Imaging principdiagram av ett mikroskop
Mikroskopisk avbildning principdiagram
Jag vet att ett okulars funktion är likvärdig med ett förstoringsglas, men förstoringsglaset skapar en bild på samma sida av föremålet, och objektivlinsen i mikroskopet förstorar föremålet, vilket resulterar i en bild som borde vara inuti mikroskopet rör. Om principen för ett okular är densamma som för ett förstoringsglas, bör dess bild inte förstoras i motsatt riktning mot det mänskliga ögat (på samma sida av objektet). Så hur ser vi bilden av sekundär förstoring? Avbildningsprincipen för ett mikroskop visas i figuren. Objektivet har en kortare brännvidd, medan okularet har en längre brännvidd. Objektet passerar genom objektivlinsen för att bilda en inverterad verklig bild A "B", som är placerad i okularets brännpunkt (inuti linsröret). Det kan också betraktas som ett objekt av okularet, och efter att ha passerat genom okularet blir det en upprättstående virtuell bild. Det är fortfarande samma sak som ett förstoringsglas, med objektsbilden på samma sida.
Arbetsprincip för STM
STM fungerar genom att utnyttja kvanttunneleffekten. Om metallnålsspetsen används som en elektrod och det uppmätta fasta provet används som en annan elektrod, kommer en tunnlingseffekt att uppstå när avståndet mellan dem är cirka 1 nm, och elektroner kommer att passera genom den rumsliga potentialbarriären från en elektrod till den andra elektrod för att bilda en ström. Och Ub: förspänning; k: Konstant, ungefär lika med 1, Φ 1/2: Genomsnittlig arbetsfunktion, S: Avstånd.
Från ovanstående ekvation kan det ses att tunnelströmmen har ett negativt exponentiellt samband med avståndet S mellan nålspetsproverna. Mycket känslig för förändringar i avstånd. Därför, när nålspetsen utför en plan avsökning på ytan av det testade provet, även om ytan endast har fluktuationer i atomskala, kommer det att orsaka mycket signifikanta, eller till och med nära en storleksordning, förändringar i tunnelströmmen. På detta sätt kan fluktuationen av atomär skala på ytan reflekteras genom att mäta förändringarna i ström, som visas på höger sida av följande figur. Detta är den grundläggande arbetsprincipen för STM, som kallas konstant höjdläge (håller nålspetshöjden konstant).
STM har ett annat driftläge, kallat konstantströmsläge, som visas till vänster i figuren. Vid denna punkt, under nålavsökningsprocessen, hålls tunnelströmmen konstant genom en elektronisk återkopplingsslinga. För att upprätthålla en konstant ström, rör sig nålspetsen upp och ner med fluktuationerna i provytan, och registrerar därigenom banan för nålspetsens upp- och nedåtgående rörelse och ger provytans morfologi.
Konstantströmsläget är ett vanligt använt arbetsläge för STM, medan konstanthöjdläget endast är lämpligt för avbildning av prover med små ytfluktuationer. När ytan på provet fluktuerar avsevärt, på grund av att nålspetsen är mycket nära provets yta, kan användning av konstanthöjdsskanning lätt få nålspetsen att kollidera med provytan, vilket leder till skada mellan nålspetsen och provet yta.
