माइक्रोस्कोप की छवि प्रणाली को दर्शाने वाला एक योजनाबद्ध चित्र
ऐपिस का कार्य एक आवर्धक कांच के समान है, लेकिन आवर्धक कांच की छवि वस्तु के समान तरफ होती है। माइक्रोस्कोप में ऑब्जेक्टिव लेंस द्वारा वस्तु को बड़ा करने के बाद परिणामी छवि माइक्रोस्कोप ट्यूब में होनी चाहिए। यदि ऐपिस का सिद्धांत आवर्धक कांच के समान है, तो क्या इसकी छवि मानव आंख की ओर विपरीत दिशा (वस्तु के एक ही तरफ) में ज़ूम नहीं करती है, तो आप कैसे जानते हैं कि डबल कैसे देखना है- आवर्धित छवि? माइक्रोस्कोप का इमेजिंग सिद्धांत चित्र में दिखाया गया है। अभिदृश्यक लेंस की फोकल लंबाई कम होती है, और ऐपिस की फोकल लंबाई लंबी होती है। वस्तु वस्तुनिष्ठ लेंस के माध्यम से एक उलटी वास्तविक छवि A"B" बनाती है, छवि ऐपिस के केंद्र बिंदु (लेंस बैरल के अंदर) के भीतर स्थित होती है, और इसे ऐपिस की वस्तु के रूप में भी माना जा सकता है, जो एक बन जाती है ऐपिस से गुजरने के बाद सीधी आभासी छवि; यह अभी भी आवर्धक लेंस के समान है, और वस्तु की छवि उसी तरफ है)।
एसटीएम कैसे काम करते हैं
एसटीएम क्वांटम टनलिंग प्रभाव का उपयोग करके काम करता है। यदि धातु सुई की नोक को एक इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है, और मापा जाने वाला ठोस नमूना दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है, जब उनके बीच की दूरी लगभग 1nm जितनी छोटी होती है, तो एक सुरंग प्रभाव दिखाई देगा, और इलेक्ट्रॉन अंतरिक्ष से गुजरेंगे करंट बनाने के लिए एक इलेक्ट्रोड से दूसरे इलेक्ट्रोड तक अवरोध। . और जहां यूबी: पूर्वाग्रह वोल्टेज; k: स्थिरांक, लगभग 1 के बराबर, Φ1/2: औसत कार्य फलन, S: दूरी।
उपरोक्त सूत्र से यह देखा जा सकता है कि टनलिंग करंट का टिप-सैंपल दूरी एस के साथ नकारात्मक घातांकीय संबंध है। रिक्ति में परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील है। इसलिए, जब सुई की नोक परीक्षण के लिए नमूने की सतह को स्कैन करती है, भले ही सतह में केवल परमाणु-पैमाने पर उतार-चढ़ाव हो, तो यह सुरंग धारा में बहुत महत्वपूर्ण परिवर्तन का कारण बनेगा, यहां तक कि परिमाण के क्रम के करीब भी। यह विद्युत प्रवाह में परिवर्तन को मापकर सतह में परमाणु-पैमाने के उतार-चढ़ाव को प्रतिबिंबित करने की अनुमति देता है, जैसा कि नीचे की छवि में दाईं ओर दिखाया गया है। यह एसटीएम का मूल कार्य सिद्धांत है, और संचालन के इस तरीके को निरंतर ऊंचाई मोड कहा जाता है (टिप की ऊंचाई स्थिर रखें)।
एसटीएम में एक अन्य कार्यशील मोड भी है, जिसे निरंतर चालू मोड कहा जाता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र के बाईं ओर दिखाया गया है। इस समय, टिप स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉनिक फीडबैक लूप के माध्यम से टनल करंट को स्थिर रखा जाता है। निरंतर धारा बनाए रखने के लिए, सुई की नोक नमूना सतह के उतार-चढ़ाव के साथ ऊपर और नीचे चलती है, ताकि सुई की नोक के ऊपर और नीचे की गति के प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड किया जा सके, और फिर नमूना सतह की स्थलाकृति बनाई जा सके दिया गया।
लगातार चालू मोड एसटीएम का आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला कार्य मोड है, जबकि निरंतर ऊंचाई मोड केवल कम सतह के उतार-चढ़ाव वाले नमूनों की इमेजिंग के लिए उपयुक्त है। जब नमूना सतह में बहुत उतार-चढ़ाव होता है, क्योंकि सुई की नोक नमूना सतह के बहुत करीब होती है, तो निरंतर ऊंचाई मोड में स्कैन करने से सुई की नोक आसानी से नमूना सतह से टकरा सकती है, जिसके परिणामस्वरूप सुई की नोक और नमूना सतह को नुकसान हो सकता है।
एएफएम कैसे काम करते हैं
एएफएम का मूल सिद्धांत एसटीएम के समान है। एएफएम में, एक लोचदार ब्रैकट पर सुई की नोक जो कमजोर बलों के प्रति बहुत संवेदनशील होती है, का उपयोग नमूना सतह को रेखापुंज तरीके से स्कैन करने के लिए किया जाता है। जब सुई की नोक और नमूना सतह के बीच की दूरी बहुत करीब होती है, तो सुई की नोक पर परमाणुओं और सुई की नोक पर परमाणुओं के बीच एक बहुत कमजोर बल (10-12~10-6N) होता है। नमूना सतह. इस समय, माइक्रो-कैंटिलीवर एक छोटे लोचदार विरूपण से गुजरेगा। टिप और नमूने के बीच का बल F और ब्रैकट का विरूपण हुक के नियम का पालन करता है: F=-k*x, जहां k ब्रैकट का बल स्थिरांक है। इसलिए, जब तक माइक्रो-कैंटिलीवर की विकृति को मापा जाता है, टिप और नमूने के बीच बल प्राप्त किया जा सकता है। सुई की नोक और नमूने के बीच बल की दूरी पर एक मजबूत निर्भरता होती है, इसलिए स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान सुई की नोक और नमूने के बीच बल को स्थिर रखने के लिए फीडबैक लूप का उपयोग किया जाता है, यानी ब्रैकट की विकृति को बनाए रखा जाता है। स्थिर, और सुई की नोक नमूने का अनुसरण करेगी। सतह के उतार-चढ़ाव ऊपर और नीचे चलते हैं, और नमूने की सतह स्थलाकृति की जानकारी प्राप्त करने के लिए सुई की नोक के ऊपर और नीचे की गति के प्रक्षेपवक्र को रिकॉर्ड किया जा सकता है। इस कार्य मोड को "कॉन्स्टेंट फोर्स मोड" कहा जाता है और यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली स्कैनिंग विधि है।
एएफएम छवियां "कॉन्स्टेंट हाइट मोड" का उपयोग करके भी प्राप्त की जा सकती हैं, अर्थात, एक्स, वाई स्कैनिंग के दौरान, फीडबैक लूप का उपयोग किए बिना, सुई की नोक और नमूना के बीच की दूरी को स्थिर रखते हुए, माइक्रोकैंटिलीवर की जेड दिशा को मापकर। छवि में विरूपण की मात्रा. यह विधि फीडबैक लूप का उपयोग नहीं करती है और उच्च स्कैनिंग गति अपना सकती है। इसका उपयोग आमतौर पर परमाणुओं और अणुओं का अवलोकन करते समय अधिक किया जाता है, लेकिन यह अपेक्षाकृत बड़े सतह के उतार-चढ़ाव वाले नमूनों के लिए उपयुक्त नहीं है।
