Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Практическо приложение на атомно силовия микроскоп

<== предишна статия |

В сравнение с сканиращ електронен микроскоп (SEM), атомно силовия микроскоп има няколко предимства . Така, за разлика от SEM, която дава псевдо-триизмерно изображение на повърхността на пробата, AFM позволява да се получи наистина триизмерен повърхностен релеф. Освен това, непроводимата повърхност, разглеждана с помощта на АСМ, не изисква прилагането на проводимо метално покритие, което често води до забележима деформация на повърхността. SEM изисква вакуум за нормална работа, докато повечето AFM режими могат да бъдат изпълнени във въздуха или дори в течност. Това обстоятелство разкрива възможността за изучаване на биомакромолекули и живи клетки. По принцип AFM е в състояние да даде по-висока резолюция от SEM. По този начин беше показано, че AFM е в състояние да осигури истинска атомна резолюция при условия на свръхвисоко вакуум. Разделителната способност на свръхвисоко-вакуумната АСМ е сравнима с сканиращия тунелен микроскоп и трансмисионния електронен микроскоп.

Когато се сравнява със SEM, малкият размер на сканиращото поле също трябва да се дължи на липсата на AFM. SEM може да сканира повърхностна площ от няколко милиметра в страничната равнина с разлика във височината на няколко милиметра във вертикалната равнина. AFM има максимална разлика във височината от няколко микрона, а максималното поле на сканиране е най-добре около 150 × 150 микрона².

Друг проблем е, че при висока разделителна способност качеството на изображението се определя от радиуса на кривината на върха на сондата, който, ако изберете грешна сонда, води до появата на артефакти в полученото изображение.

Конвенционалната AFM не може да сканира повърхността толкова бързо, колкото SEM прави. АСМ изображения обикновено отнемат няколко минути, докато СЕМ, след изпомпване, е в състояние да работи почти в реално време, макар и с относително ниско качество.

Поради ниската скорост на сканиране на АСМ получените изображения се изкривяват от термичния дрейф, което намалява точността на измерване на елементите на сканирания релеф. За да се увеличи скоростта на AFM, бяха предложени няколко конструкции, сред които може да се разграничи сондажен микроскоп, наречен видео ACM. Video ACM осигурява задоволително качество на изображението на повърхността с честотата на телевизионно сканиране, което е дори по-бързо, отколкото при обикновен SEM.

В допълнение към термичния дрейф, АСМ изображенията могат да бъдат изкривени от хистерезиса на пиезокерамичния материал на скенера и кръстосаните паразитни връзки между X, Y, Z елементите на скенера. За да се коригират нарушенията в реално време, съвременните AFM използват софтуер или скенери, оборудвани със затворени системи за проследяване, които включват линейни сензори за положение. Някои AFM, вместо скенер за пиезот, използват XY и Z-елементи, които не са механично свързани помежду си, което прави възможно изключването на някои от паразитните връзки.

AFM може да се използва за определяне на вида на атома в кристалната решетка. Манипулаторът AFM и STM позволява, с размери от няколко сантиметра, да преместват иглата с резолюция по-добра от 0.1. Ако един индустриален робот има подобна точност на изместване с размери от около един метър, тогава с игла, затегната в манипулаторите, той може да начертае кръг с диаметър от няколко нанометра.

Температурният коефициент на линейно разширение на повечето материали е около , Когато размерът на манипулатора е няколко сантиметра, при промяна на температурата от 0,01 ° иглата се движи в резултат на термично отклонение от 1.

Конзолната (английска конзола - конзола, конзолата) е утвърденото име за най-често срещания микромеханичен дизайн на сондата при сканиране на атомно-силовата микроскопия.

Конзолата е масивна правоъгълна основа с размери приблизително 1,5 × 3,5 × 0,5 mm, с изпъкнала от него греда (самата конзола) с ширина около 0,03 mm и дължина от 0,1 до 0,5 mm. Една от страните на гредата е огледална (понякога върху нея се нанася тънък слой алуминий, за да се усили отразеният лазерен сигнал), което прави възможно използването на оптичната система за наблюдение на конзолното огъване. На противоположната страна на гредата на свободния край е игла, която взаимодейства с пробата за измерване. Формата на иглата може да варира значително в зависимост от метода на производство. Радиусът на върха на индустриалните конзоли на иглата е в диапазона от 5-90 nm, лабораторни - от 1 nm.

Като правило, цялата конструкция, с изключение, може би, на игла, е силициев монокристал. Конзоли се правят също от силициев нитрид (Si3N4) или полимери. Производственият процес е подобен на производството на силициево електронно оборудване и включва ецване на суха или течна фаза на субстрата. По този начин, конзолите са удобни за масово производство.

При разработването на конзоли се използват следните две уравнения, които са ключови за разбиране на принципа на работа на конзолите. Отклонението на лъча се открива от чувствителни оптични и капацитивни сензори. Коефициентът на еластичност се свързва с резонансната честота на конзолата съгласно закона на хармоничния осцилатор. Промяната в силата, приложена към конзолата, може да доведе до изместване на резонансната честота. Честотното изместване може да бъде измерено с голяма точност на принципа на локален осцилатор.

Един от важните проблеми при практическото използване на конзолата е проблемът за квадратичната и кубичната зависимост на свойствата на кантилевера от неговия размер. Тези нелинейни зависимости означават, че конзолите са доста чувствителни към промени в параметрите на процеса. Контролът на остатъчната деформация също може да бъде труден.

Фиг. 5.4 Молекулите на сондата взаимодействат с отделните части на молекулите в пробата.

Фиг. 5.5 Полученото изображение на фрагмент от проба.

С помощта на АСМ могат да се извършват молекулите на сбрка от отделни атоми.

Фиг. 5.6 Молекула от 18 атома на цезий и 18 йодни атома се събира чрез последователно добавяне на отделни атоми в АСМ.

<== предишна статия |





Вижте също:

Особености на внедряването на нелинейни процеси в системи с хаотична динамика

Приложение на свръхпроводниците в измервателната техника

Ефект на Джоузефсън

Сензори, използващи химични и биологични процеси на повърхността на конзолата

Използване на сканиращ SQUID микроскоп

Физични основи на методите на рентгеновия анализ

Предавателен електронен микроскоп

Концепциите на експертната система и изкуствената невронна мрежа

Физически основи на СКВИД - микроскопия

Методи за измерване, използващи сензори на конзолна основа

Ядрен магнитен резонанс

Използването на хаос в устройствата за обработка на информация

Размита логика и теория на размити множества

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 4015

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .