Микроскопия (ISS) (Gr. # 956; # 953; # 954; # 961; # 972; # 962; - малки, малки и # 963; # 954; # 959; пи # 941; # 969; - виж) - изучаването на обекти с помощта на микроскоп, наблюдението и регистриране на увеличението на примерните изображения.
Исторически няколко класа микроскопия:
· Сканираща сонда микроскопия;
Идеята за трансмисионен електронен микроскоп е да се замени позоваването електромагнитно излъчване на електронния лъч. Известно е, че за увеличаване на разделителната способност на микроскоп, като се използва електромагнитно лъчение, електромагнитното лъчение е необходимо да се намали дължината на вълната на ултравиолетовия диапазон на рентгенови лъчи (дължина на вълната е сравнима с interatomic разстояния в материала) и основната трудност се състои в фокусиране на ултравиолетовата и, особено, рентгенови лъчи.
Особеността на взаимодействието на рентгенови лъчи с материята отличава от рентгенова оптичната система на оптичните системи за леки и електронни лъчи. Малка отклонение на коефициента на пречупване на рентгенови лъчи от единство (по-малко от 10 -4) практически не позволява техните насочени лещи и призми. Електрически и магнитни лещи за тази цел е и неприложими, тъй като рентгеновите лъчи са инертни към електрическите и магнитните полета. Следователно, в рентгенова микроскопия за фокусиране на рентгенови лъчи с помощта на феномена на общия външен отражателни криви огледални самолети или извита отражение от кристалографски равнини. На този принцип отразяващите рентгенови микроскопи.
Степен на навлизане в микрокосмоса от проучване зависи от способността да се вземе предвид размерът на микроелементи от разделителната способност на микроскопа. Най-често под микроскоп резолюция реализира минималното разстояние между различими обекти.
Когато надвишава увеличението, при която най-добра резолюция, гранични части на изображението се обединяват поради дифракция греди. По-нататъшно увеличаване на изображението на пробата е безсмислена.
В оптична микроскопия в момента се прави пробив, като в резултат на което се преодолее основен критерий Rayleigh се състои в това, че минималният размер на обект различава до известна степен по-малка от дължината на вълната на използваната светлина и радиационна основно ограничено от дифракция. Това е в рамките на възможностите на оптичен микроскоп. Доскоро това беше невъзможно да се преодолее barer да се прави разлика между структури с разстоянието между елементите на 0,20 микрона.
Въпреки това, изключително последна nanoscope развитие оптична система с оптична резолюция от 10 пМ разширен обхват на оптична микроскопия -nanoskopii до десетки нанометра, в сравнение с 0.20 микрона до 20 пъти, за да се намали разстоянието между отделните елементи. (Например, размерът на протеинови молекули, които изграждат организма варира от 3 до 10 пМ).
Сканиране сонда микроскопи
Сканиране сонда микроскопи (SPM Engl SPM -. Сканираща сонда микроскоп) - микроскопи клас за получаване на изображения на повърхността и местните характеристики. Процесът на изграждане на изображението след сканиране на сондата повърхност. Като цяло, тя осигурява триизмерен образ на повърхността (топография) с висока резолюция. микроскоп сканиране сонда изобретен в съвременния си вид (принципи на този клас устройства са били по-рано поставените от други изследователи) Герд Карл Binnig и Хайнрих Рорер през 1981. За това изобретение бяха наградени za1986 Нобелова награда за годината, която е разделена между тях и изобретателя на трансмисионен електронен микроскоп Д. Ruska. Отличителна черта е наличието на SPM:
· Преместването на сонда спрямо системата за проба от 2-ри (X-Y) или 3-M (X-Y-Z) координира,
Системата за запис записва стойността на функцията зависи от сонда-пробата. Обикновено, записана стойност се обработва с отрицателна обратна връзка система, която контролира позицията на пробата или пробата на координатна (Z). Като система за обратна връзка, най-често се използва PID контролер.
Основните видове сканиращи микроскопи:
· Сканиращ тунелен микроскоп;
· Близо поле оптичен микроскоп;
· Атомна микроскопия сила;
В момента, повечето изследователски лаборатории сканиране сонда и електронна микроскопия се използват като взаимно допълващи се методи на разследване на редица физически и технически характеристики.
Принципът на работа на SPM
Експлоатация на сканираща сонда микроскоп проба повърхност на сондата (конзолни игла или оптична сонда) а. На малко разстояние между повърхността на сонда и действието на силите на взаимодействие (отблъскване на привличане, и други сили) и дисплея на различни ефекти (например, електрон тунелиране) може да се блокира с помощта на модерна регистрация. За да се регистрирате, да използват различни видове сензори, чувствителността на която можете да поправите малък в смущението. За да се получи пълен устройства сканиране растерно изображение използват различни оси X и Y (например, пиезо-тръба, копланарни скенери).
Основната техническите трудности при създаването на сканиращ микроскоп, сонда:
· В края на сондата трябва да имат размер, сравним с обект на изследване.
· Осигуряване на механични (включително топлинна и вибрационно) на нивото на стабилност по-добре от 0.1 ангстрьома (10 -10).
· Детекторите трябва надеждно фиксират малки в смущаването на регистрирания параметър.
• Създаване на система за прецизно сканиране.
• Осигуряване гладка конвергенция на сондата с повърхността.
В сравнение със сканиращ електронен микроскоп (SEM), сканиращ микроскоп сонда има няколко предимства. По този начин, за разлика от SEM, което дава псевдо триизмерно изображение на повърхността на образеца, на SPM осигурява вярно триизмерна повърхност релеф. В допълнение, като цяло, сканиращ микроскоп сонда позволява изображения на двете проводими и непроводими повърхност, като за изследването на непроводими обекти SEM трябва да бъде метализирана повърхност. За да работите с необходимия вакуум SEM, докато повечето от режимите на SPM предназначени за научни изследвания във въздуха, вакуум и течности. Поради това, с помощта на SPM за проучване на материали и биологичните обекти в нормални условия за тези обекти. Така например, изследване на биологичните макромолекули и техните взаимодействия на живи клетки. По принцип SPM е в състояние да даде по-висока резолюция от SEM. Така че това е доказано, че SPM в състояние да осигури реална атомна резолюция в ултраенергийните вакуум при липса на вибрации. UHV резолюция SPM сравнима с трансмисионен електронен микроскоп.
Недостатъкът на SPM, в сравнение с SEM трябва да включва и малкия размер на областта на сканиране. SEM в състояние да сканира района на с няколко милиметра по големина в страничната равнина повърхност с разлика във височината на няколко милиметра във вертикалната равнина. В SPM максимална денивелация е няколко микрометра, обикновено не повече от 25 микрона, и полето максимална сканиране в най-добрия от порядъка на 150 × 150 микрометра. Друг проблем е, че качеството на изображението се определя от радиуса на кривата на върха на сондата, че за неправилен избор на сонда или повреда води до появата на артефакти в полученото изображение. В този случай, подготовка на проби за SPM отнема по-малко време, отколкото за SEM.
Нелинейност, хистерезис и пълзене (пълзене) piezoceramics скенера също причинява сериозни нарушения на SPM изображения. В допълнение, някои изкривявания се дължи на паразитни взаимни отношения, съществуващи между X, Y, Z-манипулатор скенер. За да коригирате нарушенията в реално време с помощта на напреднали SPM софтуер (например, функция ориентирани сканиране) или скенери, оборудвана с затворени системи за проследяване, които включват линейни сензори за позиция. Някои SPM скенер вместо използване на пиезо-тръба XY и Z-компоненти са механично разкачени една от друга, което елиминира паразитни съединителната част. Въпреки това, в някои случаи, например, когато се комбинира с електронен микроскоп или ultramikrotokami конструктивно оправдано да се използва името на скенера на пиезо-тръба.
AFM. История на създаване
Атомно-силов микроскоп (AFM, инж AFM -. Микроскоп атомна сила) - сканиране сонда микроскоп на висока резолюция. Използва се за определяне на топографията на повърхността с резолюция от десетки ангстрьома до атомната.
Атомно-силов микроскоп е създаден през 1982 г. от Герд Биниг, Calvin Kueytom и Кристофър Gerber в САЩ, като модификация на по-рано изобретен микроскопа skaniruyuscheo тунелиране.
еластично рамо (конзола), използван за определяне на топологията на повърхности на непроводими органи, отклонението от които, на свой ред, определен от промяна в тунели ток като сканиращ микроскоп тунели. Въпреки това, такъв метод за регистриране на промени в позицията на конзолата не е най-успешните, тъй като STM може да се изследва само вещества провеждат ток, и две години по-късно е предложено оптичната схема: лазерният лъч е насочен върху външната повърхност на конзолата, се отразява и е инцидент на фотодетектора. Такъв метод за регистриране на огъването конзолни се прилага в повечето съвременни атомен микроскоп.
Първоначално атомно-силов микроскоп всъщност е профилометър, само на радиуса на кривината на иглата от порядъка на десетки ангстрьома. Желанието за подобряване на страничната резолюцията е довело до развитието на динамични методи. Piezodriver развълнуван трептене на конзолата на определена честота и фаза. При приближаване на повърхността на конзолни станат ефективни сили, промяна на неговите честотни свойства. По този начин за проследяване на честотата и фазата на колебанието на конзолни е възможно да се заключи, че промяната в сила, упражнявана от повърхността и, следователно, за облекчаване.
По-нататъшно развитие на атомно-силов микроскоп доведе до техники като магнитна сила микроскопия сила микроскопия пиезоелектричен отговор, електрическа сила микроскопия.
принцип на работа AFM
Качествено операция AFM може да се обясни от примера на ван дер Ваалс сили. Най-често енергията на ван дер Ваалс взаимодействие между два атома, разположени в R разстояние един от друг, е приблизително от функцията мощност - потенциал Ленард-Jones:
Свързани статии