Kuidas skaneeriv tunnelelektronmikroskoop töötab
Töötamise viis
Kuigi skaneerivate tunnelelektronmikroskoopide konfiguratsioonid on erinevad, sisaldavad need kõik järgmist kolme põhiosa: mehaaniline süsteem (peegelkeha), mis paneb sondi liikuma juhtiva proovi pinna suhtes kolmemõõtmeliselt ja mida kasutatakse juhtimiseks. ja jälgige sondi. Elektrooniline süsteem kauguse määramiseks proovist ja kuvasüsteem mõõdetud andmete kujutisteks teisendamiseks. Sellel on kaks töörežiimi: konstantse voolu režiim ja pidev kõrge režiim.
Püsivoolu režiim
Tunnelivoolu juhib ja hoiab konstantsena elektrooniline tagasisideahel. Seejärel juhib arvutisüsteem nõela otsa, et skaneerida proovi pinnal, st panna nõela ots liikuma kahemõõtmeliselt piki x ja y suunda. Kuna tunneli voolu on vaja konstantseks reguleerida, jääb ka nõela otsa ja proovi pinna vaheline lokaalne kõrgus konstantseks, nii et nõela ots teeb sama lainetavat liikumist proovipinna tõusude ja langustega ning kõrgusteave kajastub vastavalt. tule välja. See tähendab, et skaneeriv tunnelelektronmikroskoop hangib proovi pinna kolmemõõtmelise teabe. Selle töömeetodiga saadakse põhjalik pilditeave, kvaliteetsed mikroskoopilised kujutised ja seda kasutatakse laialdaselt.
Konstantse kõrguse režiim
Hoidke proovi skaneerimise ajal nõela otsa absoluutne kõrgus konstantsena; siis muutub nõela otsa ja proovipinna vaheline lokaalne kaugus ning vastavalt muutub ka tunnelivoolu I suurus; tunneli voolu I muutuse salvestab arvuti ja teisendab see pildiks. Näidatakse signaali ja saadakse skaneeriv tunnelelektronmikroskoobi mikrograaf. Selline tööviis sobib ainult suhteliselt tasase pinnaga ja üksikute komponentidega proovide jaoks.
põhimõte
Skaneeriv tunnelmikroskoop on uut tüüpi mikroskoopiline seade tahkete ainete pinnamorfoloogia eristamiseks, tuvastades elektronide tunnelivoolu tahke pinna aatomites vastavalt kvantmehaanika tunneliefekti põhimõttele.
Elektronide tunneldava efekti tõttu ei ole metallis elektronid täielikult pinnapiiris kinni, see tähendab, et elektronide tihedus ei lange pinnapiiril ootamatult nulli, vaid laguneb eksponentsiaalselt väljaspool pinda; lagunemispikkus on umbes 1 nm, mis on elektronide põgenemise pinnabarjääri mõõt. Kui kaks metalli on üksteisele väga lähedal, võivad nende elektronpilved kattuda; kui kahe metalli vahele rakendatakse väikest pinget, võib nende vahel täheldada elektrivoolu (nn tunnelvoolu).
