a používá se k ovládání a sledujte sondu. Elektronický systém pro měření vzdálenosti od vzorku a zobrazovací systém pro převod naměřených dat na obrázky. Má dva pracovní režimy: režim konstantního proudu a režim konstantního vysokého proudu.
Režim konstantního proudu
Tunelovací proud je řízen a udržován na konstantní úrovni elektronickým zpětnovazebním obvodem. Potom počítačový systém řídí hrot jehly, aby skenoval povrch vzorku, to znamená, aby se hrot jehly pohyboval dvourozměrně ve směru x a y. Vzhledem k tomu, že proud tunelu musí být řízen tak, aby byl konstantní, místní výška mezi špičkou jehly a povrchem vzorku zůstane také konstantní, takže špička jehly bude provádět stejný vlnitý pohyb se vzestupy a sestupy povrchu vzorku a informace o výšce se odpovídajícím způsobem projeví. vyjít. To znamená, že rastrovací tunelový elektronový mikroskop získává trojrozměrné informace o povrchu vzorku. Tato pracovní metoda získává komplexní obrazové informace, vysoce kvalitní mikroskopické obrazy a je široce používána.
Režim konstantní výšky
Udržujte absolutní výšku špičky jehly konstantní během procesu skenování vzorku; pak se změní místní vzdálenost mezi špičkou jehly a povrchem vzorku a podle toho se také změní velikost tunelového proudu I; změna tunelového proudu I bude zaznamenána počítačem a převedena na obraz. Signál je zobrazen a je získán mikrosnímek rastrovacího tunelového elektronového mikroskopu. Tento způsob práce je vhodný pouze pro vzorky s relativně plochým povrchem a jednotlivými součástmi.
zásada
Rastrovací tunelový mikroskop je nový typ mikroskopického zařízení pro rozlišení povrchové morfologie pevných látek detekcí tunelovacího proudu elektronů v atomech na pevném povrchu podle principu tunelovacího efektu v kvantové mechanice.
V důsledku tunelovacího efektu elektronů nejsou elektrony v kovu zcela omezeny na hranici povrchu, to znamená, že hustota elektronů neklesne náhle na nulu na hranici povrchu, ale exponenciálně se rozpadá mimo povrch; délka rozpadu je asi 1 nm, což je míra povrchové bariéry pro únik elektronů. Jsou-li dva kovy velmi blízko u sebe, mohou se jejich elektronová oblaka překrývat; pokud je mezi dva kovy aplikováno malé napětí, lze mezi nimi pozorovat elektrický proud (nazývaný tunelový proud).
