Πώς λειτουργεί ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας
Τρόπος εργασίας
Αν και οι διαμορφώσεις των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων σάρωσης σήραγγας είναι διαφορετικές, περιλαμβάνουν όλα τα ακόλουθα τρία κύρια μέρη: ένα μηχανικό σύστημα (σώμα καθρέφτη) που οδηγεί τον ανιχνευτή να κινείται τρισδιάστατα σε σχέση με την επιφάνεια του αγώγιμου δείγματος και χρησιμοποιείται για τον έλεγχο και παρακολουθήστε τον ανιχνευτή. Το ηλεκτρονικό σύστημα για την απόσταση από το δείγμα και το σύστημα απεικόνισης για τη μετατροπή των δεδομένων μέτρησης σε εικόνες. Διαθέτει δύο τρόπους λειτουργίας: λειτουργία σταθερού ρεύματος και σταθερή υψηλή λειτουργία.
Λειτουργία σταθερού ρεύματος
Το ρεύμα της σήραγγας ελέγχεται και διατηρείται σταθερό από ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ανάδρασης. Στη συνέχεια, το σύστημα υπολογιστή ελέγχει το άκρο της βελόνας για σάρωση στην επιφάνεια του δείγματος, δηλαδή για να κάνει το άκρο της βελόνας να κινείται δισδιάστατα κατά μήκος των κατευθύνσεων x και y. Δεδομένου ότι το ρεύμα της σήραγγας πρέπει να ελέγχεται ώστε να είναι σταθερό, το τοπικό ύψος μεταξύ του άκρου της βελόνας και της επιφάνειας του δείγματος θα παραμείνει επίσης σταθερό, έτσι το άκρο της βελόνας θα εκτελεί την ίδια κυματοειδή κίνηση με τα πάνω και τα κάτω της επιφάνειας του δείγματος και Οι πληροφορίες ύψους θα αντικατοπτρίζονται ανάλογα. βγαίνω έξω. Δηλαδή, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας λαμβάνει τις τρισδιάστατες πληροφορίες της επιφάνειας του δείγματος. Αυτή η μέθοδος εργασίας λαμβάνει ολοκληρωμένες πληροφορίες εικόνας, μικροσκοπικές εικόνες υψηλής ποιότητας και χρησιμοποιείται ευρέως.
Λειτουργία σταθερού ύψους
Διατηρήστε σταθερό το απόλυτο ύψος του άκρου της βελόνας κατά τη διαδικασία σάρωσης του δείγματος. τότε η τοπική απόσταση μεταξύ του άκρου της βελόνας και της επιφάνειας του δείγματος θα αλλάξει και το μέγεθος του ρεύματος της σήραγγας I θα αλλάξει επίσης ανάλογα. Η αλλαγή του ρεύματος της σήραγγας I θα καταγραφεί από τον υπολογιστή και θα μετατραπεί σε εικόνα. Εμφανίζεται το σήμα και λαμβάνεται μια μικρογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης σήραγγας. Αυτός ο τρόπος εργασίας είναι κατάλληλος μόνο για δείγματα με σχετικά επίπεδες επιφάνειες και μεμονωμένα εξαρτήματα.
αρχή
Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας είναι ένας νέος τύπος μικροσκοπικής συσκευής για τη διάκριση της επιφανειακής μορφολογίας των στερεών ανιχνεύοντας το ρεύμα σήραγγας των ηλεκτρονίων σε άτομα στη στερεά επιφάνεια σύμφωνα με την αρχή του φαινομένου σήραγγας στην κβαντική μηχανική.
Λόγω της επίδρασης σήραγγας των ηλεκτρονίων, τα ηλεκτρόνια στο μέταλλο δεν περιορίζονται πλήρως εντός του επιφανειακού ορίου, δηλαδή, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων δεν πέφτει ξαφνικά στο μηδέν στο όριο της επιφάνειας, αλλά διασπάται εκθετικά έξω από την επιφάνεια. το μήκος διάσπασης είναι περίπου 1 nm, που είναι ένα μέτρο του επιφανειακού φραγμού για τη διαφυγή των ηλεκτρονίων. Εάν δύο μέταλλα είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο, τα νέφη ηλεκτρονίων τους μπορεί να επικαλύπτονται. Εάν εφαρμοστεί μικρή τάση μεταξύ των δύο μετάλλων, μπορεί να παρατηρηθεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα (που ονομάζεται ρεύμα σήραγγας) μεταξύ τους.
