የመሿለኪያ ማይክሮስኮፕ ጠንካራ-ግዛት ሲስተሞችን ኤሌክትሮኒክ መዋቅር ለማጥናት እጅግ በጣም ኃይለኛ መሳሪያ ነው። የእሱ የመሬት አቀማመጥ ምስሎች በኬሚካላዊ-ተኮር የገጽታ ትንተና ቴክኒኮችን ተግባራዊ ለማድረግ ይረዳሉ, ይህም የመሬቱን መዋቅራዊ ፍቺ ያመጣል. ስለ መሳሪያው፣ ተግባራቶቹ እና ትርጉሙ ማወቅ እንዲሁም በዚህ ጽሁፍ ውስጥ የመሿለኪያ ማይክሮስኮፕ ፎቶ ማየት ይችላሉ።
ፈጣሪዎች
እንዲህ ዓይነቱ ማይክሮስኮፕ ከመፈጠሩ በፊት የወለል ንጣፎችን አቶሚክ አወቃቀሮችን የማጥናት ዕድሎች በዋናነት የኤክስሬይ፣ የኤሌክትሮኖች፣ ion እና ሌሎች ጨረሮች በመጠቀም ልዩ ልዩ ዘዴዎች ብቻ የተገደቡ ናቸው። የስዊዘርላንድ የፊዚክስ ሊቃውንት ጌርድ ቢኒግ እና ሃይንሪች ሮሬር የመጀመሪያውን መሿለኪያ ማይክሮስኮፕ በሰሩበት ጊዜ እድገቱ መጣ። ለመጀመሪያው ምስል የወርቅን ገጽታ መረጡ. ምስሉ በቴሌቭዥን ማሳያ ላይ ሲታይ በትክክል የተደረደሩ አተሞች ረድፎችን አይተዋል እና በደረጃ አንድ አቶም ከፍታ የሚለያዩ ሰፋፊ እርከኖች ተመለከቱ። ቢኒግ እና ሮህሬርየወለል ንጣፎችን የአቶሚክ መዋቅር ቀጥተኛ ምስል ለመፍጠር ቀላል ዘዴ አገኘ። አስደናቂ ውጤታቸው በ 1986 በፊዚክስ የኖቤል ሽልማት እውቅና አግኝቷል።
ቀዳሚ
Topografiner የሚባል ተመሳሳይ ማይክሮስኮፕ በራሰል ያንግ እና ባልደረቦቹ በ1965 እና 1971 መካከል በብሔራዊ ደረጃዎች ቢሮ ፈለሰፈ። በአሁኑ ጊዜ ብሔራዊ ደረጃዎች እና ቴክኖሎጂ ተቋም ነው. ይህ ማይክሮስኮፕ የግራ እና ቀኝ የፓይዞ ነጂዎች ከላይ ያለውን ጫፍ እና ከናሙና ወለል በላይ በትንሹ በመቃኘት መርህ ላይ ይሰራል። ማዕከላዊው የፓይዞ ቁጥጥር ያለው የአገልጋይ ድራይቭ ቋሚ ቮልቴጅን ለመጠበቅ በአገልጋዩ ስርዓት ቁጥጥር ይደረግበታል። ይህ በጫፍ እና ወለል መካከል ቋሚ ቋሚ መለያየትን ያመጣል. የኤሌክትሮን ብዜት በናሙናው ወለል ላይ የተበተነውን የመሿለኪያ ጅረት ትንሽ ክፍልፋይ ያገኛል።
የእቅድ እይታ
የቱኒሊንግ ማይክሮስኮፕ መገጣጠሚያ የሚከተሉትን አካላት ያካትታል፡
- የመቃኛ ጠቃሚ ምክር፤
- ጫፉን ከአንድ መጋጠሚያ ወደ ሌላ ለማንቀሳቀስ ተቆጣጣሪ፤
- የንዝረት ማግለል ስርዓት፤
- ኮምፒውተር።
ጫፉ ብዙ ጊዜ ከተንግስተን ወይም ከፕላቲኒየም-አይሪዲየም ነው የሚሰራው፣ ምንም እንኳን ወርቅ ጥቅም ላይ የሚውል ቢሆንም። ኮምፒዩተሩ ምስሉን በምስል ሂደት ለማሻሻል እና መጠናዊ መለኪያዎችን ለማድረግ ይጠቅማል።
እንዴት እንደሚሰራ
የዋሻው አሠራር መርህማይክሮስኮፕ በጣም የተወሳሰበ ነው። ከጫፉ አናት ላይ ያሉት ኤሌክትሮኖች በብረት ውስጥ ባለው ክልል ውስጥ ብቻ የተገደቡ አይደሉም። በብረት ውስጥ እንደ እንቅስቃሴያቸው እንቅፋት ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ. በነፃነት የሚንቀሳቀሱ ቅንጣቶች ቅዠት ይፈጠራል. እንደ እውነቱ ከሆነ ኤሌክትሮኖች ከአቶም ወደ አቶም ይንቀሳቀሳሉ, ይህም በሁለት የአቶሚክ ቦታዎች መካከል ያለውን እምቅ መከላከያ ውስጥ በማለፍ. ለእያንዳንዱ የእገዳ አቀራረብ፣ የመሿለኪያ እድሉ 10፡4 ነው። ኤሌክትሮኖች በሰከንድ 1013 ፍጥነት ይሻገራሉ. ይህ ከፍተኛ የመተላለፊያ ፍጥነት ማለት እንቅስቃሴው ተጨባጭ እና ቀጣይ ነው ማለት ነው።
የብረቱን ጫፍ በትንሹ ርቀት ላይ በማንቀሳቀስ የአቶሚክ ደመናዎችን በመደራረብ የአቶሚክ ልውውጥ ይከናወናል። ይህ በጫፉ እና በንጣፉ መካከል የሚፈሰው አነስተኛ የኤሌክትሪክ ፍሰት ይፈጥራል. ሊለካ ይችላል። በነዚህ በመካሄድ ላይ ያሉ ለውጦች፣ የቶንሊንግ ማይክሮስኮፕ ስለ ገፅ አወቃቀሩ እና የመሬት አቀማመጥ መረጃ ይሰጣል። በእሱ ላይ በመመስረት፣ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ሞዴል በአቶሚክ ሚዛን ላይ ተገንብቷል፣ ይህም የናሙናውን ምስል ይሰጣል።
Tuneling
ጫፉ ወደ ናሙናው ሲጠጋ፣ በእሱ እና በገጹ መካከል ያለው ርቀት ወደ ከላቲስ አጎራባች አቶሞች መካከል ካለው ክፍተት ጋር ሲነፃፀር ይቀንሳል። የዋሻው ኤሌክትሮን ወደ እነርሱ ወይም ወደ አቶም በምርመራው ጫፍ ላይ ሊንቀሳቀስ ይችላል። በምርመራው ውስጥ ያለው የአሁኑ የናሙናው ወለል ላይ ያለውን የኤሌክትሮን መጠን ይለካል እና ይህ መረጃ በሥዕሉ ላይ ይታያል። ወቅታዊ የአተሞች ድርድር እንደ ወርቅ፣ ፕላቲነም፣ ብር፣ ኒኬል እና መዳብ ባሉ ቁሶች ላይ በግልፅ ይታያል። ቫክዩምኤሌክትሮኖችን ከጫፍ እስከ ናሙና መቃኘት ሊከሰት ይችላል ምንም እንኳን አካባቢው ባዶ ባይሆንም ነገር ግን በጋዝ ወይም በፈሳሽ ሞለኪውሎች የተሞላ ነው።
የማገጃ ቁመት ምስረታ
የአካባቢው ማገጃ ቁመት ስፔክትሮስኮፒ በአጉሊ መነጽር የገጽታ ሥራ ተግባር የቦታ ስርጭት ላይ መረጃ ይሰጣል። ምስሉ የሚገኘው በዋሻው ውስጥ ያለውን የሎጋሪዝም ለውጥ ነጥብ-በ-ነጥብ በመለካት ወደ መከፋፈያ ክፍተት መቀየሩን ግምት ውስጥ በማስገባት ነው። የማገጃውን ቁመት በሚለካበት ጊዜ በምርመራው እና በናሙናው መካከል ያለው ርቀት ተጨማሪ የ AC ቮልቴጅን በመጠቀም በ sinusoidally ተስተካክሏል. የመቀየሪያ ጊዜው በዋሻ ማይክሮስኮፕ ውስጥ ካለው የግብረመልስ ምልከታ ጊዜ በጣም አጭር እንዲሆን ተመርጧል።
ትርጉም
ይህ ዓይነቱ የፍተሻ መፈተሻ ማይክሮስኮፕ ናኖሜትር ያላቸውን ቁሶች (ከ400 እስከ 800 nm መካከል ካለው የብርሃን የሞገድ ርዝመት ያነሰ) የሚቆጣጠሩ ናኖቴክኖሎጂዎችን መፍጠር አስችሏል። የመሿለኪያ ማይክሮስኮፕ የቅርፊቱን ኳንተም በመለካት የኳንተም መካኒኮችን በግልፅ ያሳያል። ዛሬ፣ ቅርጽ የሌላቸው ክሪስታል ያልሆኑ ቁሶች በአቶሚክ ኃይል ማይክሮስኮፒ ተጠቅመዋል።
የሲሊኮን ምሳሌ
የሲሊኮን ንጣፎች ከማንኛውም ሌላ ቁሳቁስ በበለጠ ጥናት ተደርጓል። በቫኩም ውስጥ በማሞቅ ተዘጋጅተው እስከ ሙቀቱ ድረስ አተሞች በተቀሰቀሰ ሂደት ውስጥ እንደገና ተሠርተዋል. መልሶ ግንባታው በጥልቀት ተጠንቷል። ታካያናጊ 7 x 7 በመባል የሚታወቀው ላይ ላዩን የተፈጠረ ውስብስብ ንድፍ። አተሞች ጥንዶች ፈጠሩ።ወይም በጥናት ላይ ባለው አጠቃላይ የሲሊኮን ቁራጭ ላይ ወደ ረድፎች የሚገቡ ዲመሮች።
ምርምር
በመሿለኪያ ማይክሮስኮፕ ኦፕሬቲንግ መርሆ ላይ የተደረገ ጥናት በከባቢ አየር ውስጥ ልክ በቫኩም ውስጥ ሊሰራ ይችላል ወደሚል ድምዳሜ ደርሷል። በኤሌክትሮኬሚስትሪ ውስጥ ጥቅም ላይ በሚውል አየር, ውሃ, መከላከያ ፈሳሾች እና ionክ መፍትሄዎች ውስጥ ተካሂዷል. ይህ ከከፍተኛ የቫኩም መሳሪያዎች የበለጠ ምቹ ነው።
የመሿለኪያ ማይክሮስኮፕ ከ269°C ሲቀነስ እና እስከ 700°C ሊሞቅ ይችላል። ዝቅተኛ የሙቀት መጠን የሱፐርኮንዳክሽን እቃዎች ባህሪያትን ለማጥናት ይጠቅማል, እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን የአተሞችን ፈጣን ስርጭት በብረታ ብረት እና በቆርቆሮዎቻቸው ላይ ለማጥናት ይጠቅማል.
የመሿለኪያ ማይክሮስኮፕ በዋነኛነት ለምስል ስራ ይውላል፣ነገር ግን የተዳሰሱ ሌሎች በርካታ አጠቃቀሞች አሉ። በናሙናው እና በናሙናው መካከል ጠንካራ የኤሌክትሪክ መስክ አተሞችን በናሙናው ወለል ላይ ለማንቀሳቀስ ጥቅም ላይ ውሏል። በተለያዩ ጋዞች ውስጥ የቶንሊንግ ማይክሮስኮፕ ተጽእኖ ጥናት ተደርጓል. በአንድ ጥናት ውስጥ, ቮልቴጅ አራት ቮልት ነበር. ጫፉ ላይ ያለው መስክ አተሞችን ከጫፉ ላይ ለማስወገድ እና በመሠረት ላይ ለማስቀመጥ በቂ ጥንካሬ ነበረው. ይህ አሰራር እያንዳንዳቸው በመቶዎች የሚቆጠሩ የወርቅ አተሞች ባሉበት ወለል ላይ ትናንሽ የወርቅ ደሴቶችን ለመሥራት ከወርቅ ምርመራ ጋር ጥቅም ላይ ውሏል። በምርምርው ወቅት ድቅል ዋሻ ማይክሮስኮፕ ተፈጠረ። የመጀመሪያው መሳሪያ ከ bipotentiostat ጋር ተዋህዷል።
