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

Устройство и принцип на работа на атомно-енергиен микроскоп

| следващата статия ==>

В края на 1986 г. същият Бинниг предложи нов дизайн на устройство, което ви позволява да изследвате повърхности с безпрецедентни подробности, но не непременно електрически проводящи. Новото устройство се нарича атомно-енергиен микроскоп и днес е от особен интерес за изследователите.

Фиг. 5.1 Принцип на действие на атомно-силовия микроскоп (AFM).

Принципът на действие на атомно-силовия микроскоп (АСМ) се основава на използването на атомни връзки, действащи между атомите на материята. На малки разстояния между два атома (около един ангстрем) действат отблъскващи сили, а на големи разстояния - привличащи сили. Напълно сходни сили действат между всякакви събиращи се тела. В сканиращия атомно-енергиен микроскоп такива тела са изпитваната повърхност и върха, който се плъзга над него. Обикновено в инструмента се използва диамантна игла, която плавно се плъзга по повърхността на пробата (сканира повърхността). Когато силата F между повърхността и върха се промени, пружината P, на която е фиксирана, се отклонява и това отклонение се записва от сензор D. Всяко особено прецизно и чувствително - прецизно - изместване, като оптичен, капацитивен, може да се използва като сензор в AFM. или тунелни сензори. Фигурата показва точно последния тип сензор - всъщност това е същата игла, която се използва в сканиращ тунелен микроскоп.

Отклонението на еластичния елемент (пружина) носи информация за височината на релефа - топографията на повърхността и, освен това, за характеристиките на междуатомните взаимодействия. Може да се каже, че в атомно-енергийния микроскоп сканирането на изследваната проба се извършва по „повърхността на постоянна сила”, докато в STM - по повърхността на постоянен тунелен ток. Принципите на прецизното управление, основани на обратна връзка и улавяне на най-незначителните промени в топографията на повърхността, са почти еднакви в СТМ и АСМ.

Фиг. 5.2 Схема на сканиращия атомно-енергиен микроскоп.

Фиг. 5.3 Сканиращ атомно-силов микроскоп с оптичен сензор за конзолна деформация.

На фигурата е показана диаграма на микроскоп с атомна енергия. O - върхът (иглата), P - пружината, върху която е фиксирана; P, Px, Py, Pz - пиезоелектрични преобразуватели. В този случай Px и Py се използват за сканиране на пробата под иглата, а Pz контролира разстоянието от върха до повърхността, D е тунелен сензор, който открива отклоненията на пружината с върха.

Атомно-силовия микроскоп може да се използва за определяне на повърхностния микрорелеф на всякакви вещества, проводими и непроводими, с негова помощ могат да се наблюдават различни несъвършенства на структурата, локализирана върху изследваните повърхности, например дислокации или заредени дефекти, както и всички видове примеси. Освен това, AFM дава възможност да се идентифицират границите на различни блокове в един кристал, по-специално домейни. Наскоро, с помощта на микроскоп с атомна сила, физиците започнаха интензивно да изучават биологични обекти, например ДНК молекули и други макромолекули, главно за целите на възникващата и очевидно изключително обещаваща посока - биомолекулярна технология. Интересното е, че ASM ни позволява да решаваме не само приложни проблеми, но и глобални проблеми на фундаменталната физика. По-конкретно, чрез определянето с помощта на поведението на междуатомните сили и константи на взаимодействия между атомите на повърхността и върха, могат да се направят доста точни заключения за съществуването или отсъствието на нови фундаментални взаимодействия и дори за структурата на физическия вакуум.

Обикновено взаимодействието се разбира като привличане или отблъскване на конзолна сонда, причинена от силите на Ван дер Ваалс. С помощта на специални конзоли могат да се изследват електрическите и магнитните свойства на повърхността. За разлика от сканиращия тунелен микроскоп, използващ AFM, може да се изследват както проводими, така и непроводими повърхности. Освен това, AFM е в състояние да измери релефа на пробата, потопена в течност, която позволява работа с органични молекули, включително ДНК.

Пространствената резолюция на атомно силовия микроскоп зависи от радиуса на кривината на върха на сондата. Резолюцията достига до атома вертикално и значително надвишава хоризонтално.

Основните технически трудности при създаването на микроскоп:

· Създаване на игла, действително посочена атомна големина;

· Осигуряване на механична (включително топлинна и вибрационна) стабилност на ниво, по-добро от 0,1 ангстром;

· Създаване на детектор, който може надеждно да фиксира такива малки движения;

· Създаване на сканираща система със стъпка в ангстремските лобове;

· Осигуряване на плавно сближаване на иглата с повърхността.

| следващата статия ==>





Вижте също:

Физическите основи на оже-спектроскопията и неутронната дифракция

Прилагане на методи за микроскопия на сонда за аналитични измервания

Показва се MEMS.

Конзолни сензори, базирани на системи с високо молекулно тегло и биополимери

Използване на сканиращ SQUID микроскоп

Електромеханична памет.

Сканиращо микроскопско устройство

Размита логика и теория на размити множества

Еволюционно моделиране

Електронен дифракционен метод

Методи за изследване на наноматериали и наноструктури

Принципи на изграждане на биосензори

Сравнителни характеристики на аналитичните възможности на различни типове имуносензори

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

2019 @ ailback.ru