skaningowy mikroskop tunelowySkaningowy mikroskop tunelowy – charakterystyka

Skaningowy mikroskop tunelowy (ang. Scanning Tunneling Microscope; STM) należy do grupy mikroskopów ze skanującą sondą (ang. Scanning Probe Microscope). Pozwala uzyskać obraz preparatu w rozdzielczości atomowej. Mikroskop tunelowy może pracować w kilku trybach:

 

 

  • Tryb stałej wysokości (Constant Height Mode) – stała wysokość sondy nad powierzchnią preparatu; pozwala na analizę próbek o równej powierzchni; wykorzystuje analizę zmian natężenia prądu tunelowego;
  • Tryb stałego prądu (Constant Current Mode) – stałe natężenie prądu; analiza zmiany odległości miedzy ostrzem, a próbką;
  • Tryb stałej odległości (Constant Gap Width Mode) – sonda utrzymywana jest w stałej odległości od próbki; analiza zmiany natężenia prądu lub napięcia sterującego wysokością igły

 

Zasada działania mikroskopu skaningowego tunelowego

skaningowy mikroskop tunelowy (STM)Sonda skanująca umieszona jest na mikrodźwigni. Skaner piezoelektryczny umożliwia przesuwanie mikrodźwigni nad preparatem lub odwrotnie. Sonda ma kształt graniastosłupa zakończonego jednym atomem skierowanym wierzchołkiem w stronę próbki. Wykonana jest najczęściej z wolframu. Kiedy sonda znajdzie się w odległości 1 nm od powierzchni próbki elektrony zaczynają tunelować. Między sondą, a preparatem tworzy się różnica potencjałów na skutek napięcia polaryzującego, w zależności od znaku różnicy potencjałów elektrony przeskakują od sondy do próbki lub odwrotnie.

Uzyskiwanie obrazu w skaningowych mikroskopach tunelowych

Obraz preparatu powstaje na skutek miejscowego pomiaru stanów elektronowych próbki, uzyskiwany jest dzięki wykorzystaniu zjawiska tunelowania elektronów. Na jakość obrazu może wpływać histeraza lub starzenie się skanera. Miejscowe zmiany przewodności próbki mogą wpływać na poprawność uzyskanych wyników. Wadą skaningowego mikroskopu tunelowego jest znaczna czułość na drgania zewnętrzne, która w nowoczesnych mikroskopach jest ograniczana dzięki zastosowaniu systemów tłumiących drgania.

 

Zastosowanie STM

Pozwala na badanie powierzchni i struktury atomowej próbek o dobrych właściwościach przewodzących. Analiza materiału nieprzewodzącego możliwa jest tylko po wcześniejszym pokryciu próbki warstwą przewodzącą (tzw. napylanie).  Pozwala na określenie charakterystycznych atomów próbki oraz oznaczenie lokalnej gęstości elektronów obsadzonych i nieobsadzonych. Pomaga zrozumieć zjawiska zachodzące na powierzchni próbki (adhezja czy tarcie) oraz wiele zjawisk biologicznych. Jeśli zastosowane zostanie większe napięcie prądu tunelowego, niż podczas skanowania, możliwe jest odrywanie pojedynczych atomów od preparatu. Modyfikacja powierzchni próbki odbywać się może w trybie pracy zwanym trybem pchania, ślizgania lub ciągnięcia.

 

Specjalizujemy się w dziedzinie mikroskopii elektronowej oraz rozwiązaniach dedykowanych do preparatyki próbek mikroskopowych. Skontaktuj się z naszymi specjalistami, w celu doboru optymalnego rozwiązania:

PIK INSTRUMENTS 

tel: +48 22 233 10 77

e-mail: kontakt@pik-instruments.pl

ul. Gen. L. Okulickiego 7/9

05-500 Piaseczno, Polska

pon-pt: 08:00 – 16:00