Cum funcționează un microscop electronic de scanare cu tunel
Mod de lucru
Deși configurațiile microscoapelor electronice cu tunel de scanare sunt diferite, toate includ următoarele trei părți principale: un sistem mecanic (corpul oglinzii) care conduce sonda să se miște tridimensional în raport cu suprafața probei conductoare și este utilizat pentru a controla și monitorizați sonda. Sistemul electronic pentru distanța de la probă și sistemul de afișare pentru conversia datelor măsurate în imagini. Are două moduri de lucru: modul curent constant și modul ridicat constant.
Mod curent constant
Curentul de tunel este controlat și menținut constant printr-un circuit electronic de feedback. Apoi sistemul computerizat controlează vârful acului pentru a scana suprafața probei, adică pentru a face vârful acului să se miște bidimensional de-a lungul direcțiilor x și y. Deoarece curentul tunelului trebuie controlat pentru a fi constant, înălțimea locală dintre vârful acului și suprafața probei va rămâne, de asemenea, constantă, astfel încât vârful acului va efectua aceeași mișcare ondulată cu urcușurile și coborâșurile suprafeței probei, iar informațiile de înălțime vor fi reflectate în consecință. ieși. Adică, microscopul electronic cu scanare tunelă obține informațiile tridimensionale ale suprafeței probei. Această metodă de lucru obține informații complete despre imagini, imagini microscopice de înaltă calitate și este utilizată pe scară largă.
Mod înălțime constantă
Păstrați constantă înălțimea absolută a vârfului acului în timpul procesului de scanare a probei; atunci distanța locală dintre vârful acului și suprafața probei se va modifica și dimensiunea curentului de tunel I se va modifica în consecință; modificarea curentului de tunel I va fi înregistrată de computer și convertită într-o imagine Semnalul este afișat și se obține o micrografie cu microscop electronic cu scanare tunel. Acest mod de lucru este potrivit doar pentru mostre cu suprafețe relativ plane și componente individuale.
principiu
Microscopul de scanare cu tunel este un nou tip de dispozitiv microscopic pentru a distinge morfologia de suprafață a solidelor prin detectarea curentului de tunel al electronilor din atomii de pe suprafața solidă, 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 o măsură a barierei de suprafață pentru ca electronii să scape. Dacă două metale sunt foarte aproape unul de celălalt, norii lor de electroni se pot suprapune; dacă se aplică o tensiune mică între cele două metale, se poate observa un curent electric (numit curent de tunel) între ele.
