Mikroskopning tasvir tizimini aks ettiruvchi sxema
Okuyarning vazifasi kattalashtiruvchi oynaga teng, lekin lupaning tasviri ob'ekt bilan bir tomonda joylashgan. Mikroskopdagi ob'ektiv ob'ektiv ob'ektni kattalashtirgandan so'ng, olingan tasvir mikroskop naychasida bo'lishi kerak. Agar okulyarning ishlash printsipi kattalashtiruvchi oynaniki bilan bir xil bo'lsa, uning tasviri qarama-qarshi emasmi? kattalashtirilgan tasvir? Mikroskopning tasvirlash printsipi rasmda ko'rsatilgan. Obyektiv linzaning fokus masofasi qisqa, okulyarning fokus masofasi esa uzun. Ob'ektiv ob'ektiv ob'ektiv orqali "B" teskari haqiqiy tasvirni hosil qiladi, tasvir okulyarning fokus nuqtasida (linza bochkasi ichida) joylashgan va uni ko'zoynak ob'ekti sifatida ham ko'rib chiqish mumkin. okulyardan o'tgandan keyin tik turgan virtual tasvir; u hali ham kattalashtiruvchi oyna bilan bir xil va ob'ekt tasviri bir tomonda).
STM qanday ishlaydi
STM kvant tunnel effektidan foydalangan holda ishlaydi. Agar metall igna uchi bitta elektrod sifatida ishlatilsa va o'lchanadigan qattiq namuna boshqa elektrod sifatida ishlatilsa, ular orasidagi masofa taxminan 1 nm bo'lganda, tunnel effekti paydo bo'ladi va elektronlar bo'shliqdan o'tadi. oqim hosil qilish uchun bir elektroddan boshqa elektrodga to'siq. . Va bu erda Ub: kuchlanish kuchlanishi; k: doimiy, taxminan 1 ga teng, PH1/2: o'rtacha ish funktsiyasi, S: masofa.
Yuqoridagi formuladan ko'rinib turibdiki, tunnel oqimining uchi-namuna masofasi bilan salbiy eksponensial munosabati S. Bo'shliqning o'zgarishiga juda sezgir. Shu sababli, igna uchi tekshirilayotgan namunaning sirtini skanerlaganda, sirtda faqat atom miqyosidagi tebranishlar bo'lsa ham, u tunnel oqimida juda muhim o'zgarishlarga olib keladi, hatto kattalik tartibiga yaqin. Bu quyidagi rasmning o'ng tomonida ko'rsatilganidek, elektr tokidagi o'zgarishlarni o'lchash orqali sirtdagi atom miqyosidagi tebranishlarni aks ettirish imkonini beradi. Bu STM ning asosiy ish printsipi bo'lib, bu ish rejimi doimiy balandlik rejimi deb ataladi (uchi balandligini doimiy ushlab turish).
STM shuningdek, quyidagi rasmning chap tomonida ko'rsatilganidek, doimiy oqim rejimi deb ataladigan boshqa ish rejimiga ega. Bu vaqtda, uchi skanerlash jarayonida, tunnel oqimi elektron qayta aloqa zanjiri orqali doimiy ravishda saqlanadi. Doimiy oqimni ushlab turish uchun igna uchi namuna yuzasining yuqoriga va pastga siljishi bilan yuqoriga va pastga siljiydi, shuning uchun igna uchining yuqoriga va pastga harakatlanishining traektoriyasini qayd etadi, so'ngra namuna yuzasi topografiyasi bo'lishi mumkin. berilgan.
Doimiy oqim rejimi STM ning tez-tez ishlatiladigan ish rejimidir, doimiy balandlik rejimi esa faqat sirt tebranishlari kam bo'lgan namunalarni tasvirlash uchun mos keladi. Namuna yuzasi juda o'zgarganda, igna uchi namuna yuzasiga juda yaqin bo'lganligi sababli, doimiy balandlik rejimida skanerlash igna uchining namuna yuzasi bilan osongina to'qnashishiga olib kelishi mumkin, natijada igna uchi va namuna yuzasi shikastlanadi.
AFM qanday ishlaydi
AFM ning asosiy printsipi STM ga o'xshaydi. AFMda namuna yuzasini rastr usulida skanerlash uchun kuchsiz kuchlarga juda sezgir bo'lgan elastik konsoldagi igna uchi ishlatiladi. Igna uchi bilan namuna yuzasi orasidagi masofa juda yaqin bo‘lsa, igna uchidagi atomlar bilan igna uchidagi atomlar o‘rtasida juda zaif kuch (10-12~10-6N) bo‘ladi. namuna yuzasi. Bu vaqtda mikro-konsol kichik elastik deformatsiyaga uchraydi. Konsolning uchi va namunasi orasidagi F kuchi va deformatsiyalari Guk qonuniga bo‘ysunadi: F=-k*x, bu yerda k konsolning kuch konstantasi. Shuning uchun, mikro-konsolning deformatsiyasi o'lchangan ekan, uchi va namuna o'rtasidagi kuchni olish mumkin. Igna uchi va namuna o'rtasidagi kuch masofaga kuchli bog'liqdir, shuning uchun skanerlash jarayonida igna uchi va namuna o'rtasidagi kuchni doimiy ushlab turish uchun qayta aloqa halqasi ishlatiladi, ya'ni konsolning deformatsiyasi saqlanadi. doimiy va igna uchi namunaga mos keladi. Sirtning yuqoriga va pastga tushishi yuqoriga va pastga siljiydi va igna uchining yuqoriga va pastga harakatlanish traektoriyasi namunaning sirt topografiyasi haqida ma'lumot olish uchun yozilishi mumkin. Ushbu ish rejimi "Doimiy kuch rejimi" deb ataladi va eng keng tarqalgan skanerlash usuli hisoblanadi.
AFM tasvirlarini "Doimiy balandlik rejimi" yordamida, ya'ni X, Y skanerlashda, teskari aloqa halqasidan foydalanmasdan, igna uchi va namuna o'rtasidagi masofani doimiy saqlagan holda, mikrokantileverning Z yo'nalishini o'lchash orqali olish mumkin. tasvirning deformatsiyasi miqdori. Bu usul qayta aloqa zanjiridan foydalanmaydi va yuqoriroq skanerlash tezligini qabul qilishi mumkin. Odatda atomlar va molekulalarni kuzatishda ko'proq qo'llaniladi, lekin u nisbatan katta sirt tebranishlari bo'lgan namunalar uchun mos kelmaydi.
