Come funziona un microscopio elettronico a effetto tunnel
Modo di lavorare
Sebbene le configurazioni dei microscopi elettronici a effetto tunnel a scansione siano diverse, includono tutte le seguenti tre parti principali: un sistema meccanico (corpo dello specchio) che guida la sonda a muoversi tridimensionalmente rispetto alla superficie del campione conduttivo e viene utilizzato per controllare e monitorare la sonda. Il sistema elettronico per la distanza dal campione e il sistema di visualizzazione per convertire i dati misurati in immagini. Ha due modalità di lavoro: modalità corrente costante e modalità alta costante.
Modalità corrente costante
La corrente di tunneling è controllata e mantenuta costante da un circuito elettronico di retroazione. Quindi il sistema informatico controlla la punta dell'ago per eseguire la scansione sulla superficie del campione, ovvero per far muovere la punta dell'ago bidimensionalmente lungo le direzioni x e y. Poiché la corrente del tunnel deve essere controllata per essere costante, anche l'altezza locale tra la punta dell'ago e la superficie del campione rimarrà costante, quindi la punta dell'ago eseguirà lo stesso movimento ondulatorio con gli alti e bassi della superficie del campione e il le informazioni sull'altezza si rifletteranno di conseguenza. uscire. Vale a dire, il microscopio elettronico a effetto tunnel ottiene l'informazione tridimensionale della superficie del campione. Questo metodo di lavoro ottiene informazioni complete sull'immagine, immagini microscopiche di alta qualità ed è ampiamente utilizzato.
Modalità altezza costante
Mantenere costante l'altezza assoluta della punta dell'ago durante il processo di scansione del campione; quindi la distanza locale tra la punta dell'ago e la superficie del campione cambierà e anche la dimensione della corrente di tunnel I cambierà di conseguenza; la variazione della corrente di tunnel I verrà registrata dal computer e convertita in un'immagine. Viene mostrato il segnale e si ottiene una micrografia al microscopio elettronico a scansione di effetto tunnel. Questo modo di lavorare è adatto solo per campioni con superfici relativamente piatte e singoli componenti.
principio
Il microscopio a tunneling a scansione è un nuovo tipo di dispositivo microscopico per distinguere la morfologia superficiale dei solidi rilevando la corrente di tunneling degli elettroni negli atomi sulla superficie solida secondo il principio dell'effetto tunneling nella meccanica quantistica.
A causa dell'effetto tunnel degli elettroni, gli elettroni nel metallo non sono completamente confinati all'interno del confine della superficie, cioè la densità degli elettroni non scende improvvisamente a zero al confine della superficie, ma decade esponenzialmente all'esterno della superficie; la lunghezza del decadimento è di circa 1 nm, che è una misura della barriera superficiale per la fuga degli elettroni. Se due metalli sono molto vicini tra loro, le loro nuvole di elettroni possono sovrapporsi; se viene applicata una piccola tensione tra i due metalli, si può osservare una corrente elettrica (chiamata corrente di tunneling) tra di loro.
