Bagaimana mikroskop elektron tunneling pemindaian bekerja
Cara bekerja
Meskipun konfigurasi mikroskop elektron tunneling pemindaian berbeda, semuanya mencakup tiga bagian utama berikut: sistem mekanis (badan cermin) yang menggerakkan probe untuk bergerak secara tiga dimensi relatif terhadap permukaan sampel konduktif, dan digunakan untuk mengontrol dan memantau probe. Sistem elektronik untuk jarak dari sampel dan sistem tampilan untuk mengubah data terukur menjadi gambar. Ini memiliki dua mode kerja: mode arus konstan dan mode tinggi konstan.
Mode arus konstan
Arus tunneling dikendalikan dan dijaga konstan oleh sirkuit umpan balik elektronik. Kemudian sistem komputer mengontrol ujung jarum untuk memindai permukaan sampel, yaitu membuat ujung jarum bergerak dua dimensi sepanjang arah x dan y. Karena arus terowongan perlu dikontrol agar konstan, ketinggian lokal antara ujung jarum dan permukaan sampel juga akan tetap konstan, sehingga ujung jarum akan melakukan gerakan bergelombang yang sama dengan naik turunnya permukaan sampel, dan informasi ketinggian akan tercermin sesuai. keluar. Artinya, mikroskop elektron tunneling pemindaian memperoleh informasi tiga dimensi dari permukaan sampel. Metode kerja ini memperoleh informasi gambar yang komprehensif, gambar mikroskopis berkualitas tinggi, dan digunakan secara luas.
Mode ketinggian konstan
Pertahankan ketinggian mutlak ujung jarum tetap konstan selama proses pemindaian sampel; maka jarak lokal antara ujung jarum dan permukaan sampel akan berubah, dan ukuran arus terowongan I juga akan berubah; perubahan arus terowongan I akan direkam oleh komputer dan diubah menjadi gambar Sinyal ditampilkan, dan diperoleh mikrograf mikroskop elektron scanning tunneling. Cara kerja ini hanya cocok untuk sampel dengan permukaan yang relatif datar dan komponen tunggal.
prinsip
Mikroskop tunneling pemindaian adalah jenis baru perangkat mikroskopis untuk membedakan morfologi permukaan padatan dengan mendeteksi arus tunneling elektron dalam atom pada permukaan padat sesuai dengan prinsip efek tunneling dalam mekanika kuantum.
Karena efek tunneling elektron, elektron dalam logam tidak sepenuhnya terkurung di dalam batas permukaan, yaitu kerapatan elektron tidak tiba-tiba turun menjadi nol pada batas permukaan, tetapi meluruh secara eksponensial di luar permukaan; panjang peluruhan adalah sekitar 1 nm, yang merupakan ukuran penghalang permukaan untuk melepaskan elektron. Jika dua logam sangat dekat satu sama lain, awan elektronnya mungkin tumpang tindih; jika tegangan kecil diterapkan di antara kedua logam, arus listrik (disebut arus tunneling) di antara keduanya dapat diamati.
