Самолетни двигатели Административно право Административно право на Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог“ Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидравлични системи и хидромашини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Машиностроене Медицинска психология Метали и заваръчни инструменти Метали и метали икономика Описателни 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 Социална психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория теорията на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерно производство Физика физични явления Философски хладилни агрегати 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 VKontakte Odnoklassniki My World Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Устройството и принципът на работа на микроскоп с атомна сила

| следваща статия ==>

В края на 1986 г. същият Binnig предложи дизайна на устройство от ново поколение, което ви позволява да изследвате повърхности с безпрецедентни детайли, но не непременно електрически проводими. Новото устройство беше наречено микроскоп с атомна сила и днес представлява най-голям интерес за изследователите.

Фиг. 5.1 Принципът на работа на микроскопа с атомна сила (AFM).

Принципът на работа на атомно-силов микроскоп (AFM) се основава на използването на атомни сили на връзка, действащи между атомите на веществото. На малки разстояния между два атома (около един ангстрем) действат отблъскващи сили, а на големи - атрактивни сили. Съвсем същите сили действат между всички приближаващи се тела. В сканиращ атомно-силов микроскоп изследваната повърхност и върхът, движещ се над нея, служат като такива тела. Обикновено в инструмента се използва диамантена игла, която плавно се плъзга по повърхността на пробата (сканира повърхността). Когато силата F, действаща между повърхността и върха, се променя, пружината Р, върху която е фиксирана, се отклонява и такова отклонение се открива от сензора D. Всяка особено точна и чувствителна - прецизни измерватели на изместване, например оптични, капацитивни, може да се използва 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 - повърхностната топография и в допълнение за особеностите на междутомните взаимодействия. Може да се каже, че при микроскоп с атомна сила тестовата проба се сканира върху „повърхността на постоянна сила“, докато в STM се сканира върху повърхността на постоянния тунелен ток. Принципите на контрола на точността, основан на обратна връзка и заснемане на най-незначителните промени в повърхностната топография, са почти идентични при STM и AFM.

Фиг. 5.2 Схема на сканиращ атомно-силов микроскоп.

Фиг. 5.3 Сканиране на атомно-силов микроскоп с оптичен конзолен конвектометър.

Фигурата показва диаграма на микроскоп с атомна сила. О - точка (игла), П - пружина, върху която е фиксирана; P, Px, Py, Pz - пиезоелектрически преобразуватели. В този случай Px и Py служат за сканиране на пробата под иглата, а Pz контролира разстоянието от върха до повърхността, D е сензор за тунел, който открива отклонения на пружината с върха.

Микроскоп с атомна сила може да се използва за определяне на повърхностния микрорелеф на всяко вещество, както проводимо, така и непроводимо; с негова помощ може да се наблюдават всички видове структурни несъвършенства, локализирани върху изследваните повърхности, например дислокации или заредени дефекти, както и всички видове примеси. В допълнение, AFM дава възможност да се разкрият границите на различни блокове в кристал, по-специално, домейни. Напоследък с помощта на атомно-силов микроскоп физиците интензивно изучават биологични обекти, като ДНК молекули и други макромолекули, главно за целите на зараждаща се и, очевидно, изключително обещаваща посока - биомолекулярна технология. Интересно е, че AFM позволява решаването не само на приложни проблеми, но и на глобални проблеми на фундаменталната физика. По-специално, като се определи с негова помощ поведението на междутомни сили и константата на взаимодействие между атомите на повърхността и върха, може да се направят доста точни изводи за съществуването или отсъствието на нови фундаментални взаимодействия и дори за структурата на физическия вакуум.

Обикновено взаимодействие се разбира като привличане или отблъскване на конзолната сонда, причинено от силите на Ван дер Ваалс. При използване на специални конзолни машини е възможно да се проучат електрическите и магнитните свойства на повърхността. За разлика от сканиращия тунелен микроскоп, както проводимите, така и непроводящите повърхности могат да бъдат изследвани с AFM. В допълнение, AFM е в състояние да измерва релефа на проба, потопена в течност, което му позволява да работи с органични молекули, включително ДНК.

Пространствената разделителна способност на микроскопа с атомна сила зависи от радиуса на кривината на върха на сондата. Разделителната способност достига атомно вертикално и значително го надвишава хоризонтално.

Основните технически затруднения при създаването на микроскоп:

· Създаване на игла, заточена наистина до атомни размери;

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

· Създаване на детектор, способен надеждно да открива такива малки движения;

· Създаване на система за почистване с увеличение на фракциите на ангстрема;

· Осигуряване на плавен подход на иглата към повърхността.

| следваща статия ==>





Прочетете също:

графен

Устройството и принципът на работа на сканиращ тунелен микроскоп

Физични основи на вибрационната спектроскопия

Методи за превръщане на биохимичните реакции в аналитичен сигнал

Приложение на методите на сонда микроскопия за аналитични измервания

Концепцията за "размита логика"

Физични основи на Ожева спектроскопия и неутронна дифракция

Микроскоп с хелиев йон

Концепцията за "меки измервания"

Сензори, използващи химични и биологични процеси на повърхността на конзола

Ефект на Джоузефсън

Феноменът на стохастичния резонанс в нелинейните системи

Обратно към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в инструменталната техника

2019 @ ailback.ru