Shematisks attēls, kas ilustrē mikroskopa attēlu sistēmu
Okulāra funkcija ir līdzvērtīga palielināmā stikla funkcijai, bet palielināmā stikla attēls atrodas vienā pusē ar objektu. Pēc tam, kad objektīva lēca mikroskopā palielina objektu, iegūtajam attēlam jābūt mikroskopa mēģenē. Ja okulāra darbības princips ir tāds pats kā palielināmā stikla, vai tā attēls nav vērsts Cilvēka acs tuvina pretējā virzienā (tai pašai objekta pusei), tad kā jūs zināt, kā redzēt dubulto palielināts attēls? Mikroskopa attēlveidošanas princips ir parādīts attēlā. Objektīva lēcas fokusa attālums ir īss, un okulāra fokusa attālums ir garš. Objekts caur objektīvu veido apgrieztu reālu attēlu A"B", attēls atrodas okulāra fokusa punktā (objektīva cilindra iekšpusē), un to var uzskatīt arī par okulāra objektu, kas kļūst par okulāra objektu. vertikāls virtuālais attēls pēc izlaišanas caur okulāru; tas joprojām ir tāds pats kā palielināmais stikls, un objekta attēls atrodas tajā pašā pusē).
Kā darbojas STM
STM darbojas, izmantojot kvantu tunelēšanas efektu. Ja metāla adatas galu izmanto kā vienu elektrodu un mēramais cietais paraugs tiek izmantots kā otrs elektrods, kad attālums starp tiem ir aptuveni 1 nm, parādīsies tuneļa efekts un elektroni izies cauri telpai. barjera no viena elektroda uz otru elektrodu, lai izveidotu strāvu. . Un kur Ub: nobīdes spriegums; k: konstante, aptuveni vienāda ar 1, Φ1/2: vidējā darba funkcija, S: attālums.
No iepriekš minētās formulas var redzēt, ka tunelēšanas strāvai ir negatīva eksponenciāla saistība ar gala un parauga attālumu S. Ļoti jutīga pret atstatuma izmaiņām. Tāpēc, kad adatas gals skenē pārbaudāmā parauga virsmu, pat ja virsmai ir tikai atomu mēroga svārstības, tas radīs ļoti būtiskas izmaiņas tuneļa strāvā, pat tuvu lieluma kārtai. Tas ļauj atspoguļot atomu mēroga svārstības virsmā, mērot elektriskās strāvas izmaiņas, kā parādīts attēla labajā pusē. Šis ir STM darbības pamatprincips, un šo darbības režīmu sauc par nemainīga augstuma režīmu (turiet uzgaļa augstumu nemainīgu).
STM ir arī cits darba režīms, ko sauc par pastāvīgās strāvas režīmu, kā parādīts zemāk esošā attēla kreisajā pusē. Šajā laikā uzgaļu skenēšanas procesā tuneļa strāva tiek uzturēta nemainīga caur elektronisko atgriezeniskās saites cilpu. Lai uzturētu nemainīgu strāvu, adatas gals kustas uz augšu un uz leju līdz ar parauga virsmas kāpumiem un kritumiem, lai reģistrētu adatas uzgaļa kustības augšup un lejup trajektoriju un pēc tam parauga virsmas topogrāfiju. dota.
Pastāvīgās strāvas režīms ir plaši izmantots STM darba režīms, savukārt nemainīga augstuma režīms ir piemērots tikai tādu paraugu attēlveidošanai, kuriem ir nelielas virsmas svārstības. Ja parauga virsma ļoti svārstās, jo adatas gals atrodas ļoti tuvu parauga virsmai, skenēšana nemainīga augstuma režīmā var viegli izraisīt adatas gala sadursmi ar parauga virsmu, kā rezultātā tiek bojāts adatas gals un parauga virsma.
Kā darbojas AFM
AFM pamatprincips ir līdzīgs STM pamatprincipam. AFM, lai rastra veidā skenētu parauga virsmu, tiek izmantots adatas gals uz elastīgas konsoles, kas ir ļoti jutīgs pret vājiem spēkiem. Ja attālums starp adatas galu un parauga virsmu ir ļoti tuvs, starp atomiem adatas galā un atomiem uz adatas ir ļoti vājš spēks (10-12~10-6N). parauga virsma. Šajā laikā mikrokonsole tiks pakļauta nelielai elastīgai deformācijai. Spēks F starp galu un paraugu un konsoles deformācija atbilst Huka likumam: F=-k*x, kur k ir konsoles spēka konstante. Tāpēc, kamēr tiek mērīta mikrokonsoles deformācija, var iegūt spēku starp galu un paraugu. Spēkam starp adatas galu un paraugu ir liela atkarība no attāluma, tāpēc atgriezeniskās saites cilpa tiek izmantota, lai skenēšanas procesā saglabātu nemainīgu spēku starp adatas galu un paraugu, tas ir, tiek saglabāta konsoles deformācija. nemainīgs, un adatas gals sekos paraugam. Virsmas kāpumi un kritumi virzās uz augšu un uz leju, un var reģistrēt adatas gala kustības augšup un lejup trajektoriju, lai iegūtu informāciju par parauga virsmas topogrāfiju. Šo darba režīmu sauc par "Constant Force Mode", un tā ir visplašāk izmantotā skenēšanas metode.
AFM attēlus var iegūt arī, izmantojot "konstanta augstuma režīmu", tas ir, X, Y skenēšanas laikā, neizmantojot atgriezeniskās saites cilpu, saglabājot nemainīgu attālumu starp adatas galu un paraugu, mērot mikrokonsoli Z virzienu. attēla deformācijas apjoms. Šī metode neizmanto atgriezeniskās saites cilpu un var izmantot lielāku skenēšanas ātrumu. To parasti vairāk izmanto, novērojot atomus un molekulas, bet tas nav piemērots paraugiem ar salīdzinoši lielām virsmas svārstībām.
