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

Режими на работа на сканиращи пробни микроскопи

<== предишна статия | следващата статия ==>

Сканиращата пробна микроскопия (SPM) е сравнително нов метод за изследване на обекти с висока пространствена резолюция. Първият сондажен микроскоп е изобретението на швейцарски учени Герхард Биниг и Хайнрих Рорер, които през 1981 г. предложиха да използват ефекта на електронното тунелиране, за да визуализират атомната структура на проводимата графитна повърхност, в резултат на което тяхното изобретение се нарича сканиращ тунелен микроскоп (STM). С появата на атомно-силовия микроскоп (AFM) през 1986 г. областта на приложение на SPM се разширява значително и AFM заема силно водеща позиция в изследването на атомната резолюция на свойствата на непроводимите повърхности. Методът стана толкова привлекателен, че пет години след откриването на микроскопа вече са съществували 22 от основните му вариации, които са разработени за решаване на широк спектър от проблеми в науката за материалите. Досега атомно-силовата микроскопия от гледна точка на темповете на развитие и информативността на получените данни е значително по-напред от алтернативни методи за електронна микроскопия и рентгеноструктурен анализ на веществото.

Главният функционален елемент на всеки сканиращ сонда микроскоп е сондата. В атомно силовия микроскоп сондата е гъвкава конзолна греда, на чийто свободен край има микротип. Такава система се нарича конзола, която определя основните свойства на АСМ. В най-простия случай AFM прилича на обикновен грамофон, който плъзга иглата над запис и пресъздава релефа си под формата на модулиран звуков сигнал. В микроскоп с атомна сила конзолата сканира повърхността на линията на пробата по линия с ултратънка игла (Фигура 7.1).

Фиг. 7.1. Схема на микроскоп с атомна сила.

В резултат на междуатомното взаимодействие на точката на иглата с повърхността, гъвкавият лъч на конзолата е деформиран, което в най-простия случай служи като полезен сигнал. За да се сведат до минимум промените в силата на огъване на конзолата по време на процеса на сканиране, се използва система за обратна връзка, благодарение на която пробата се отдръпва от върха, ако силата надвишава определена стойност и напротив, ако силата намалява, обратната връзка с пиезо-манипулатора (фиг. 7.1) я стабилизира стойност на Този режим на сканиране се нарича режим на постоянна сила. Сигналите за отклоняване на конзоли и системите за обратна връзка се записват в цифров вид в двуизмерен масив от точки, който впоследствие се обработва в специализирани графични редактори.

На фона на многобройни модификации на АСМ, които измерват адхезия, еластичност, контактни електрически (келвинова микроскопия), проводими, електромагнитни и други повърхностни свойства, съществуват три основни режима за сканиране на образци: контакт, прекъсващ контакт и безконтактен (фиг. 7.2.).

Фиг. 7.2. Основни режими на сканиране на микроскоп с атомна сила

Методът на прекъсващ контакт е, че осцилациите се възбуждат в конзолата, по-специално, на собствена честота. След като конзолата започне да взаимодейства с повърхността, нейната амплитуда на трептене намалява и резонансната честота се измества. В зависимост от това какво е избрана като полезна информация - промяна в амплитудата или честотата на физическия сигнал, съществуват два възможни режима на работа на микроскопа при периодичен контакт. Описаният режим се нарича прекъсващ контакт (режим на пробиване) и се използва при сканиране на обекти с намалена твърдост, тъй като в този режим се изключва факторът на адхезия и капилярни сили, което води до изкривявания при сканиране на биополимери и бактериални клетки. Безконтактен режим на сканиране се използва в атомно-силовата микроскопия при изследване на електростатичен или магнитен повърхностен профил. В този случай процесът на сканиране се състои от следната последователност: конзолата в режим на контактно сканиране преминава през една линия, докато микроскопът помни повърхностния релеф, след това конзолата започва да се движи в обратна посока, оставайки на същата линия, като поддържа постоянна пролука между конзолата и повърхността. По време на обратното преминаване, локалните електромагнитни полета на пробата проявяват сила върху магнитното конзолно устройство. По този начин, в момента на получаване на желания профил на повърхността, междуатомното взаимодействие на сондата с пробата отсъства.

Едно от приложенията на AFM е методът на силовата спектроскопия, който позволява да се определи силата на химичните връзки в отделни молекули на биополимери. Основната разлика на този метод от метода на контакт е, че между иглата на сондата и повърхността на пробата се поставя изследваният биополимерен комплекс, свързан с повърхността и върха на конзолата през линкери чрез химични връзки. При относително движение на повърхността и конзолата, обектът започва да се деформира и силите на деформация във всеки момент от времето се определят от количеството на огъване на конзолната греда (Фиг. 7.3.).

Фиг. 7.3. Схемата на АСМ в режим на мощностна спектроскопия

Използвайки метода на силовата спектроскопия, е възможно да се изследва енергията на вътрешните молекулни или междумолекулни връзки, например, между антитяло и антиген, два протеина или ДНК молекули.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Принципи на изграждане на многоелементни осцилационни измервателни устройства, основани на използването на нелинейни процеси в сложни динамични системи

Подредени въглеродни наноструктури и области на тяхното практическо приложение

Устройство и принцип на работа на електростатични и магнитни лещи

Физически основи на твърдотелна наноелектроника

Концепциите на класическата и квантовата системи

Проблемът за създаване на изкуствени невро-подобни измервателни устройства

Метод на Laue

Приложение на свръхпроводниците в измервателната техника

Сравнителни характеристики на аналитичните възможности на различни типове имуносензори

Физически основи на нанотехнологиите, получаване на наноматериали

Методи за изследване на наноматериали и наноструктури

графен

Класификации на рецепторите

Растерни (сканиращи) електронни микроскопи

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 4263

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