स्कैनिंग टनलिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप कैसे काम करता है
काम करने का तरीका
यद्यपि स्कैनिंग टनलिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के विन्यास अलग-अलग हैं, उनमें निम्नलिखित तीन मुख्य भाग शामिल हैं: एक यांत्रिक प्रणाली (मिरर बॉडी) जो जांच को प्रवाहकीय नमूने की सतह के सापेक्ष त्रि-आयामी रूप से स्थानांतरित करने के लिए चलाती है, और नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाती है और जांच की निगरानी करें. नमूने से दूरी के लिए इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली और मापे गए डेटा को छवियों में परिवर्तित करने के लिए प्रदर्शन प्रणाली। इसके दो कार्यशील मोड हैं: निरंतर चालू मोड और निरंतर उच्च मोड।
लगातार चालू मोड
टनलिंग करंट को इलेक्ट्रॉनिक फीडबैक सर्किट द्वारा नियंत्रित और स्थिर रखा जाता है। फिर कंप्यूटर सिस्टम नमूना सतह पर स्कैन करने के लिए सुई की नोक को नियंत्रित करता है, यानी सुई की नोक को x और y दिशाओं के साथ द्वि-आयामी रूप से घुमाता है। चूंकि सुरंग की धारा को स्थिर रखने के लिए नियंत्रित करने की आवश्यकता है, सुई की नोक और नमूना सतह के बीच की स्थानीय ऊंचाई भी स्थिर रहेगी, इसलिए सुई की नोक नमूना सतह के उतार-चढ़ाव के साथ समान लहरदार गति करेगी, और ऊँचाई की जानकारी तदनुसार परिलक्षित होगी। बाहर आओ। कहने का तात्पर्य यह है कि स्कैनिंग टनलिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप नमूना सतह की त्रि-आयामी जानकारी प्राप्त करता है। यह कार्य पद्धति व्यापक छवि जानकारी, उच्च गुणवत्ता वाली सूक्ष्म छवियां प्राप्त करती है और व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।
लगातार ऊंचाई मोड
नमूने की स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान सुई की नोक की पूर्ण ऊंचाई स्थिर रखें; फिर सुई की नोक और नमूना सतह के बीच की स्थानीय दूरी बदल जाएगी, और सुरंग धारा I का आकार भी तदनुसार बदल जाएगा; टनल करंट I में परिवर्तन को कंप्यूटर द्वारा रिकॉर्ड किया जाएगा और एक छवि में परिवर्तित किया जाएगा। सिग्नल दिखाया जाएगा, और एक स्कैनिंग टनलिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप माइक्रोग्राफ प्राप्त किया जाएगा। काम करने का यह तरीका केवल अपेक्षाकृत सपाट सतहों और एकल घटकों वाले नमूनों के लिए उपयुक्त है।
सिद्धांत
स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप क्वांटम यांत्रिकी में टनलिंग प्रभाव के सिद्धांत के अनुसार ठोस सतह पर परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की टनलिंग धारा का पता लगाकर ठोस पदार्थों की सतह आकृति विज्ञान को अलग करने के लिए एक नए प्रकार का सूक्ष्म उपकरण है।
इलेक्ट्रॉनों के टनलिंग प्रभाव के कारण, धातु में इलेक्ट्रॉन पूरी तरह से सतह की सीमा के भीतर सीमित नहीं होते हैं, अर्थात, सतह की सीमा पर इलेक्ट्रॉनों का घनत्व अचानक शून्य तक नहीं गिरता है, बल्कि सतह के बाहर तेजी से क्षय होता है; क्षय की लंबाई लगभग 1nm है, जो इलेक्ट्रॉनों के भागने के लिए सतह अवरोध का एक माप है। यदि दो धातुएँ एक-दूसरे के बहुत करीब हैं, तो उनके इलेक्ट्रॉन बादल ओवरलैप हो सकते हैं; यदि दो धातुओं के बीच एक छोटा वोल्टेज लगाया जाता है, तो उनके बीच एक विद्युत प्रवाह (जिसे टनलिंग करंट कहा जाता है) देखा जा सकता है।
