Hur ett skanningstunnelelektronmikroskop fungerar
Arbetssätt
Även om konfigurationerna av sveptunnelelektronmikroskop är olika, inkluderar de alla följande tre huvuddelar: ett mekaniskt system (spegelkropp) som driver sonden att röra sig tredimensionellt i förhållande till ytan av det ledande provet, och används för att kontrollera och övervaka sonden. Det elektroniska systemet för avståndet från provet och displaysystemet för omvandling av uppmätta data till bilder. Den har två arbetslägen: konstant strömläge och konstant högt läge.
Konstant strömläge
Tunnelströmmen styrs och hålls konstant av en elektronisk återkopplingskrets. Sedan styr datorsystemet nålspetsen för att skanna på provytan, det vill säga att få nålspetsen att röra sig tvådimensionellt längs x- och y-riktningarna. Eftersom tunnelströmmen måste kontrolleras för att vara konstant, kommer den lokala höjden mellan nålspetsen och provytan att förbli konstant, så att nålspetsen kommer att utföra samma böljande rörelse med provytans upp- och nedgångar, och höjdinformation kommer att återspeglas i enlighet med detta. komma ut. Det vill säga, sveptunnelelektronmikroskopet erhåller den tredimensionella informationen om provytan. Denna arbetsmetod erhåller omfattande bildinformation, högkvalitativa mikroskopiska bilder och används flitigt.
Konstant höjdläge
Håll den absoluta höjden av nålspetsen konstant under skanningsprocessen av provet; då kommer det lokala avståndet mellan nålspetsen och provytan att ändras, och storleken på tunnelströmmen I kommer också att ändras i enlighet därmed; ändringen av tunnelströmmen I kommer att registreras av datorn och omvandlas till en bild. Signalen visas och en scanning tunnelelektronmikroskopmikroskop erhålls. Detta arbetssätt är endast lämpligt för prover med relativt plana ytor och enstaka komponenter.
princip
Skannande tunnelmikroskop är en ny typ av mikroskopisk anordning för att särskilja ytmorfologin hos fasta ämnen genom att detektera tunnelströmmen för elektroner i atomer på den fasta ytan enligt principen om tunneleffekt i kvantmekaniken.
På grund av elektronernas tunneleffekt är elektronerna i metallen inte helt instängda inom ytgränsen, det vill säga elektrondensiteten sjunker inte plötsligt till noll vid ytgränsen, utan avklingar exponentiellt utanför ytan; sönderfallslängden är cirka 1nm, vilket är ett mått på ytbarriären för elektroner att fly. Om två metaller är mycket nära varandra kan deras elektronmoln överlappa varandra; om en liten spänning appliceras mellan de två metallerna kan en elektrisk ström (kallad tunnelström) observeras mellan dem.
