Διάγραμμα αρχής απεικόνισης μικροσκοπίου
Διάγραμμα αρχής μικροσκοπικής απεικόνισης
Γνωρίζω ότι η λειτουργία ενός προσοφθάλμιου φακού είναι ισοδύναμη με έναν μεγεθυντικό φακό, αλλά ο μεγεθυντικός φακός δημιουργεί μια εικόνα στην ίδια πλευρά του αντικειμένου και ο αντικειμενικός φακός στο μικροσκόπιο μεγεθύνει το αντικείμενο, με αποτέλεσμα μια εικόνα που πρέπει να βρίσκεται μέσα στο μικροσκόπιο σωλήνας. Εάν η αρχή ενός προσοφθάλμιου φακού είναι ίδια με αυτή ενός μεγεθυντικού φακού, τότε η εικόνα του δεν πρέπει να μεγεθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από το ανθρώπινο μάτι (στην ίδια πλευρά του αντικειμένου). Πώς βλέπουμε λοιπόν την εικόνα της δευτερεύουσας μεγέθυνσης; Η αρχή απεικόνισης ενός μικροσκοπίου φαίνεται στο σχήμα. Ο αντικειμενικός φακός έχει μικρότερη εστιακή απόσταση, ενώ ο προσοφθάλμιος φακός έχει μεγαλύτερη εστιακή απόσταση. Το αντικείμενο διέρχεται από τον αντικειμενικό φακό για να σχηματίσει μια ανεστραμμένη πραγματική εικόνα A "B", η οποία βρίσκεται εντός του εστιακού σημείου του προσοφθάλμιου φακού (μέσα στο σωλήνα του φακού). Μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως αντικείμενο του προσοφθάλμιου φακού και αφού περάσει από τον προσοφθάλμιο προσοφθάλμιο, γίνεται όρθια εικονική εικόνα. Εξακολουθεί να είναι το ίδιο με έναν μεγεθυντικό φακό, με την εικόνα του αντικειμένου στην ίδια πλευρά.
Αρχή λειτουργίας του STM
Το STM λειτουργεί χρησιμοποιώντας το φαινόμενο της κβαντικής σήραγγας. Εάν το μεταλλικό άκρο της βελόνας χρησιμοποιείται ως ένα ηλεκτρόδιο και το μετρούμενο στερεό δείγμα χρησιμοποιείται ως άλλο ηλεκτρόδιο, θα προκύψει ένα φαινόμενο σήραγγας όταν η απόσταση μεταξύ τους είναι περίπου 1 nm και τα ηλεκτρόνια θα περάσουν μέσα από το φράγμα χωρικού δυναμικού από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο ηλεκτρόδιο για να σχηματίσει ρεύμα. Και Ub: τάση πόλωσης. k: Σταθερά, περίπου ίση με 1, Φ 1/2: Μέση συνάρτηση εργασίας, S: Απόσταση.
Από την παραπάνω εξίσωση, μπορεί να φανεί ότι το ρεύμα της σήραγγας έχει αρνητική εκθετική σχέση με την απόσταση S μεταξύ των δειγμάτων της άκρης της βελόνας. Πολύ ευαίσθητο στις αλλαγές των αποστάσεων. Επομένως, όταν το άκρο της βελόνας εκτελεί μια επίπεδη σάρωση στην επιφάνεια του δοκιμασμένου δείγματος, ακόμα κι αν η επιφάνεια έχει μόνο διακυμάνσεις ατομικής κλίμακας, θα προκαλέσει πολύ σημαντικές, ή ακόμη και κοντά σε μια τάξη μεγέθους, αλλαγές στο ρεύμα της σήραγγας. Με αυτόν τον τρόπο, η διακύμανση της ατομικής κλίμακας στην επιφάνεια μπορεί να αντανακλάται μετρώντας τις αλλαγές στο ρεύμα, όπως φαίνεται στη δεξιά πλευρά του παρακάτω σχήματος. Αυτή είναι η βασική αρχή λειτουργίας του STM, η οποία ονομάζεται λειτουργία σταθερού ύψους (διατηρώντας σταθερό το ύψος του άκρου της βελόνας).
Το STM έχει έναν άλλο τρόπο λειτουργίας, που ονομάζεται λειτουργία σταθερού ρεύματος, όπως φαίνεται στην αριστερή πλευρά του σχήματος. Σε αυτό το σημείο, κατά τη διαδικασία σάρωσης με βελόνα, το ρεύμα της σήραγγας διατηρείται σταθερό μέσω ενός ηλεκτρονικού βρόχου ανάδρασης. Για να διατηρηθεί ένα σταθερό ρεύμα, το άκρο της βελόνας κινείται προς τα πάνω και προς τα κάτω με την διακύμανση της επιφάνειας του δείγματος, καταγράφοντας έτσι την τροχιά της κίνησης του άκρου της βελόνας προς τα πάνω και προς τα κάτω και παρέχοντας τη μορφολογία της επιφάνειας του δείγματος.
Η λειτουργία σταθερού ρεύματος είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη λειτουργία εργασίας για STM, ενώ η λειτουργία σταθερού ύψους είναι κατάλληλη μόνο για δείγματα απεικόνισης με μικρές διακυμάνσεις επιφάνειας. Όταν η επιφάνεια του δείγματος παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις, λόγω του ότι το άκρο της βελόνας είναι πολύ κοντά στην επιφάνεια του δείγματος, η χρήση σάρωσης σε λειτουργία σταθερού ύψους μπορεί εύκολα να προκαλέσει σύγκρουση του άκρου της βελόνας με την επιφάνεια του δείγματος, οδηγώντας σε ζημιά μεταξύ του άκρου της βελόνας και του δείγματος επιφάνεια.
