掃描探針顯微技術(shù)及其應(yīng)用教學(xué)課件

扣描錁針顯微鏡技術(shù)及其痃用主要內(nèi)容掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生掃描探針顯微鏡的原理與特點(diǎn)■掃描探針顯微鏡的應(yīng)用存在的問題及其展望掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生的必然性●表面結(jié)構(gòu)分析儀器的局限性Ruska1933年電子顯微鏡Knoll透射場(chǎng)電場(chǎng)離電子低能光電掃描電子子顯子顯探針電子子能電子顯微微鏡微鏡衍射譜顯微掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生的必然性低能電子衍射樣品具有周期性結(jié)構(gòu)X射線衍射高分辨透射電子顯微鏡用于薄層樣品的體相和界面研究光學(xué)顯微鏡和不足分辨出表面原子掃描電子顯微鏡X射線光電子只能提供空間平均的電子結(jié)構(gòu)能譜信息場(chǎng)電子顯微鏡和只能探測(cè)在半徑小于100m的針尖上的原子場(chǎng)離子顯微鏡結(jié)構(gòu)和二維幾何性質(zhì),且制樣技術(shù)復(fù)雜掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生的必然性納米科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展e-Conanocrystalscoatedbyamonolayerfpoly(acrylicacid)block-polystyrene[21Dendrimer-likeGoldNanoparticle[3]CarbonNanotibersllNanotubeDNATranslocationinInorganicNanotubes[4Diameter-DependentGrowthDirectionofEpitaxialSiliconNanowires掃描探針顯徽鏡的產(chǎn)生1982年m掃描隧道顯微鏡人類第一次能夠?qū)崟r(shí)oControllerQstageoScanner地觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì),在表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的c21研究中有著重大的意義和廣闊的應(yīng)用前景,被國(guó)際科學(xué)界公認(rèn)為八十年代世界十大科技成就之掃描探針顯徽鏡的產(chǎn)生掃描隧道顯微鏡(STM)原子力顯微鏡(AFM)掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微境掃描探針顯微鏡(SNOM)(SPM)彈道電子發(fā)射顯微鏡(BEEM)掃描力顯微鏡(SFM)掃描探針顯微鏡的原理當(dāng)探針與樣品表面間距小到納米級(jí)時(shí),按照近代量子力學(xué)的觀點(diǎn),由于探針尖端的原子和樣品表面的原子具有特殊的作用力,并且該作用力隨著距離的變化非常顯著。當(dāng)探針在樣品表面來回掃描的過程中,順著樣品表面的形狀而上下移動(dòng)。獨(dú)特的反饋系統(tǒng)始終保持探針的力和高度恒定,一束激光從懸臂梁上反射到感知器,這樣就能實(shí)時(shí)給出高度的偏移值。樣品表面就能記錄下來,最終構(gòu)建出三維的表面圖。Sbiobabnbioiebofobiniog456掃描探針顯微鏡的特點(diǎn)這1.分辨率高橫向分辨率可達(dá)(S)TEME0.1nmHMA縱向分辨率可達(dá)0.0InmFIA橫向標(biāo)度/nmM:高分辨光學(xué)顯微鏡;PcM:相反差顯微鏡;(S)TEM:(掃描)透射電子顯微鏡;FIM場(chǎng)離子顯微鏡;REM:反射電子顯微鏡掃描探針顯微鏡的特點(diǎn)2、可實(shí)時(shí)地空得到實(shí)時(shí)間中表面的三維圖像,可用于具有周期性或不具備周期性的表面結(jié)構(gòu)研究。應(yīng)用:可用于表面擴(kuò)散等動(dòng)態(tài)過程的研究。3、可以觀察單個(gè)原子層的局部表面結(jié)構(gòu),而不是體相或整個(gè)表面的平均性質(zhì)。應(yīng)用:可直接觀察到表面缺陷、表面重構(gòu)、表面吸附體的形態(tài)和位置,以及由吸附體引起的表面重構(gòu)等4、可在真空、大氣、常溫等不同環(huán)境下工作,甚至可將樣品浸在水和其它溶液中,不需要特別的制樣技術(shù),并且探測(cè)過