Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Skaningowy mikroskop tunelowy

No description
by

Anna Tomaszewska

on 26 April 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Skaningowy mikroskop tunelowy

Skaningowy mikroskop tunelowy
Zasada działania
Nad powierzchnią próbki, która może być wykonana tylko z materiału przewodzącego prąd elektryczny, umieszczona jest sonda (igła), którą można poruszać w sposób kontrolowany. Ramię trzymające igłę mocowane jest do aparatury poprzez skaner piezoelektryczny, który pod wpływem napięcia elektrycznego, w wyniku zjawiska piezoelektrycznego zmienia w niewielkim stopniu swe wymiary, a tym samym zmienia położenie igły przesuwając ją nad próbką. W innych rozwiązaniach układ piezoelektryczny, porusza próbką, a sama sonda pozostaje nieruchoma.
Przemiatanie (skanowanie) kolejnych linii i punktów obrazu próbki odbywa się według z góry zadanego programu.

Zastosowania
Poza obrazowaniem struktury atomowej i profilu powierzchni skanowanej próbki, skaningowy mikroskop tunelowy znajduje też inne zastosowania. Eksperymenty z mikroskopem STM doprowadziły do ważnego odkrycia. Jeżeli do igły przyłoży się większe napięcie niż przy skanowaniu, to może ona oderwać pojedynczy atom z powierzchni próbki i przełożyć go w inne miejsce. W ten sposób możliwa jest obróbka materiału na poziomie atomowym. Mikroskop STM stał się pierwszym prawdziwym narzędziem nanotechnologii.

Uzyskując zależność prądu tunelowego od napięcia polaryzacji ostrze-próbka, można wiele powiedzieć o lokalnych własnościach elektronowych powierzchni próbki, przykładowo można wyznaczyć lokalną gęstość stanów, która pomaga zrozumieć wiele zjawisk powierzchniowych, takich jak adhezja, kohezja, tarcie i wiele zjawisk biologicznych. Skonstruowanie skaningowego mikroskopu tunelowego dało początek nowej metodzie badawczej nazwanej skaningową spektroskopią tunelową.
Definicja
Skaningowy mikroskop tunelowy
– rodzaj SPM , mikroskopu ze skanującą sondą (ang. Scanning Probe Microscope) – umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu . Uzyskanie obrazu powierzchni jest możliwe dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowego , od którego przyrząd ten wziął swoją nazwę. W rzeczywistości STM nie rejestruje fizycznej topografii próbki, ale dokonuje pomiaru obsadzonych i nieobsadzonych stanów elektronowych blisko powierzchni Fermiego.
Historia
Mikroskop STM został po raz pierwszy skonstruowany przez Gerda Binniga oraz Heinricha Rohrera. Obaj naukowcy pod koniec 1978 roku rozpoczęli badania procesów wzrostu, struktury i własności elektrycznych bardzo cienkich warstw tlenków. Aby móc kontynuować badania w tej dziedzinie potrzebne było urządzenie dające możliwość obserwacji powierzchni w skali ułamków nanometra. Ponieważ do tej pory nie było przyrządów, które by to umożliwiały, Binnig i Rohrer,
w 1982 roku skonstruowali swój własny przyrząd - skaningowy mikroskop tunelowy. Obaj naukowcy dokonali swojego wynalazku w Szwajcarii, podczas prac w laboratoriach firmy IBM, mieszczących się w Zurychu, za co, w roku 1986, otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Metoda stałej wysokości (ang. constant height mode – CHM)
W prostszych rozwiązaniach zwanych metodą stałej wysokości igła porusza się na stałej wysokości nad próbką, a aparatura rejestruje wyłącznie zmiany prądu tunelowego. Rozwiązanie to można stosować tylko w przypadku próbek o równej powierzchni. W tym rozwiązaniu, jeżeli próbka zawiera wypukłości, może dojść do kolizji igły z materiałem, a we wklęsłościach próbki obraz jest słaby, a nawet całkowicie zanika.
Metoda stałego prądu lub metoda stałej odległości (ang. constant current mode – CCM, constant gap width mode – CGM)
W rozwiniętych konstrukcjach igła może oddalać się i przybliżać do próbki. Ustalanie odległości igła-próbka jest przeprowadzane przez odpowiednio szybki układ ujemnego sprzężenia zwrotnego w układzie odległość – prąd tunelowy – napięcie sterujące wysokością. Prąd tunelowy, po odfiltrowaniu dużych częstotliwości, jest sygnałem wejściowym układu zapewniającego przepływ stałego prądu tunelowego. W układach tych do obrazowania powierzchni próbki wykorzystuje się wielkość prądu tunelowego oraz napięcie sterujące wysokością igły.
Historia
Możliwości STM w zakresie obrazowania zapoczątkowały burzliwy rozwój nowej dziedziny zwanej mikroskopią sond skanujących (inna nazwa to skaningowa mikroskopia bliskich oddziaływań). Skonstruowano różne odmiany mikroskopów STM
i AFM, spośród których najbardziej znane to: mikroskop sił tarcia (ang. Friction Force Microscope – FFM), mikroskop optyczny bliskiego pola (ang. Scanning Near-field Optical Microscope – SNOM lub NSOM), mikroskop sił magnetycznych (ang. Magnetic Force Microscope – MFM) i mikroskop sił elektrostatycznych (ang. Electrostatic Force Microscope – EFM).
Anna Tomaszewska
Marta Miksa
Kinga Łuniewska
Full transcript