Основные понятия и термины нанонауки и нанохимии
жүктеу/скачать 1,04 Mb. Pdf көрінісі
|
| 3.3.2. Сканирующая микроскопия
Сканирующий туннельный микроскоп в современном виде был изобретен в 1981 г. Г. Биннигом и Г. Рорером (лаборатория IBM в Цю- рихе). За это изобретение они в 1986 г. были удостоены Нобелевской премии по физике, которая была разделена между ними и изобретате- лем просвечивающего электронного микроскопа Э. Руска. Прообразом СТМ является прибор топографинер, который сконструировал Р. Янг в 1965-1971 гг. 3.3.2.1. Сканирующая зондовая микроскопия В сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) изображение по- верхности объекта формируется с помощью сканирующего зонда. Изображение получается путем механического перемещения твердо- тельного зонда по траектории в виде растра (строка за строкой) и реги- страции взаимодействия между зондом и поверхностью как функции его положения (координат). Минимальный размер объекта, который можно увидеть, определя- ется разрешающей способностью прибора, определяемой длиной вол- ны используемого в микроскопии излучения и аппаратными искаже- ниями. Фундаментальное ограничение заключается в невозможности получить прямыми методами при помощи электромагнитного излуче- ния изображение объекта, меньшего по размерам, чем длина волны этого излучения. В сканирующей микроскопии разрешение определя- ется минимальным диаметром пучка. В сканирующей зондовой мик- роскопии разрешающая способность зависит от размера зонда и харак- тера его взаимодействия с поверхностью объекта. В настоящее время разрешающая способность для различных ви- дов СЗМ изменяется от субмикронной до атомной. Это в значительной степени обусловлено возможностями пьезоэлектрических двигателей, которые обеспечивают прецизионные перемещения с субнанометро- вой точностью (таблица 1). 23 Таблица 1 Предельная разрешающая способность в различных видах микроскопии Вид микроскопии Предельное разрешение Традиционная оптическая ~ 200 нм Флуоресцентная наноскопия ~ 10 нм Просвечивающая электрон- ная до 0.05 нм (отдельные ато- мы) Сканирующая электронная до 1 нм Медленных электронов до 10 нм Атомно-силовая до 0.2 нм (отдельные атомы) Сканирующая туннельная до 0.2 нм (отдельные атомы) Полевая ионная до 0.2 нм (отдельные атомы) Полевая эмиссионная до 0.2 нм (отдельные атомы) Сканирующие зондовые микроскопы (например, рис. 3.6) могут регистрировать несколько взаимодействий одновременно. Отклик сис- темы может быть обусловлен механическими, электрическими или магнитными взаимодействиями зонда с поверхностью образца. Рис. 3.6. Автоматизированный СЗМ Certus Standard V (ООО Нано Скан Технология) Основными преимуществами методов сканирующей зондовой микроскопии являются: • высокая локальность, которая определяется взаимодействием зонда и поверхности; 24 • возможность использования зонда для модификации поверхности объекта; • возможность использования не только в вакууме, но и на воздухе и в жидкой среде. Основными недостатками сканирующей зондовой микроскопии являются: • сильная зависимость результатов от формы и природы зонда; • низкая скорость, обусловленная механической системой сканирования; • искажения латеральных расстояний и углов, что связано с темпера- турным дрейфом, нелинейностью функционирования пьезокерамики и тем фактом, что данные от различных участков растра получены в разные моменты времени. жүктеу/скачать 1,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|