Cómo funciona un microscopio electrónico de efecto túnel
Manera de trabajar
Aunque las configuraciones de los microscopios electrónicos de túnel de barrido son diferentes, todos incluyen las siguientes tres partes principales: un sistema mecánico (cuerpo del espejo) que hace que la sonda se mueva tridimensionalmente en relación con la superficie de la muestra conductora y se usa para controlar y monitorear la sonda. El sistema electrónico para la distancia de la muestra y el sistema de visualización para convertir los datos medidos en imágenes. Tiene dos modos de trabajo: modo de corriente constante y modo alto constante.
Modo de corriente constante
La corriente de tunelización se controla y se mantiene constante mediante un circuito de retroalimentación electrónico. Luego, el sistema informático controla la punta de la aguja para escanear la superficie de la muestra, es decir, hacer que la punta de la aguja se mueva bidimensionalmente a lo largo de las direcciones x e y. Dado que la corriente del túnel debe controlarse para que sea constante, la altura local entre la punta de la aguja y la superficie de la muestra también permanecerá constante, por lo que la punta de la aguja realizará el mismo movimiento ondulante con las subidas y bajadas de la superficie de la muestra, y el la información de altura se reflejará en consecuencia. salga. Es decir, el microscopio electrónico de efecto túnel obtiene la información tridimensional de la superficie de la muestra. Este método de trabajo obtiene información de imagen completa, imágenes microscópicas de alta calidad y es ampliamente utilizado.
Modo de altura constante
Mantenga constante la altura absoluta de la punta de la aguja durante el proceso de escaneo de la muestra; entonces cambiará la distancia local entre la punta de la aguja y la superficie de la muestra, y el tamaño de la corriente del túnel I también cambiará en consecuencia; el cambio de la corriente del túnel I será registrado por la computadora y convertido en una imagen. Se muestra la señal y se obtiene una micrografía de microscopio electrónico de efecto túnel. Esta forma de trabajar solo es adecuada para muestras con superficies relativamente planas y componentes únicos.
principio
El microscopio de túnel de barrido es un nuevo tipo de dispositivo microscópico para distinguir la morfología de la superficie de los sólidos al detectar la corriente de túnel de los electrones en los átomos en la superficie sólida de acuerdo con el principio del efecto de túnel en la mecánica cuántica.
Debido al efecto túnel de los electrones, los electrones en el metal no están completamente confinados dentro del límite de la superficie, es decir, la densidad de electrones no cae repentinamente a cero en el límite de la superficie, sino que decae exponencialmente fuera de la superficie; la longitud de decaimiento es de aproximadamente 1 nm, que es una medida de la barrera superficial para que escapen los electrones. Si dos metales están muy cerca uno del otro, sus nubes de electrones pueden superponerse; si se aplica un pequeño voltaje entre los dos metales, se puede observar una corriente eléctrica (llamada corriente de efecto túnel) entre ellos.
