Taramalı tünelleme elektron mikroskobu nasıl çalışır?
çalışma şekli
Taramalı tünelleme elektron mikroskoplarının konfigürasyonları farklı olsa da, hepsi aşağıdaki üç ana parçayı içerir: probu iletken numunenin yüzeyine göre üç boyutlu olarak hareket ettiren ve kontrol etmek için kullanılan mekanik bir sistem (ayna gövdesi). ve probu izleyin. Numuneden uzaklık için elektronik sistem ve ölçülen verileri görüntülere dönüştürmek için görüntüleme sistemi. İki çalışma modu vardır: sabit akım modu ve sabit yüksek mod.
Sabit akım modu
Tünel açma akımı bir elektronik geri besleme devresi tarafından kontrol edilir ve sabit tutulur. Daha sonra bilgisayar sistemi iğne ucunu numune yüzeyini taramak üzere kontrol eder, yani iğne ucunun x ve y yönleri boyunca iki boyutlu olarak hareket etmesini sağlar. Tünel akımının sabit olması için kontrol edilmesi gerektiğinden, iğne ucu ile numune yüzeyi arasındaki yerel yükseklik de sabit kalacak, böylece iğne ucu numune yüzeyinin iniş ve çıkışları ile aynı dalgalı hareketi gerçekleştirecek ve yükseklik bilgisi buna göre yansıtılacaktır. çıkmak. Yani taramalı tünelleme elektron mikroskobu, numune yüzeyinin üç boyutlu bilgisini elde eder. Bu çalışma yöntemi, kapsamlı görüntü bilgisi, yüksek kaliteli mikroskobik görüntüler elde eder ve yaygın olarak kullanılır.
Sabit yükseklik modu
Numunenin tarama işlemi sırasında iğne ucunun mutlak yüksekliğini sabit tutun; daha sonra iğne ucu ile numune yüzeyi arasındaki yerel mesafe değişecek ve buna göre tünel akımı I'in boyutu da değişecektir; Tünel akımı I değişimi bilgisayar tarafından kaydedilecek ve bir görüntüye dönüştürülecektir. Sinyal gösterilir ve taramalı tünelleme elektron mikroskobu mikrografı elde edilir. Bu çalışma şekli, yalnızca nispeten düz yüzeylere ve tek bileşenlere sahip numuneler için uygundur.
prensip
Taramalı tünelleme mikroskobu, kuantum mekaniğindeki tünelleme etkisi ilkesine göre katı yüzeydeki atomlardaki elektronların tünelleme akımını tespit ederek katıların yüzey morfolojisini ayırt etmeye yarayan yeni bir mikroskobik cihaz türüdür.
Elektronların tünelleme etkisi nedeniyle, metaldeki elektronlar tamamen yüzey sınırı içinde sınırlı değildir, yani elektronların yoğunluğu yüzey sınırında aniden sıfıra düşmez, yüzeyin dışında üstel olarak bozunur; bozunma uzunluğu, elektronların kaçması için yüzey bariyerinin bir ölçüsü olan yaklaşık 1 nm'dir. İki metal birbirine çok yakınsa elektron bulutları üst üste binebilir; iki metal arasına küçük bir voltaj uygulanırsa, aralarında bir elektrik akımı (tünelleme akımı denir) gözlemlenebilir.
