O introducere în microscopul electronic cu scanare tunel
Microscopul electronic cu scanare cu tunel (STM) este un fel de instrument care utilizează efectul de tunel în teoria cuantică pentru a sonda structura suprafeței materiei, folosind efectul de tunel cuantic al electronilor între atomi pentru a converti aranjamentul atomilor pe suprafața materiei. în informații despre imagine.
Introducere
Microscopia electronică cu transmisie este utilă în observarea structurii generale a unei substanțe, dar este mai dificil de analizat structura suprafeței. Acest lucru se datorează faptului că microscopia electronică de transmisie constă în electricitate de înaltă energie care trece prin eșantion pentru a obține informații, reflectând informațiile interne ale substanței eșantionului. Deși microscopia electronică cu scanare (SEM) poate dezvălui anumite condiții de suprafață, așa-numita „suprafață” analizată este întotdeauna la o anumită adâncime, deoarece electronii incidenti au întotdeauna o anumită cantitate de energie și pătrund în interiorul probei, iar rata de împletitură. este, de asemenea, foarte limitată. Microscopia electronică cu emisie de câmp (FEM) și microscopia cu ioni de câmp (FIM) pot fi bine utilizate pentru studiile de suprafață, dar probele trebuie pregătite special și pot fi plasate doar pe vârful unui ac foarte fin, iar probele trebuie să fie capabil să reziste la un câmp electric ridicat, ceea ce limitează domeniul de aplicare al acestuia.
Microscopia electronică cu scanare tunel (STM) funcționează pe un principiu complet diferit. Nu obține informații despre materialul eșantionului prin acțiunea unui fascicul de electroni asupra eșantionului (de exemplu, microscoape electronice cu transmisie și scanare) și nici nu studiază materialul eșantion prin imagistica prin formarea unui curent emis (de exemplu, electroni cu emisie de câmp). microscoape) prin intermediul unui câmp electric ridicat care dă electronilor din eșantion mai multă energie decât munca de detașare, dar prin sondarea unui curent de tunel pe suprafața probei, care poate fi folosit pentru imagistica suprafeței. Este prin detectarea curentului de tunel pe suprafața eșantionului la imagine, astfel încât să se studieze suprafața probei.
Principiu
Microscopul de scanare cu tunel este un nou tip de microscop care poate distinge morfologia de suprafață a unui solid prin detectarea curenților de tunel ai electronilor din atomii de pe suprafața solidului, conform principiului efectului de tunel din mecanica cuantică.
Datorită efectului de tunel al electronilor, electronii din metal nu sunt complet limitați în limita suprafeței, adică densitatea electronilor nu scade brusc la zero la limita suprafeței, ci se descompune exponențial în afara suprafeței; lungimea dezintegrarii este de aproximativ 1 nm, care este măsura evadării electronilor din bariera de potențial de suprafață. Dacă două metale sunt aproape unul de celălalt, norii lor de electroni se pot suprapune; dacă se aplică o tensiune mică între cele două metale, atunci se poate observa între ele un curent (numit curent de tunel).
