STM Txoj Cai thiab AFM Txoj Cai Ua Haujlwm ntawm Microscopes
Kev ua haujlwm ntawm STM
STM ua haujlwm los ntawm kev siv quantum tunneling nyhuv. Yog hais tias lub koob txhaj tshuaj hlau yog siv los ua ib qho electrode thiab cov qauv ntsuas tau siv los ua lwm lub tshuab hluav taws xob, cov nyhuv tunneling yuav tshwm sim thaum qhov kev ncua deb ntawm lawv yog li 1nm, thiab electrons yuav dhau los ntawm qhov muaj peev xwm cuam tshuam los ntawm ib qho electrode mus rau lwm qhov. electrode los ua ib qho tam sim no. Thiab Ub: bias voltage; k: Tsis tu ncua, kwv yees li 1, Φ 1/2: Qhov nruab nrab ua haujlwm, S: nrug.
Los ntawm cov kab zauv saum toj no, nws tuaj yeem pom tau tias qhov qhov tam sim no muaj qhov tsis zoo ntawm kev sib raug zoo nrog qhov sib nrug S ntawm cov qauv ntawm rab koob. rhiab heev rau kev hloov ntawm qhov sib nrug. Yog li ntawd, thaum lub koob tip ua ib tug planar scan nyob rau saum npoo ntawm cov qauv kuaj, txawm yog hais tias lub nto tsuas muaj atomic scale fluctuations, nws yuav ua tau heev heev, los yog txawm nyob ze rau qhov kev txiav txim ntawm magnitude, hloov nyob rau hauv lub qhov tam sim no. Ua li no, qhov hloov pauv ntawm atomic nplai ntawm qhov chaw tuaj yeem cuam tshuam los ntawm kev ntsuas cov kev hloov pauv tam sim no, raws li pom nyob rau sab xis ntawm daim duab hauv qab no. Qhov no yog lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm STM, uas yog hu ua qhov siab qhov siab tsis tu ncua (kom lub koob qhov siab qhov siab tas li).
STM muaj lwm hom kev ua haujlwm, hu ua hom tam sim no, raws li pom nyob rau sab laug ntawm daim duab. Nyob rau ntawm lub sijhawm no, thaum lub sijhawm txhaj koob tshuaj ntsuam xyuas, lub qhov tam sim no tau khaws cia tas mus li los ntawm kev tawm tswv yim hluav taws xob. Yuav kom tswj tau qhov tam sim no tsis tu ncua, rab koob txav nce thiab nqis nrog qhov hloov pauv ntawm tus qauv saum npoo, yog li sau tseg tias muaj lwm hom kev ua haujlwm ntawm STM ntawm lub koob taub, hu ua hom tam sim no, raws li qhia nyob rau sab laug ntawm daim duab hauv qab no. Nyob rau ntawm lub sijhawm no, thaum lub sijhawm txhaj koob tshuaj ntsuam xyuas, lub qhov tam sim no tau khaws cia tas mus li los ntawm kev tawm tswv yim hluav taws xob. Yuav kom tswj tau qhov tam sim no tas mus li, rab koob txav nce thiab nqis nrog qhov hloov pauv ntawm tus qauv saum npoo, yog li sau cov trajectory ntawm rab koob nce thiab nqis txav, thiab muab cov morphology ntawm cov qauv saum npoo.
Hom tam sim no tsis tu ncua yog ib hom kev ua haujlwm feem ntau siv rau STM, thaum qhov siab qhov siab tsis tu ncua tsuas yog tsim rau cov qauv duab nrog qhov sib txawv me me. Thaum qhov saum npoo ntawm tus qauv hloov pauv ntau, vim tias rab koob yog ze rau ntawm tus qauv saum npoo, siv qhov ntsuas qhov siab tsis tu ncua tuaj yeem yooj yim ua rau lub taub hau sib tsoo nrog tus qauv nto, ua rau kev puas tsuaj ntawm rab koob thiab cov qauv. nto.
Lub hauv paus ntsiab lus ua haujlwm ntawm AFM
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm AFM yog zoo ib yam li STM, nyob rau hauv uas ib rab koob ntawm lub elastic cantilever uas yog rhiab heev rau cov tsis muaj zog rog yog siv los ua grating scanning ntawm tus qauv. Thaum qhov kev ncua deb ntawm qhov kawg ntawm rab koob thiab qhov chaw ntawm tus qauv yog ze heev, muaj zog tsis muaj zog heev (10-12-10-6N) ntawm cov atoms ntawm qhov kawg ntawm rab koob thiab cov atoms ntawm qhov chaw qauv. Nyob rau lub sijhawm no, microcantilever yuav ua rau me me elastic deformation. Lub zog F nruab nrab ntawm rab koob thiab cov qauv thiab qhov deformation ntawm microcantilever ua raws li Hooke txoj cai: F=- k * x, qhov twg k yog lub zog tas li ntawm microcantilever. Yog li, ntev npaum li qhov loj ntawm micro cantilever deformation kuj sib txawv, qhov loj ntawm lub zog ntawm rab koob thiab cov qauv tuaj yeem tau txais. Lub zog nruab nrab ntawm rab koob thiab cov qauv yog nyob ntawm qhov kev ncua deb, yog li lub voj voog tawm tswv yim yog siv thaum lub sij hawm luam theej duab kom tswj tau lub zog tas li ntawm rab koob thiab cov qauv, uas yog khaws cia raws li cantilever zoo sib txawv. Lub koob lub taub hau yuav txav mus rau thiab nqis nrog qhov hloov pauv ntawm tus qauv nto, thiab qhov kev sib tw ntawm rab koob lub taub hau lub zog nce thiab nqis tuaj yeem raug kaw kom tau txais cov ntaub ntawv ntawm qhov chaw morphology ntawm tus qauv. Hom kev ua haujlwm no hu ua 'Constant Force Mode' thiab yog txoj kev siv scanning ntau tshaj plaws.
AFM cov duab kuj tseem tuaj yeem tau txais los ntawm kev siv "Qhov siab qhov siab tsis tu ncua", uas txhais tau hais tias thaum lub sijhawm X, Y scanning txheej txheem, tsis muaj lub voj voog tawm tswv yim siv los tswj qhov kev ncua deb ntawm rab koob thiab cov qauv, thiab cov duab ua tiav los ntawm kev ntsuas qhov ntsuas. Cov duab sib txawv hauv Z kev taw qhia ntawm microcantilever. Txoj kev no tsis siv lub voj kev tawm tswv yim thiab tuaj yeem txais kev luam theej duab nrawm dua. Nws feem ntau yog siv ntau zaus thaum saib cov duab atomic thiab molecular, tab sis tsis haum rau cov qauv nrog qhov loj ntawm qhov sib txawv.
