Сканерлеуші зондтық микроскопия: тунельдік, магниттік-күштік микроскопия.

Сканерлейтін зондтық микроскопия – зерттелініп отырған үлгінің бет жағының бейнесiн және оның жергiлiктi сипаттамаларын алу үшiн қолданылатын микроскоп тар классы.Үлгілегі бейненің құрылу процессі беттік зонд арқылы сканирлеуге негізделеді. Сканирлейтін зондты микроскоп түрін 1981 жилы Герд Карл Бинниг пен Генрих Рорер ойлап тапқан.

Сканирлеуші зондты микроскоптың көмегімен (атомдық анықтықпен) қатты заттың беттік қабатын басқа режимде (мысалы, электростатикалық немсе магниттік кеңістіктің бөлінуін т.б.) өлшеу мүмкін. Түрлі жартылай өткізгіштер жасалған металдық және биологиялық материалдарды зерттеуде, осы СЗМ-нің қолданылуы ерекше прогрессивтік бластома көрсетті. Әсіресе, кейінгі кезде, СЗМ техника сын пайдалана отырып, аса қажетті мақсатты орындауға жұмылдыруда, анығы материалдың беттік қабатын өте жоғары анықтықпен өңдеу және атом армен молекулаларды тура бағытта манипуляция лауда өте тамаша перспективалық үлкен бағыт анықталмақ және технологиялық зерттеулерде затты өңдеуде (жоғары дәлдікпен өңдеу) жаңа бағыттың мүмкіндігі көрсетілген.

Зонд пен беттің өзара әсерлесу күшін тіркеу үшін әдетте, зонд ұшынан шағылған жартылай өткізгіш лазері шоғының ауытқуына негізделген әдісті қолданады. Компьютерлік жүйе сканерді басқарудан басқа бетті зерттеу нәтижелерін көрсету мен талдау, зонд тан алынған мәндерді сұрыптау қызметін атқарады.

Сканирлеуші зондтық микроскопта бетті сканирлеу процесінің электронды сәулелердің теледидардың электронды сәулелі түтігінің ішіндегі экранда қозғалу процесімен ұқсастығы бар. Зонд сызық (жол) бойымен, біріншіден, тура, кейін кері жолмен қозғалады, одна кейін келесі жолға өтеді. Зондтың қозғалысы, сандық-ұқсас түрлендіргіштермен қалыптасатын, ара тәріздес кернеудің әсерімен сканер арқылы жүзеге асырылады. Беттің бет бедері жайындағы ақпараттың тіркелуі көп жағдайдағыдай тура өтуде жүргізіледі

Сканирлеу процесінің смехалық бейнеленуі

Туннельдік микроскопта электрхондардың потенциалдық бөгет арқылы тунельдену схемасы.

Туннельдік тоқты немсе бет пен ине аралығындағы қашықтықты, өлшенетін параметрге тәуелді, сканирлеуші тунельдік микроскоптың екі жұмыс істеу тәртібі мүмкін, олар: жоғары тұрақты және тұрақты тоқ тәртібі. Жоғары сезгіштікке ие сканирлеуші туне-льдік микроскоп тар адамзатқа жартылай өткізгіштер мен өткізгіш-тердің атомдарын көруге мүмкіндік берді. Бірақ конструктивті шектеу күшіне байланысты, СТМ-де өткізбейтін материалдардың бейнесін алу м ү мкін емс. Сонымен қ атар, тунельдік микроскопты запалы ж ұ мысы ү шін қ ата ң шарттарды орындау қ ажет, оны ң ішінде ү лгіні арнайы дайындау мен вакуумда ж ұ мыс істеу.

Атомаралық айырудың сканирлеуші тунельдік микроскопта іске асырылуы.

Сканирлеуші тунельдік микроскоптың басқару жүйесінің схемасы.

Магниткүштік микроскопия (МКМ)- субмикрондық деңгейдегі магниттік зерттеулерде эффектті әдіс болып табылады. МКМ көмегімен алынған бейне зонд-үлгінің өзара магниттік арақатынасын сипаттайтын кейбір параметрлерінің аумақтық орналасуын суреттейді жилы И.Мартин және К. Викрамасингх пен үлгінің локальны магнитті қасиеттерін зерттеу мақсатымен жасап шығарған.

МКМ зондтың үлгінің магниттік өрісімен әсерлесуі.

Сканирлеуші зондтық микроскоп тар: 1972 ж. Сканирлеуші тунелді оптикалық жарық кеңістік микроскопы (СОМБП) идеясы пайда болды; 1981 ж. СТМ: Сканирлеуші тунелді микроскоп ойлап табылды; 1986 ж. АСМ: Атом қуатты микроскоп ойлап табылды; 1992 жСОМБП: Жетілдірілген микроскоп конструкциясы қайта жасалып шықты, прибордың өлшеу мүмкіндігі 20 нм. дейін төменд еді.

Магнитті именин қабылданған бейне қалай топография туралы ақпаратты динаса солей беттің магниттік сипаттамаларын да жинайды. Нәтижесінде қай эффект босым болатыны именин зерттелініп отырған беттің арақашықтығына байланысты болады. Егер ине стандарты байланыссыз АКМ қолданатын битке жақын орналасса хонда топографияның бейнесі босым болады. Ине мен үлгінің арақашықтығы көбейген кезде үлгінің магниттік қасиеті бейнеленеді.

Бет бедері қатты дамыған магнитті үлгілерді МКМ зерттеу үішн екі ретті өту әдістемсі қолданылады. Сканирлеудің әрбір жолында келесідей процедуралар жасалады. Бірінші өтуде контактілі немсе жартылай контактілі режимінде бет бедерінің АКМ бейнесі түсіріледі. Одан кейін зондтық датчик бетон z 0 ара қашықтыққа алыстатылады да, қайтара сканирлеу жүргізіледі.z 0 ара қашықтық ван-дер-ваальс күші магниттік әсерлесу күшінен аз болатындай етіп таңдалады. Екінші өтуде датчиктік битке қатысты үлгінің бет бедерін қайталайтын траектория бойымен қозғалады. Бұл жағдайда зондтық датчик пен беттің арасындағы локальнық ара қышықтық әрбір нүктеде тұрақты болғандықтан сканирлеу процесі кезінде контилевердің майысуының өзгерістері зондқа үлгінің тарапынан әсер ететін магниттік күштердің біртекті емстігімен байланысты.

МКМ кейнесін алудың екі ретті өту әдістемсі.

Екінші өтпеліде екі әдісті қолдану мүмкіндігі бар: 1)Статистикалық МКМ. Бұл әдісті қолдану кезінде МКМ тербелмейтін кантилевердің ауытқитын үлгісімен зонд арасындағы шартталған магнитті өзара әрекеттесумен тіркеледі. 2) Динамикалық МКМ. Екінші өтпеліде магниткүшінің параметрлерін анықтау үшін кантилевердің резонанс ты тербелісі қолданылады.Бұл әдісте МКМ магниткүштің туындысымен тіркеледі.

Сканирлейтін тунелдік микроскоп (СТМ Атомды- күштік микроскоп (АСМ) Сканирлейтін жақынөрісті микроскоп (СБОМ)