Como funciona um microscópio eletrônico de tunelamento de varredura
maneira de trabalhar
Embora as configurações dos microscópios eletrônicos de tunelamento sejam diferentes, todas incluem as três partes principais a seguir: um sistema mecânico (corpo do espelho) que faz com que a sonda se mova tridimensionalmente em relação à superfície da amostra condutora e é usado para controlar e monitorar a sonda. O sistema eletrônico para a distância da amostra e o sistema de exibição para converter os dados medidos em imagens. Possui dois modos de trabalho: modo de corrente constante e modo alto constante.
Modo de corrente constante
A corrente de tunelamento é controlada e mantida constante por um circuito eletrônico de realimentação. Em seguida, o sistema de computador controla a ponta da agulha para digitalizar a superfície da amostra, ou seja, para fazer a ponta da agulha se mover bidimensionalmente ao longo das direções x e y. Como a corrente do túnel precisa ser controlada para ser constante, a altura local entre a ponta da agulha e a superfície da amostra também permanecerá constante, de modo que a ponta da agulha realizará o mesmo movimento ondulatório com as subidas e descidas da superfície da amostra, e o as informações de altura serão refletidas de acordo. sair. Ou seja, o microscópio eletrônico de tunelamento de varredura obtém a informação tridimensional da superfície da amostra. Este método de trabalho obtém informações de imagem abrangentes, imagens microscópicas de alta qualidade e é amplamente utilizado.
Modo de altura constante
Manter a altura absoluta da ponta da agulha constante durante o escaneamento da amostra; então a distância local entre a ponta da agulha e a superfície da amostra mudará, e o tamanho da corrente do túnel I também mudará de acordo; a mudança da corrente do túnel I será registrada pelo computador e convertida em uma imagem. O sinal é mostrado e uma micrografia de microscópio eletrônico de tunelamento é obtida. Esta forma de trabalhar é adequada apenas para amostras com superfícies relativamente planas e componentes únicos.
princípio
O microscópio de tunelamento de varredura é um novo tipo de dispositivo microscópico para distinguir a morfologia da superfície de sólidos, detectando a corrente de tunelamento de elétrons em átomos na superfície sólida de acordo com o princípio do efeito de tunelamento na mecânica quântica.
Devido ao efeito de tunelamento dos elétrons, os elétrons no metal não estão completamente confinados dentro do limite da superfície, ou seja, a densidade dos elétrons não cai repentinamente para zero no limite da superfície, mas decai exponencialmente fora da superfície; o comprimento de decaimento é de cerca de 1 nm, que é uma medida da barreira de superfície para os elétrons escaparem. Se dois metais estiverem muito próximos um do outro, suas nuvens de elétrons podem se sobrepor; se uma pequena voltagem for aplicada entre os dois metais, uma corrente elétrica (chamada corrente de tunelamento) pode ser observada entre eles.
