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专用于电化学研究的扫描隧道显微镜(STM)装置已研制成功

更新时间:2024-01-06 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

SPM的应用领域是广阔的。无论是数学、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。jje物理好资源网(原物理ok网)

SPM的价钱相对于电子显微镜等小型仪器来讲是较低的。jje物理好资源网(原物理ok网)

同其它表面剖析技术相比,SPM有着众多优势,除了可以得到高帧率的表面成像,与其他类型的显微镜相比(光学显微镜,电子显微镜)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象,还可对材料的各类不同性质进行研究。同时,SPM正在奔向更高的目标发展,即它除了作为一种检测剖析工具,并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建世界的能力将起着极大的推动作用。同时受制其定量化剖析的不足,因而SPM的计量化也是人们正在旨在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通常的意义jje物理好资源网(原物理ok网)

扫描隧洞显微镜(STM)在物理中的应用研究似乎只进行了几年,但涉及的范围已极为广泛。由于扫描隧洞显微镜(STM)的最初期研究工作是在超高真空中进行的,因而最直接的物理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。在物理各学科的研究方向中,电物理可算是很活跃的领域,可能是由于电解池与扫描隧洞显微镜(STM)装置的相像性所致。同时对相界面结构的再认识也是电物理家们常年关注的课题。专用于电物理研究的扫描隧洞显微镜(STM)装置已研发成功。jje物理好资源网(原物理ok网)

SPM近年来应用的领域越来越多,其中主要的不仅获得高分辨的二维和三维表面形貌外,在线检测是个热点,其中包括了生物活体的在线检测和数学物理反应的在线检测。在材料领域中,人们借助它来研究腐蚀的微观机理。腐蚀是一种发生在固体与二氧化碳或液体分界面上的现象。其实一般人眼就可以看见腐蚀导致的结果,而且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、膜等生物学的大部份领域。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上去。在微机械加工方面:因为SPM的针尖曲率直径小,且与样品之间的距离很近(<1nm),在针尖与样品之间可以形成一个高度局域化的场,包括力、电、磁、光等。该场会在针尖所对应的样品表面微小区域形成结构性缺陷、相变、化学反应、吸附质移位等干扰,并诱导物理沉积和腐蚀,这正是借助SPM进行纳米加工的客观根据。同时也表明,SPM不是简单拿来成像的显微镜,而是可以用于在原子、分子尺度进行加工和操作的工具jje物理好资源网(原物理ok网)

在纳米规格、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极其重要的作用,可以预测在今后新材料的发展以及阐明生命领域的一些重要的问题中将会发挥重要作用。结合SPM家族中的各种剖析手段,比如MFM,SKPFM,AFM等,搜集材料的各类信息电子测量显微镜,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。jje物理好资源网(原物理ok网)

任何事物都不是十全十美的一样,SPM也有令人遗憾的地方。因为其工作原理是控制具有一定质量的探针进行扫描成像,因而扫描速率遭到限制,测效率较其他显微技术低;因为压电效应在保证定位精度前提下运动范围很?。ㄎ薹ㄍ黄?00μm量级),而机械调节精度又难以与之衔接,故不能做到象电子显微镜的大范围连续对焦,定位和找寻特点结构比较困难;jje物理好资源网(原物理ok网)

目前扫描探针显微镜中最为广泛使用棒状压电扫描器的垂直方向伸缩范围比平面扫描范围通常要小一个数目级,扫描时扫描器随样品表面起伏而伸缩,倘若被测样品表面的起伏超出了扫描器的伸缩范围电子测量显微镜,则会造成系统未能正常甚至损毁探针。为此,扫描探针显微镜对样品表面的粗糙度有较高的要求;jje物理好资源网(原物理ok网)

因为系统是通过测量探针对样品进行扫描时的运动轨迹来推知其表面形貌,为此,探针的几何长度、曲率直径及各向异性就会造成成像的失真(采用探针重建可以部份克服)jje物理好资源网(原物理ok网)

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