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仪器上spm什么意思

发布时间:2023-03-22 04:25:52

㈠ 扫描探针显微镜的应用谁知道

扫描探针显微镜用于单原子操纵;扫描探针显微镜用于生物技术和生命科学;扫描探针显微镜用于信息技术等。选择扫描探针显微镜推荐Park NX-Hivac。

Park NX-Hivac允许故障分析工程师通过高真空SSRM提高测量的灵敏度和分辨率。高真空扫描能提供比大气或干燥的N2条件下更高的精度、更好的可重复性,还能减少针尖和样品的损伤,用户从而可以在失效分析应用中测量更广阔范围的涂料浓度和信号响应。
在高真空条件下进行SSRM(Scanning Spreading-Resistance Micros-扫描扩展电阻显微镜)测量能够减少所需的针尖-样品相互作用力,这可显著减少对样品和针尖的损伤,并能延长每个针尖的寿命,使扫描更方便,并能通过提高空间分辨率和信噪比从而提供更准确的结果。高吞吐量、低成本、高精度使得NX-Hivac成为为故障分析工程师提供的高真空SSRM测量的最优选择。

想要了解更多关于显微镜的相关信息,推荐咨询Park原子力显微镜。Park原子力显微镜具有综合性的扫描模式,因此可以准确有效地收集各种数据类型;从使用世界上唯一的真非接触模式用来保持探针的尖锐度和样品的完整性,到先进的磁力显微镜, Park在原子力显微镜领域为客户提供最具创新、精确的模式。

㈡ 实际观察样品如何选择合适的形貌观察手段

光学显微镜
光学显微技术是在微米尺度上观察矿物形貌及结构的较普遍的方法,有实体、偏光和反光3种类型。
实体显微镜能较为直观地放大物体,放大倍数不高,一般为几倍至100倍,可以观察矿物形态、解理以及表面较明显的微形貌结构。
偏光显微镜能放大数十倍到数百倍,可以观察矿物的双晶、解理、块状或隐晶集合体形态等特征。
图24-1 透射相衬显微镜的光学系统示意图
图24-2 扫描电子显微镜结构示意图
反光显微镜通常用于不透明矿物的集合体形态的观察。
二、相衬显微镜
相衬显微镜能够观察到矿物表面纳米(nm)尺度的分子层厚度,对推动晶体表面微形貌的研究起了极其重要的促进作用。
相衬显微镜的光学系统能将入射光产生的位相差转换为振幅(或强度)差。前者肉眼无法辨认,经转换后就能直接观察位相差所反映的物体表面(反射)或内部(透射)的结构细节。
相衬显微镜的结构与普通偏光显微镜相似,所不同的是在聚光镜下方插入了一个环形空圈板;另有几个安装有位相板的相衬物镜及同轴调整望远镜3个特殊部分。环形空圈板的作用在于提高分辨率;位相板(即位相过滤器)的作用是加大图像的衬比度。相衬显微镜有透射式与反射式两种类型(透射式的光学系统见图24-1),前者用于观察薄片中矿物内部显微构造,后者用于观察晶体表面。借助相衬显微镜,能清晰看到微米(μm)级、具立体感的微观形貌,对探索矿物的结晶状态和生长机制,提供了许多用常规方法不能获得的丰富信息。
三、电子显微镜
电子显微镜包括透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM),是将电子束激发样品微区产生的信号收集、放大并转换成各种图像、图谱或强度数据,从而直接给出亚微观尺度的样品形貌、结构和成分的仪器。
透射电镜的结构主要由电子枪、电磁透镜(聚光系统)、成像系统、真空系统、显像部分、电源部分及各种附件组成。结构上它与普通光学显微镜相似,不同的是,光学显微镜用没备可见光作光源,在空气介质中工作,聚光系统是玻璃透镜,最高放大倍数为1000 倍左右,有效分辨率为0.2μm;而透射电镜则用电子束作射线源,由于电子波长很短,其分辨本领很高,为减少运动电子能量损失,在真空下工作,并采用双电磁透镜聚焦,以提高电子束强度和物镜成像后的亮度,放大倍数由几百倍到200万倍,分辨率达0.7~1nm,可观察晶格像、位错、晶体缺陷等微细结构的变化。透射电镜的实验技术,要求制备极薄(100~200nm)的透明样品,目前主要通过离子减薄制样技术获得。
扫描电镜是用细聚焦电子束在试样表面扫描时激发产生二次电子(辅有背散射电子、吸收电子和特征X射线),经收集、处理、放大后成二次电子像,从而获得样品表面的三维立体图像(图24-2)。扫描电镜主要功能是进行高分辨的微形貌观察。
目前扫描电镜普遍的分辨率是4~7nm,放大倍数可从10倍到30万倍,中间连续可调,图像清晰,立体感强。扫描电镜制样简单,对具导电性样品,不必经过加工,只要其大小不大于样品座即可;对于非导电性样品,需在表面喷镀5~20nm厚导电膜,通常是用二次电子发射系数高的金或碳喷镀(习惯称镀金或镀碳)。近年发展起来的环境扫描电镜除了不必喷镀外,还可对活体进行观察,适于进行矿物-生物相互作用研究。
除以上矿物形貌研究方法外,还有光学测角仪,主要对晶体的面角进行测量。
四、扫描探针显微镜
探针显微镜(Scanning Probe Microscope,简称SPM)是指那些以隧道效应为理论基础发展起来的各种分析实验方法。它们都是通过一个探针相对于样品进行扫描,通过监测两者之间电、光、力、磁场等随针尖与样品间隙的变化来获取待测样品表面的有关信息。SPM家族中拿睁最为重要的两消察岁个成员是扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,简称STM)和原子力显微镜(Atomic Force Microscope,简称 AFM),其他 SPM 技术均是在此两种技术的基础上发展而来的。1988年和1990年,STM和AFM相继被引入矿物学的研究中,给矿物学、矿物材料学研究增添了一个有力工具。
1.扫描隧道显微镜
STM的基本原理是量子的隧道效应。所谓“隧道效应”是指当两个电极间被加上一个偏压并接近到一定程度时,电子从一个电极转移到另一个电极而产生电流的现象,所产生的电流称为隧道电流。根据产生隧道效应的原理,将原子限度的极细针尖和被研究物质表面作为两个电极,当样品与针尖的距离非常小(通常小于1nm)时,在外加电场作用下,电子会穿过两个电极之间的绝缘层由一个电极流向另一个电极,这种现象即前面介绍的隧道效应。隧道电流I是电子波函数重叠的量度,与针尖和样品之间的距离S及平均功函数X有关:
I∝Vbexp(-AX1/2S)
式中:Vb是加在针尖和样品之间的偏置电压;A为常数,在真空条件下约等于1;X为平均功函数
结晶学与矿物学
式中:X1和X2分别为针尖和样品的功函数。
由上式可知,隧道电流强度对针尖与样品间的距离非常敏感。当功函数为几个eV时,S每改变0.1nm,I将改变一个数量级。因此,利用电子反馈线路控制隧道电流的恒定,并用压电陶瓷材料控制针尖在样品表面的扫描,探针在垂直于样品表面方向上的高低变化就能反映出样品表面的起伏。将针尖在样品表面扫描时运动的轨迹直接在荧光屏或记录纸上显示出来,就得到了样品表面费米能级附近状态密度的分布或原子排列的图像。这种扫描方式称为恒流方式。也可控制针尖高度守恒扫描,通过记录隧道电流的变化来得到样品表面费米能级附近状态密度的分布,这种扫描方式称为恒高模式。因此一般的STM都有两种工作方式:恒流模式和恒高模式。恒高模式可以采用较快的扫描速度,因此可以减小噪音和热漂移的影响,较适合于矿物等较为复杂的物质表面的小范围观察。恒流模式则适合于低速扫描,常用于物质表面较大范围的观察。
扫描隧道显微镜的特点是STM实验不需接触样品就可研究物质表面结构。STM具有原子级的分辨率,使它成为目前分辨率最高的表面分析仪器。STM可以在各种环境中进行实验,STM可以直接观察原子间转移的过程。对于表面的吸附和渗透过程、矿物表面与溶液间的反应过程,STM可能描绘出较为详细的机理。
虽然STM具有很多独特的优点,但同时它也存在自己的局限性,如样品表面原子种类不同,或样品表面吸附有原子、分子时,由于不同种类的原子或分子团等具有不同的电子态密度和功函数,此时STM给出的等电子态密度轮廓不再对应于样品表面原子的起伏,而是表面原子起伏与不同原子和各自态密度组合后的综合效果。STM不能区分这两个因素。STM所观察的样品必须具有一定程度的导电性,对于半导体,观测的效果就差于导体。对于绝缘体则根本无法直接观察。针尖形状对图像有严重影响。
2.原子力显微镜
AFM的探头是对微弱力(如范德华力)极敏感的微悬臂。当微悬臂的针尖接触样品时,针尖尖端的原子与样品表面的原子会产生极微弱的排斥力。扫描样品时通过控制这种力使之恒定,针尖与样品间作用力的等位面便能从原子尺度上反映矿物表面的微形貌。
AFM不仅适用于导电样品,也适用于不导电样品。
3.扫描探针显微镜在矿物学研究中的应用
SPM应用于与矿物有关的研究始于1988年。近10年来SPM已被广泛应用于各种与矿物或矿物材料学研究有关的领域。
(1)矿物材料表面形貌研究
表面微形貌即表面的微观几何形态,是指特征尺度一般在微米级、纳米级到原子级的三维微观形貌。
在表面定性观察方面,SPM是目前分辨率最高的分析仪器。扫描电子显微镜虽是用于固体物质形貌观察的主要手段,但其分辨率难以超过6nm。SPM 的横向分辨率可达原子级,因此SPM填补了物质微形貌观察中分辨率从6nm到原子级之间的空白,使微形貌研究可以在前所未有的高分辨率水平上开展。在表面定量研究方面,SPM较其他分析手段更易实现表面二维、三维形貌数据的计算机采集和处理,进行形貌定量分析。因此SPM在表面形貌定量研究方面具有巨大潜力。国外近年来已开发出一些可计算材料表面二维参数的计算机软件。
SPM在矿物和材料表面形貌研究中的应用已有不少实例,用SPM观察到了很多矿物和其他材料表面重要的微形貌现象,如矿物表面的溶蚀现象、矿物和材料表面的生长纹等。
(2)矿物材料表面原子结构研究
SPM是目前唯一能在正空间观察物质表面原子排布的仪器,因此目前这方面的研究最为活跃。已用SPM观察到了若干矿物、有机和无机材料表面的原子排布、原子缺陷、表面重构、各种畴结构等重要的结构现象。如辉钼矿表面钼原子分布的STM图像、单晶硅表面7×7重构现象的STM像、硬石膏解理面的AFM图像,显示了氧和钙原子的排布等。
(3)矿物材料表面吸附和化学反应研究
表面吸附是表面科学研究中的重要课题。表面科学研究常常需要知道原子或分子吸附在表面的什么部位?它们如何与基底联结?用传统的表面分析技术只能了解表面的平均性质,不能对吸附的原子或分子成像,难以确切回答以上问题。而SPM在这一领域有独特的优点。由于SPM可在溶液中进行实验,因此SPM可用于直接观察表面的化学反应过程,如表面溶蚀过程和表面生长过程等。用SPM便获得了金浸泡在KI溶液中,I原子吸附在金表面的现象

㈢ 扫描隧道显微镜工作原理是怎样的求答案

仪器简介扫描探针显微镜是指一类通过微小探针在样品表面扫描,将探针与样品表面间的相互作用余态转换为表面形貌和特性图像的显微镜。它提供了表面的三维高空间分辨的图像。
扫描探针显微镜(SPM)主要包括扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)两种功能。完整的扫描探针显微镜由控制系统和显微镜系统组成。
扫描隧道显微镜的工作原理是利用电子隧道现象,将样品本身作为一具电极,另一个电极是一根非常尖锐的探针。把探针移近样品,并在两者之间加上电压,当探针和样品表面相距只有数十埃时,由于隧道效应在探针与样品表面之间就会产生隧穿电流,并保持不变。若表面有微小起伏,那怕只有原子大小的起伏,也将使穿电流发生成千上万倍的变化。这些信息输入电子计算机,经过处理即可在荧光屏上显示出一幅物体的三维图像。扫描隧道显微镜一般用于导体和半导体表面的测定。陆毁祥
原子力显微镜主要包括接触模式、非接触模式和轻敲模式。一个对力非常敏感的微悬臂,其尖端有一个微小的探针,当探针轻微地接触、接近或轻敲样品表面时,由于探针尖端的原子与样品表面的原子之间产生极其微弱的相互作用力而使微悬臂弯曲,将早搏微悬臂弯曲的形变信号转换成光电信号并进行放大,就可以得到原子之间力的微弱变化的信号。这些信息输入电子计算机,经过处理即可在荧光屏上显示出一幅物体的三维图像。

㈣ spm cas25是什么仪器

ICP-MS仪器所使用的等离缺拆锋子体除了方位和线圈接地方式外,与发射光谱中使用的基本相同。所伏晌御裤使用的质量分析器、离子检测器和数据采集系统又与四极杆GC-MS仪器相类似

㈤ 踏步机上面的spm什麼意思

strides per minute的缩写 每分钟步频

㈥ 冲床上的马达转速的单位SPM RPM 有什么区别

RPM =rotation per minute 每分钟转数
SPM=strokes per minute 冲程/分钟

㈦ 扫描探针显微镜的应用

SPM的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科,还是材料、微电子等应用学科都有它的用武之地。
SPM的价格相对于电子显微镜等大型仪器来讲是较低的。
同其它表面分析技术相比,SPM 有着诸多优势,不仅可以得到高分辨率的表面成像,与其他类型的显微镜相比(光学显微镜,电子显微镜)腔凯相比,SPM扫描成像的一个巨大的优点是可以成三维的样品表面图像,还可对材料的各种不同性质进行研究。同时,SPM 正在向着更高的目标发展, 即它不仅作为一种测量分析工具,而且还要成为一种加工工具, 也将使人们有能力在极小的尺度上对物质进行改性、重组、再造.SPM 对人们认识世界和改造世界的能力将起着极大的促进作用。同时受制其定量化分析的不足,因此SPM 的计量化也是人们正在致力于研究的另一重要方向,这对于半导体工业和超精密加工技术来说有着非同一般的意义
扫描隧道显微镜(STM)在化学中的应用研究虽然只进行了几年,但涉及的范围已极为广泛。因为扫描隧道显微镜(STM)的最早期研究工作是在超高真空中进行的,因此最直接的化学应用是观察和记录超高真空条件下金属原子在固体表面的吸附结构。在化学各学科的研究方向中,电化学可算是很活跃的领域,可能是因为电解池与扫描隧道显微镜(STM)装置的相似性所致。同时对相界面结构的再认识也是电化学家们长期关注的课题。专用于电化学研究的扫描隧道显微镜(STM)装置已研制成功。
SPM近些年来应用的领域越来越多,其中主要的除了获得高分辨的二维和三维表面形貌外,在线监测是个热点,其中包括了生物活体的在线监测和物理化学反应的在线监测。在材料领域中,人们利用它来研究腐蚀的微观机理。腐蚀是一种发生在固体与气体或液体分界面上的现象。虽然通常人眼就可以看到腐蚀造成的结果,但是腐蚀都是从原子尺度开始的。在生物医学研究对象也从最初的DNA迅速扩大到包括细胞结构、染色体、蛋白质、膜等生物学的大部分领域。更为重要的是,SPM作为静态观察,还可以实现动态成像,按分子设计制备具有特定功能的生物零件、生物机器、将生物系统和微机械有机地结合起来。在微机械加工方面:由于SPM 的针尖曲率半径小,且与样品之间的距离很近( < 1nm),在针尖与样品之间可以产生一个高度局域化的场,包括力、掘薯电、磁、光等。该场会在针尖所对应的样品表面微小区域产生结构性缺陷、相变、化学反应、吸附质移位等干扰,并诱导化学沉积和腐蚀,这正是利用SPM 进行纳米加工的客观依据。同时也表明,SPM不是简单用来成像的显微镜,而是可以用于在原子、分子尺度进行加工和操作的工具
在纳米尺寸、分子水平上SPM是最先进的测试工具,它在材料及微生物学科中发挥了非常重要的作用,可以预测在今后新材料的发展以及揭示生命领域的一些重要的问题上将会发挥重要作用。结合SPM家族中的各类分析手段,例如MFM,SKPFM,AFM等,收集材料的各种信息,对材料进行纳米级和原子级别的原位观察,具有重要的意义。
任何事物都不是十全十美的一样,SPM也有令人遗憾的地方。由于其工作原理是控制具有一定质量的探针进行扫描成像,因此扫描速度受到限制, 测效率较其他显微技术低;由于压电效应在保证定位精度前提下运动范围很小(难以突破100μm量级),而机械调节精度又无法与之衔接,故不能做到象电子显微镜的大范围连续变焦,定位和寻找特征结构比较困难;
目前扫描探针显微镜中最为广泛使用管状压电扫描器的垂判圆者直方向伸缩范围比平面扫描范围一般要小一个数量级,扫描时扫描器随样品表面起伏而伸缩,如果被测样品表面的起伏超出了扫描器的伸缩范围,则会导致系统无法正常甚至损坏探针。因此,扫描探针显微镜对样品表面的粗糙度有较高的要求;
由于系统是通过检测探针对样品进行扫描时的运动轨迹来推知其表面形貌,因此,探针的几何宽度、曲率半径及各向异性都会引起成像的失真(采用探针重建可以部分克服)

㈧ 冲压机开关显示速度上的spm英文字是带表什么

冲床速度显示牌上SPM表示为strokes per minute,销哪中文意思为每分钟冲压次数,该参数为冲床主参数之一,表示在连续工作状态,滑块雀银未带负荷时,滑块在一分钟往复动作的次数。特别是调速亏岁码冲床,该数值可以直观显示冲压次数,方便操作工调整。

㈨ 扫描探针显微镜的特点

扫描探针显微镜具有极高的分辨率;得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像;使用环境宽松等特点。选择好的扫描探针显微镜推荐Park NX-Hivac。Park NX-Hivac通过为失效分析工程师提供高真空环境来提高测量敏感度以及原子力显微镜测量的可重复性。与一般环境或干燥N2条件相比,高真空测量具有准确度高、可重复性好及针尖和样本损伤低等优点,因此用户可测量各种故障分析应用中许多信号响应。

NX-Hivac的优点:
1、NX-Hivac 真空自动控制
Hivac 管理器通过一键单击在逻辑和视觉上控制最佳真空条件抽气和排气过程来实现高真空。各个过程通过颜色和图示变化得到直观监控,一键单击后您即可无需操心真空操作顺序。更快速、更简便的真空控制软件使原子力显微镜的使用更便捷更高效。
2、高级自动化特点
NX-Hivac具有大量功能从而能够最大化减少用户输入。换言之,您可以更快速地扫描,提高实验室产量。
3、配备电控载物台的StepScan 自动化扫描
StepScan允许用户能够对器件进行编程从实现而快速便捷地多区域成像。NX-Hivac让您只需五步即可完成样本扫描:扫描、提升悬臂、移动电动平台至用户定义坐标区域、进针及重复扫描。如此可极大地提高生产率,最大化减少用户输入。

想要了解更多关于显微镜的相关信息,推荐咨询Park原子力显微镜。Park原子力显微镜具有综合性的扫描模式,因此可以准确有效地收集各种数据类型;从使用世界上唯一的真非接触模式用来保持探针的尖锐度和样品的完整性,到先进的磁力显微镜, Park在原子力显微镜领域为客户提供最具创新、精确的模式。

㈩ 科研常用的几种显微镜原理及应用介绍

在科研中常见的几种科研型显微镜主要有扫描探针显微镜,扫描隧道显微镜和原子力显微镜几种,下面对这几种显微镜逐一做以介绍:
扫描探针显微镜
扫描探针显微镜
扫描探针显微镜(ScanningProbeMicroscope,SPM)是扫描隧道显微镜及在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的各种新型探针显微镜(原子力显微镜AFM,激光力显微镜LFM,磁力显微镜MFM等等)的统称,是国际上近年发展起来的表面分析仪器,是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品。
扫描探针显微镜以其分辨率极高(原子级分辨率)、实时、实空间、原位成像,对样品无特殊要求(不受其导电性、干燥度、形状、硬度、纯度等限制)、可在大气、常温环境甚至是溶液中成像、同时具备纳米操纵及加工功能、系统及配套相对简单、廉价等优点,广泛应用于纳米科技、材料科学、物理、化学和生命科学等领域,并取得许多重要成果。SPM作为新型的显微工具与以往的各种显微镜和分析仪器相比有着其明显的优势:
首先,SPM具有极高的分辨率。它可以轻易的“看到”原子,这是一般显微镜甚至电子显微镜所难以达到的。
其次,SPM得到的是实时的、真实的样品表面的高分辨率图像。而不同于某些分析仪器是通过间接的或计算的方法来推算样品的表面结构。也就是说,SPM是真正看到了原子。
再次,SPM的使用环境宽松。电子显微镜等仪器对工作环境要求比较苛刻,样品必须安放在高真空条件下才能进行测试。而SPM既可以在真空中工作,又可以在大气中、低温、常温、高温,甚至在溶液中使用。
因此SPM适用于各种工作环境下的科学实验。SPM的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科,还是材料、微电子等应用学科都有它的用武之地。SPM的价格相对于电子显微镜等大型仪器来讲是较低的。任何事物都不是十全十美的一样,SPM也有令人遗憾的地方。
由于其工作原理是控制具有一定质量的探针进行扫描成像,因此扫描速度受到限制,测效率较其他显微技术低;由于压电效应在保证定位精度前提下运动范围很小(目前难以突破100μm量级),而机械调节精度又无法与之衔接,故不能做到象电子显微镜的大范围连续变焦,定位和寻找特征结构比较困难;目前扫描探针显微镜中最为广泛使用管状压电扫描器的垂直方向伸缩范围比平面扫描范围一般要小一个数量级,扫描时扫描器随样品表面起伏而伸缩,如果被测样品表面的起伏超出了扫描器的伸缩范围,则会导致系统无法正常甚至损坏探针。
因此,扫描探针显微镜对样品表面的粗糙度有较高的要求;由于系统是通过检测探针对样品进行扫描时的运动轨迹来推知其表面形貌,因此,探针的几何宽度、曲率半径及各向异性都会引起成像的失真(采用探针重建可以部分克服)
扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜(scanningtunnelingmicroscope,STM)扫描隧道显微镜的英文缩写是STM。这是20世纪80年代初期出现的一种新型表面分析工具。由德国人宾宁(G.Binnig,1947-)和瑞士人罗勒(H.Roher,1933-)1981年发明,根据量子力学原理中的隧道效应而设计。
宾宁和罗勒因此获得1986年诺贝尔奖.1988年,IBM科学家从由扫描隧道显微镜激发的纳米尺度的局部区域观测到了光子发射,从而使发光及荧光等现象能够在纳米尺度上进行研究。1989年,IBM院士(IBMFellow)DonEigler成为第一个能够对单个原子表面进行操作的人,通过用一台“扫描隧道显微镜”操控35个氙原子的位置,拼写出了“I-B-M”3个字母。1991年,IBM科学家演示了一个原子开关。
基本原理:其基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的尖针,针尖头部为单个原子去接近样品表面,当针尖和样品表面靠得很近,即小于1纳米时,针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压,电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级10A的隧道电流。通过控制针尖与样品表面间距的恒定,并使针尖沿表面进行精确的三维移动,就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率,横向可达0.1纳米,纵向可优于0.01纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图,在纳米尺度上研究物质的特性,利用扫描隧道显微镜还可以实现对表面的纳米加工,如直接操纵原子或分子,完成对表面的刻蚀、修饰以及直接书写等。目前扫描隧道显微镜取得了一系列新进展,出现了原子力显微镜AFM、弹道电子发射显微镜BEEM、光子扫描隧道显微镜PSTM,以及扫描近场光学显微镜SNOM等。
或者用一个金属针尖在在样品表面扫描。当针尖和样品表面距离很近时(1nm以下),针尖和样品表面之间会产生电压。当针尖沿X和Y方向在样品表面扫描时,就会在针尖和样品表面第一层电子之间产生电子隧道。该显微镜设计的沿Z字形扫描,可保持电流的恒定。因此,针尖的移动是隧道电流的作用,并且可以反映在荧光幕上。连续的扫描可以建立起原子级分辨率的表面像。
特点:与电子显微镜或X线衍射技术研究生物结构相比,扫描隧道显微镜具有以下特点∶
①高分辨率扫描隧道显微镜具有原子级的空间分辨率,其横向空间分辨率为lÅ,纵向分辨率达0.1Å,
②扫描隧道显微镜可直接探测样品的表面结构,可绘出立体三维结构图像。
③扫描隧道显微镜可在真空、常压、空气、甚至溶液中探测物质的结构,它的优点是三态(固态、液态和气态)物质均可进行观察,而普通电镜只能观察制作好的固体标本,由于没有高能电子束,对表面没有破坏作用(如辐射,热损伤等)所以能对生理状态下生物大分子和活细胞膜表面的结构进行研究,样品不会受到损伤而保持完好。
④扫描隧道显微镜的扫描速度快,获取数据的时间短,成像也快,有可能开展生命过程的动力学研究。
⑤不需任何透镜,体积小,有人称之为"口袋显微镜"(pocketmicroscope)。
原子力显微镜
原子力显微镜
原子力显微镜:是一种利用原子,分子间的相互作用力来观察物体表面微观形貌的新型实验技术.它有一根纳米级的探针,被固定在可灵敏操控的微米级弹性悬臂上.当探针很靠近样品时,其顶端的原子与样品表面原子间的作用力会使悬臂弯曲,偏离原来的位置.根据扫描样品时探针的偏离量或振动频率重建三维图像.就能间接获得样品表面的形貌或原子成分。
它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定,另一端的微小针尖接近样品,这时它将与其相互作用,作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。
扫描样品时,利用传感器检测这些变化,就可获得作用力分布信息,从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。它主要由带针尖的微悬臂、微悬臂运动检测装置、监控其运动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测,当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时,检测该斥力可获得表面原子级分辨图像,一般情况下分辨率也在纳米级水平。

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