Принципиальная схема визуализации микроскопа
Принципиальная схема микроскопической визуализации
Я знаю, что функция окуляра аналогична увеличительному стеклу, но увеличительное стекло создает изображение на той же стороне объекта, а объектив микроскопа увеличивает объект, в результате чего получается изображение, которое должно находиться внутри микроскопа. трубка. Если принцип действия окуляра такой же, как и у увеличительного стекла, то его изображение не должно увеличиваться в направлении, противоположном человеческому глазу (с той же стороны от предмета). Так как же мы видим изображение вторичного увеличения? Принцип визуализации микроскопа показан на рисунке. Объектив имеет более короткое фокусное расстояние, а окуляр — большее фокусное расстояние. Объект проходит через объектив, образуя перевернутое реальное изображение А «В», которое расположено внутри фокуса окуляра (внутри тубуса линзы). Его также можно рассматривать как объект окуляра, и после прохождения через окуляр он становится вертикальным виртуальным изображением. Это все равно, что увеличительное стекло, с изображением объекта на той же стороне.
Принцип работы СТМ
СТМ работает, используя эффект квантового туннелирования. Если в качестве одного электрода использовать металлический кончик иглы, а в качестве другого электрода — измеряемый твердый образец, то при расстоянии между ними около 1 нм возникнет туннельный эффект, и электроны пройдут через пространственный потенциальный барьер от одного электрода к другому. электрод для формирования тока. И Ub: напряжение смещения; k: константа, приблизительно равная 1, Φ 1/2: средняя работа выхода, S: расстояние.
Из приведенного выше уравнения видно, что туннельный ток имеет отрицательную экспоненциальную зависимость от расстояния S между образцами кончика иглы. Очень чувствителен к изменениям расстояния. Поэтому, когда острие иглы выполняет планарное сканирование поверхности испытуемого образца, даже если поверхность имеет только флуктуации атомного масштаба, это вызовет очень значительные, или даже близкие к порядку, изменения туннельного тока. Таким образом, колебания атомного масштаба на поверхности можно отразить, измеряя изменения тока, как показано в правой части следующего рисунка. Это основной принцип работы СТМ, который называется режимом постоянной высоты (поддержание постоянной высоты кончика иглы).
У STM есть еще один режим работы, называемый режимом постоянного тока, как показано в левой части рисунка. В этот момент, во время процесса сканирования иглы, туннельный ток поддерживается постоянным посредством электронной петли обратной связи. Для поддержания постоянного тока кончик иглы перемещается вверх и вниз в соответствии с колебаниями поверхности образца, тем самым записывая траекторию движения кончика иглы вверх и вниз и обеспечивая морфологию поверхности образца.
Режим постоянного тока является широко используемым рабочим режимом для СТМ, тогда как режим постоянной высоты подходит только для изображений образцов с небольшими поверхностными флуктуациями. Когда поверхность образца значительно колеблется из-за того, что кончик иглы находится очень близко к поверхности образца, использование сканирования в режиме постоянной высоты может легко привести к столкновению кончика иглы с поверхностью образца, что приведет к повреждению между кончиком иглы и образцом. поверхность.
