Методы сканирующей зондовой микроскопии Мунавиров Б.В., Физический факультет, КГУ

Методы сканирующей
зондовой микроскопии
Мунавиров Б.В., Физический
факультет, КГУ
Под пространственным разрешением оптического микроскопа (ОМ)
подразумевают минимальное расстояние x между объектами, при
котором их еще можно различить. Фундаментальное ограничение
пространственного разрешения ОМ является следствием волновой
природы света и возникает из-за дифракции световых волн на
наблюдаемых объектах. Расчет, который впервые был выполнен
немецким физиком Г. Гельмгольцем в 1874 году на основе известного
критерия Рэлея, определяет максимальное теоретическое разрешение
ОМ как
0.61
x 
n sin 
где  - длина волны оптического излучения, n – показатель преломления
среды, α – апертура объектива микроскопа (половина входного угла
объектива - угла между крайними лучами конического светового пучка,
входящего в объектив микроскопа).
Величину принято называть числовой апертурой и обозначать NA. Из
формулы видно, что увеличение NA ведет к улучшению разрешения
оптического прибора.
Сканирующая туннельная
микроскопия (СТМ)
Сканирующая силовая
микроскопия
Сканирующая туннельная микроскопия
1
2
1.Режим постоянного туннельного тока
2.Режим постоянной высоты
Сканирующая силовая микроскопия
- Кантилевер (микрозонд) построчно перемещается в плоскости x-y относительно
образца с помощью пьезотрубки (пьезодвигателя).
-Изгиб балки кантилевера регистрируется с помощью фотодиода по отклонению
отраженного от балки канилевера лазерного луча.
- Цепь обратной связи поддерживает заданную (минимальную) силу взаимодействия
иглы кантилевера с поверхностью ( в контактном режиме измерений)
Микрозонд - кантилевер АСМ.
(Фотографии получены на электронном микроскопе).
АСМ-изображение поверхности
интегральной схемы
АСМ-изображения на воздухе
эритроцитов при различном увеличении
35х35 мкм
9х9 мкм
11х11 мкм
Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ РАН
АСМ-изображение фрагмента
эритроцита (размер скана 4х4
мкм)
Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ РАН
АСМ-изображение мембраны
эритроцита (размер скана
400х400 нм)
Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ РАН
Перемещение отдельных атомов
ксенона вдоль поверхности с
помощью иглы СТМ
5 нм
 
8 2 n
sin
x
a
a
  
2m
E  0
2

2
«Загон» из атомов Fe на
поверхности Cu и стоячие волны
электронной плотности внутри
«загона»
8
n

sin
x
a
a
Изображения,
полученные на
поверхности Ti, с
помощью его
локального окисления
Спасибо за внимание!