Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử quét đường hầm
Cách làm việc
Mặc dù cấu hình của kính hiển vi điện tử quét đường hầm là khác nhau, nhưng chúng đều bao gồm ba phần chính sau: một hệ thống cơ học (thân gương) điều khiển đầu dò di chuyển ba chiều so với bề mặt của mẫu dẫn điện và được sử dụng để điều khiển và theo dõi đầu dò. Hệ thống điện tử cho khoảng cách từ mẫu và hệ thống hiển thị để chuyển đổi dữ liệu đo được thành hình ảnh. Nó có hai chế độ làm việc: chế độ dòng không đổi và chế độ cao không đổi.
Chế độ dòng điện không đổi
Dòng xuyên hầm được kiểm soát và giữ cố định bằng mạch phản hồi điện tử. Sau đó, hệ thống máy tính sẽ điều khiển đầu kim quét trên bề mặt mẫu, tức là làm cho đầu kim di chuyển hai chiều theo phương x và y. Do dòng điện trong đường hầm cần được kiểm soát để không đổi, chiều cao cục bộ giữa đầu kim và bề mặt mẫu cũng sẽ không đổi, do đó, đầu kim sẽ thực hiện chuyển động nhấp nhô tương tự với sự lên xuống của bề mặt mẫu và thông tin chiều cao sẽ được phản ánh tương ứng. đi ra ngoài. Điều đó có nghĩa là, kính hiển vi điện tử quét đường hầm thu được thông tin ba chiều của bề mặt mẫu. Phương pháp làm việc này thu được thông tin hình ảnh toàn diện, hình ảnh hiển vi chất lượng cao và được sử dụng rộng rãi.
Chế độ chiều cao không đổi
Giữ độ cao tuyệt đối của đầu kim không đổi trong quá trình quét mẫu; sau đó khoảng cách cục bộ giữa đầu kim và bề mặt mẫu sẽ thay đổi và kích thước của dòng điện trong đường hầm I cũng sẽ thay đổi tương ứng; sự thay đổi của dòng điện trong đường hầm I sẽ được máy tính ghi lại và chuyển đổi thành hình ảnh Tín hiệu được hiển thị và thu được ảnh vi mô kính hiển vi điện tử quét đường hầm. Cách làm việc này chỉ phù hợp với các mẫu có bề mặt tương đối phẳng và các thành phần đơn lẻ.
nguyên tắc
Kính hiển vi quét đường hầm là một loại thiết bị hiển vi mới để phân biệt hình thái bề mặt của chất rắn bằng cách phát hiện dòng điện xuyên hầm của các electron trong các nguyên tử trên bề mặt chất rắn theo nguyên lý hiệu ứng đường hầm trong cơ học lượng tử.
Do hiệu ứng đường hầm của các electron, các electron trong kim loại không bị giới hạn hoàn toàn trong ranh giới bề mặt, nghĩa là mật độ của các electron không đột ngột giảm xuống 0 ở ranh giới bề mặt, mà phân rã theo cấp số nhân bên ngoài bề mặt; chiều dài phân rã là khoảng 1nm, là thước đo hàng rào bề mặt để các electron thoát ra. Nếu hai kim loại ở rất gần nhau, các đám mây điện tử của chúng có thể chồng lên nhau; nếu một điện áp nhỏ được đặt giữa hai kim loại, có thể quan sát thấy một dòng điện (gọi là dòng điện xuyên hầm) giữa chúng.
