แผนภาพหลักการถ่ายภาพของกล้องจุลทรรศน์

แผนภาพหลักการถ่ายภาพของกล้องจุลทรรศน์

แผนภาพหลักการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์

ฉันรู้ว่าการทำงานของช่องมองภาพเทียบเท่ากับแว่นขยาย แต่แว่นขยายจะสร้างภาพในด้านเดียวกันของวัตถุ และเลนส์ใกล้วัตถุในกล้องจุลทรรศน์จะขยายวัตถุ ส่งผลให้ได้ภาพที่ควรจะอยู่ภายในกล้องจุลทรรศน์ หลอด. หากหลักการของช่องมองภาพเหมือนกับแว่นขยาย ก็ไม่ควรขยายภาพในทิศทางตรงกันข้ามกับสายตามนุษย์ (ด้านเดียวกันของวัตถุ) แล้วเราจะเห็นภาพของการขยายรองได้อย่างไร? หลักการถ่ายภาพของกล้องจุลทรรศน์แสดงไว้ในภาพ เลนส์ใกล้วัตถุมีความยาวโฟกัสสั้นกว่า ในขณะที่เลนส์ใกล้ตามีความยาวโฟกัสยาวกว่า วัตถุเคลื่อนผ่านเลนส์ใกล้วัตถุเพื่อสร้างภาพจริงกลับหัว A "B" ซึ่งตั้งอยู่ภายในจุดโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา (ภายในท่อเลนส์) นอกจากนี้ยังถือได้ว่าเป็นวัตถุของช่องมองภาพและหลังจากผ่านช่องมองภาพก็กลายเป็นภาพเสมือนตั้งตรงโดยยังคงเหมือนกับแว่นขยายโดยมีภาพวัตถุอยู่ด้านเดียวกัน

หลักการทำงานของเอสทีเอ็ม

STM ทำงานโดยใช้เอฟเฟกต์อุโมงค์ควอนตัม หากใช้ปลายเข็มโลหะเป็นอิเล็กโทรดอันหนึ่ง และใช้ตัวอย่างของแข็งที่วัดได้เป็นอิเล็กโทรดอีกอัน เอฟเฟกต์การขุดอุโมงค์จะเกิดขึ้นเมื่อมีระยะห่างระหว่างปลายทั้งสองประมาณ 1 นาโนเมตร และอิเล็กตรอนจะผ่านสิ่งกีดขวางศักย์เชิงพื้นที่จากอิเล็กโทรดหนึ่งไปยังอีกอิเล็กโทรดหนึ่ง อิเล็กโทรดเพื่อสร้างกระแส และ Ub: แรงดันไบแอส; k: ค่าคงที่, ประมาณเท่ากับ 1, Φ 1/2: ฟังก์ชันการทำงานโดยเฉลี่ย, S: ระยะทาง

จากสมการข้างต้น จะเห็นได้ว่ากระแสน้ำในอุโมงค์มีความสัมพันธ์แบบเลขชี้กำลังเป็นลบกับระยะห่าง S ระหว่างตัวอย่างปลายเข็ม ไวต่อการเปลี่ยนแปลงระยะห่างมาก ดังนั้น เมื่อปลายเข็มทำการสแกนระนาบบนพื้นผิวของตัวอย่างที่ทดสอบ แม้ว่าพื้นผิวจะมีเพียงความผันผวนของระดับอะตอม ก็จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระแสในอุโมงค์ที่มีนัยสำคัญมากหรือใกล้เคียงกับลำดับความสำคัญ ด้วยวิธีนี้ ความผันผวนของขนาดอะตอมบนพื้นผิวสามารถสะท้อนให้เห็นได้โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของกระแส ดังที่แสดงทางด้านขวาของรูปต่อไปนี้ นี่คือหลักการทำงานพื้นฐานของ STM ซึ่งเรียกว่าโหมดความสูงคงที่ (ทำให้ความสูงของปลายเข็มคงที่)

STM มีโหมดการทำงานอื่นเรียกว่าโหมดกระแสคงที่ ดังแสดงทางด้านซ้ายของภาพ ณ จุดนี้ ในระหว่างกระบวนการสแกนเข็ม กระแสอุโมงค์จะถูกรักษาให้คงที่ผ่านวงจรป้อนกลับแบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อรักษากระแสให้คงที่ ปลายเข็มจะเลื่อนขึ้นและลงตามความผันผวนของพื้นผิวตัวอย่าง ดังนั้นจึงบันทึกวิถีการเคลื่อนที่ขึ้นและลงของปลายเข็ม และแสดงลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นผิวตัวอย่าง

โหมดกระแสคงที่เป็นโหมดการทำงานที่ใช้กันทั่วไปสำหรับ STM ในขณะที่โหมดความสูงคงที่เหมาะสำหรับการถ่ายภาพตัวอย่างที่มีความผันผวนของพื้นผิวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เมื่อพื้นผิวของตัวอย่างมีความผันผวนอย่างมาก เนื่องจากปลายเข็มอยู่ใกล้กับพื้นผิวตัวอย่างมาก การใช้การสแกนด้วยโหมดความสูงคงที่อาจทำให้ปลายเข็มชนกับพื้นผิวของตัวอย่างได้อย่างง่ายดาย ทำให้เกิดความเสียหายระหว่างปลายเข็มกับตัวอย่าง พื้นผิว.