Skema yang menggambarkan sistem imej mikroskop
Fungsi kanta mata adalah setara dengan kanta pembesar, tetapi imej kaca pembesar berada pada bahagian yang sama dengan objek. Selepas kanta objektif dalam mikroskop membesarkan objek, imej yang terhasil hendaklah dalam tiub mikroskop. Jika prinsip kanta mata adalah sama dengan kanta pembesar, bukankah imejnya menghadap Mata manusia mengezum ke arah yang bertentangan (sebelah objek yang sama), jadi bagaimana anda tahu cara melihat dua- imej diperbesarkan? Prinsip pengimejan mikroskop ditunjukkan dalam rajah. Panjang fokus kanta objektif adalah pendek, dan panjang fokus kanta mata adalah panjang. Objek membentuk imej nyata terbalik A"B melalui kanta objektif ", imej terletak di dalam titik fokus kanta mata (di dalam laras kanta), dan ia juga boleh dianggap sebagai objek kanta mata, yang menjadi imej maya tegak selepas melalui kanta mata; ia masih sama seperti kaca pembesar, dan imej objek berada di sebelah yang sama).
Bagaimana STM berfungsi
STM berfungsi dengan menggunakan kesan terowong kuantum. Jika hujung jarum logam digunakan sebagai satu elektrod, dan sampel pepejal yang akan diukur digunakan sebagai elektrod lain, apabila jarak antara mereka adalah sekecil kira-kira 1nm, kesan terowong akan muncul, dan elektron akan melalui ruang. penghalang dari satu elektrod ke elektrod yang lain untuk membentuk arus. . Dan di mana Ub: voltan pincang; k: malar, lebih kurang sama dengan 1, Φ1/2: fungsi kerja purata, S: jarak.
Dari formula di atas dapat dilihat bahawa arus terowong mempunyai hubungan eksponen negatif dengan jarak tip-sampel S. Sangat sensitif terhadap perubahan dalam jarak. Oleh itu, apabila hujung jarum mengimbas permukaan sampel yang akan diuji, walaupun permukaannya hanya mempunyai turun naik skala atom, ia akan menyebabkan perubahan yang sangat ketara dalam arus terowong, walaupun hampir dengan susunan magnitud. Ini membolehkan turun naik skala atom di permukaan dipantulkan dengan mengukur perubahan arus elektrik, seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan dalam imej di bawah. Ini adalah prinsip kerja asas STM, dan mod operasi ini dipanggil mod ketinggian malar (pastikan ketinggian hujung malar).
STM juga mempunyai mod kerja lain, dipanggil mod arus malar, seperti yang ditunjukkan di sebelah kiri rajah di bawah. Pada masa ini, semasa proses pengimbasan hujung, arus terowong dikekalkan malar melalui gelung maklum balas elektronik. Untuk mengekalkan arus malar, hujung jarum bergerak ke atas dan ke bawah dengan naik turun permukaan sampel, untuk merekodkan trajektori pergerakan ke atas dan ke bawah hujung jarum, dan kemudian topografi permukaan sampel boleh diberi.
Mod arus malar ialah mod kerja STM yang biasa digunakan, manakala mod ketinggian malar hanya sesuai untuk sampel pengimejan dengan sedikit turun naik permukaan. Apabila permukaan sampel turun naik dengan banyaknya, memandangkan hujung jarum sangat hampir dengan permukaan sampel, pengimbasan dalam mod ketinggian malar boleh menyebabkan hujung jarum berlanggar dengan permukaan sampel dengan mudah, mengakibatkan kerosakan pada hujung jarum dan permukaan sampel.
Cara AFM berfungsi
Prinsip asas AFM adalah serupa dengan prinsip STM. Dalam AFM, hujung jarum pada julur elastik yang sangat sensitif kepada daya lemah digunakan untuk mengimbas permukaan sampel secara raster. Apabila jarak antara hujung jarum dan permukaan sampel adalah sangat dekat, terdapat daya yang sangat lemah (10-12~10-6N) antara atom di hujung hujung jarum dan atom pada permukaan sampel. Pada masa ini, julur mikro akan mengalami ubah bentuk anjal yang kecil. Daya F antara hujung dan sampel dan ubah bentuk julur mengikut hukum Hooke: F=-k*x, dengan k ialah pemalar daya julur. Oleh itu, selagi ubah bentuk julur mikro diukur, daya antara hujung dan sampel boleh diperolehi. Daya antara hujung jarum dan sampel mempunyai pergantungan yang kuat pada jarak, jadi gelung maklum balas digunakan untuk mengekalkan daya antara hujung jarum dan sampel tetap semasa proses pengimbasan, iaitu, ubah bentuk julur disimpan tetap, dan hujung jarum akan mengikuti sampel. Naik turun permukaan bergerak ke atas dan ke bawah, dan trajektori pergerakan ke atas dan ke bawah hujung jarum boleh direkodkan untuk mendapatkan maklumat topografi permukaan sampel. Mod kerja ini dipanggil "Mod Daya Malar" dan merupakan kaedah pengimbasan yang paling banyak digunakan.
Imej AFM juga boleh diperoleh menggunakan "Mod Ketinggian Malar", iaitu semasa pengimbasan X, Y, tanpa menggunakan gelung maklum balas, mengekalkan jarak antara hujung jarum dan sampel tetap, dengan mengukur arah Z mikrokantilever. jumlah ubah bentuk kepada imej. Kaedah ini tidak menggunakan gelung maklum balas dan boleh menggunakan kelajuan pengimbasan yang lebih tinggi. Ia biasanya digunakan lebih banyak semasa memerhatikan atom dan molekul, tetapi ia tidak sesuai untuk sampel dengan turun naik permukaan yang agak besar.
