Hvordan et skanningstunnelelektronmikroskop fungerer
Måte å jobbe på
Selv om konfigurasjonene til skanningstunnelelektronmikroskoper er forskjellige, inkluderer de alle følgende tre hoveddeler: et mekanisk system (speillegeme) som driver sonden til å bevege seg tredimensjonalt i forhold til overflaten av den ledende prøven, og brukes til å kontrollere og overvåke sonden. Det elektroniske systemet for avstanden fra prøven og visningssystemet for å konvertere de målte dataene til bilder. Den har to arbeidsmoduser: konstantstrømmodus og konstant høymodus.
Konstant strømmodus
Tunnelstrømmen styres og holdes konstant av en elektronisk tilbakemeldingskrets. Deretter styrer datasystemet nålespissen for å skanne på prøveoverflaten, det vil si å få nålespissen til å bevege seg todimensjonalt langs x- og y-retningene. Siden tunnelstrømmen må kontrolleres for å være konstant, vil den lokale høyden mellom nålespissen og prøveoverflaten også forbli konstant, slik at nålespissen vil utføre den samme bølgende bevegelsen med opp- og nedturer på prøveoverflaten, og høydeinformasjon vil reflekteres tilsvarende. kom ut. Det vil si at skanningstunnelelektronmikroskopet innhenter den tredimensjonale informasjonen til prøveoverflaten. Denne arbeidsmetoden oppnår omfattende bildeinformasjon, høykvalitets mikroskopiske bilder, og er mye brukt.
Modus for konstant høyde
Hold den absolutte høyden på nålespissen konstant under skanningsprosessen av prøven; da vil den lokale avstanden mellom nålespissen og prøveoverflaten endres, og størrelsen på tunnelstrømmen I vil også endre seg tilsvarende; endringen av tunnelstrømmen I vil bli registrert av datamaskinen og konvertert til et bilde. Signalet vises, og det oppnås et skanningstunnelelektronmikroskop. Denne måten å jobbe på er kun egnet for prøver med relativt flate overflater og enkeltkomponenter.
prinsipp
Skannetunnelmikroskop er en ny type mikroskopisk enhet for å skille overflatemorfologien til faste stoffer ved å oppdage tunnelstrømmen til elektroner i atomer på den faste overflaten i henhold til prinsippet om tunneleffekt i kvantemekanikk.
På grunn av tunneleffekten til elektroner er elektronene i metallet ikke helt innesperret innenfor overflategrensen, det vil si at elektronets tetthet faller ikke plutselig til null ved overflategrensen, men forfaller eksponentielt utenfor overflaten; henfallslengden er ca. 1nm, som er et mål på overflatebarrieren for elektroner å unnslippe. Hvis to metaller er svært nær hverandre, kan deres elektronskyer overlappe hverandre; hvis det påføres en liten spenning mellom de to metallene, kan det observeres en elektrisk strøm (kalt tunnelstrøm) mellom dem.
