نحوه عملکرد میکروسکوپ الکترونی تونلی روبشی
شیوه ی کار
اگرچه پیکربندی میکروسکوپ های الکترونی تونلی روبشی متفاوت است، اما همه آنها شامل سه بخش اصلی زیر هستند: یک سیستم مکانیکی (جسم آینه ای) که پروب را به حرکت سه بعدی نسبت به سطح نمونه رسانا هدایت می کند و برای کنترل استفاده می شود. و کاوشگر را زیر نظر بگیرید. سیستم الکترونیکی برای فاصله از نمونه و سیستم نمایش برای تبدیل داده های اندازه گیری شده به تصاویر. دارای دو حالت کار است: حالت جریان ثابت و حالت ثابت بالا.
حالت جریان ثابت
جریان تونل زنی توسط یک مدار بازخورد الکترونیکی کنترل و ثابت نگه داشته می شود. سپس سیستم کامپیوتری نوک سوزن را برای اسکن روی سطح نمونه کنترل می کند، یعنی حرکت نوک سوزن را به صورت دو بعدی در امتداد جهت های x و y انجام می دهد. از آنجایی که جریان تونل باید کنترل شود تا ثابت باشد، ارتفاع موضعی بین نوک سوزن و سطح نمونه نیز ثابت می ماند، بنابراین نوک سوزن با بالا و پایین رفتن سطح نمونه، همان حرکت موجی را انجام می دهد. اطلاعات ارتفاع بر این اساس منعکس خواهد شد. بیا بیرون. یعنی میکروسکوپ الکترونی تونلی روبشی اطلاعات سه بعدی سطح نمونه را به دست می آورد. این روش کاری اطلاعات تصویری جامع، تصاویر میکروسکوپی با کیفیت بالا را به دست می آورد و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.
حالت ارتفاع ثابت
در طول فرآیند اسکن نمونه، ارتفاع مطلق نوک سوزن را ثابت نگه دارید. سپس فاصله محلی بین نوک سوزن و سطح نمونه تغییر خواهد کرد و اندازه جریان تونل I نیز بر این اساس تغییر خواهد کرد. تغییر جریان تونل I توسط کامپیوتر ثبت می شود و به تصویر تبدیل می شود. سیگنال نشان داده می شود و یک میکروسکوپ الکترونی تونل روبشی به دست می آید. این روش کار فقط برای نمونه هایی با سطوح نسبتاً صاف و تک جزء مناسب است.
اصل
میکروسکوپ تونل زنی روبشی نوع جدیدی از دستگاه میکروسکوپی برای تشخیص مورفولوژی سطح جامدات با تشخیص جریان تونل زنی الکترون ها در اتم ها بر روی سطح جامد طبق اصل اثر تونل زنی در مکانیک کوانتومی است.
به دلیل اثر تونل زنی الکترون ها، الکترون های فلز به طور کامل در مرز سطح محصور نمی شوند، یعنی چگالی الکترون ها در مرز سطح به طور ناگهانی به صفر نمی رسد، بلکه به طور تصاعدی در خارج از سطح فروپاشی می کند. طول واپاشی حدود 1 نانومتر است که معیاری از سد سطحی الکترونها برای فرار است. اگر دو فلز بسیار نزدیک به یکدیگر باشند، ابرهای الکترونی آنها ممکن است همپوشانی داشته باشند. اگر ولتاژ کمی بین دو فلز اعمال شود، یک جریان الکتریکی (به نام جریان تونل زنی) بین آنها قابل مشاهده است.
