स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप के अनूठे फायदे
जब 1980 के दशक में इतिहास विकसित हुआ, तो एक नए सतह विश्लेषण उपकरण-स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप (एसटीएम) का जन्म हुआ, जो भौतिकी पर आधारित था और कई आधुनिक प्रौद्योगिकियों के साथ एकीकृत था। एसटीएम में न केवल उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन है (क्षैतिज दिशा में O.1nm तक, लेकिन ऊर्ध्वाधर दिशा में O.01nm से बेहतर), यह सीधे पदार्थ की सतह पर परमाणु संरचना का निरीक्षण कर सकता है, बल्कि परमाणुओं और अणुओं में हेरफेर भी कर सकता है। प्रकृति पर मानवीय व्यक्तिपरक इच्छा थोपना। यह कहा जा सकता है कि स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप मानव आंखों और हाथों का विस्तार और मानव ज्ञान का क्रिस्टलीकरण है।
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप का कार्य सिद्धांत सूक्ष्म या मेसोस्कोपिक रेंज में विभिन्न भौतिक गुणों पर आधारित है, और अध्ययन किए गए पदार्थ की सतह के ऊपर परमाणु रैखिकता के साथ अल्ट्रा-फाइन जांच को स्कैन करके उनके बीच की बातचीत का पता लगाया जाता है, ताकि सतह प्राप्त की जा सके। अध्ययन किए गए पदार्थ की विशेषताएं। विभिन्न प्रकार के एसपीएम के बीच मुख्य अंतर उनकी सुई टिप विशेषताओं और सुई टिप नमूनों के संबंधित इंटरैक्शन मोड में निहित है।
कार्य सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी में टनलिंग सिद्धांत से आता है। इसका कोर एक सुई की नोक है जो नमूने की सतह पर स्कैन कर सकता है, नमूने के साथ एक निश्चित पूर्वाग्रह वोल्टेज है, और इसका व्यास परमाणु पैमाने है। क्योंकि इलेक्ट्रॉन टनलिंग की संभावना का अवरोध V(r) की चौड़ाई के साथ एक नकारात्मक घातांकीय संबंध होता है, जब सुई की नोक और नमूने के बीच की दूरी बहुत करीब होती है, तो उनके बीच की बाधा बहुत पतली हो जाती है, और इलेक्ट्रॉन बादल प्रत्येक को ओवरलैप करते हैं अन्य। जब सुई की नोक और नमूने के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो टनलिंग प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को सुई की नोक से नमूने में या नमूने से सुई की नोक तक स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे एक टनलिंग करंट बनता है। सुई की नोक और नमूने के बीच सुरंग धारा के परिवर्तन को रिकॉर्ड करके, नमूना सतह आकृति विज्ञान की जानकारी प्राप्त की जा सकती है।
अन्य सतह विश्लेषण प्रौद्योगिकियों की तुलना में, एसपीएम के अद्वितीय फायदे हैं:
(1) इसमें परमाणु स्तर पर उच्च रिज़ॉल्यूशन है। नमूना सतह के समानांतर और लंबवत दिशा में एसटीएम का रिज़ॉल्यूशन क्रमशः 0.1nm और 0.01nm तक पहुंच सकता है, ताकि एक परमाणु को अलग किया जा सके।
(2) वास्तविक अंतरिक्ष में सतह की त्रि-आयामी छवि वास्तविक समय में प्राप्त की जा सकती है, जिसका उपयोग आवधिकता के साथ या उसके बिना सतह संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है, और इस अवलोकन का उपयोग सतह प्रसार जैसी गतिशील प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है .
(3) किसी एकल छवि या संपूर्ण सतह के औसत गुणों के बजाय एकल परमाणु परत की स्थानीय सतह संरचना देखी जा सकती है, इसलिए सतह दोष, सतह पुनर्निर्माण, सतह अधिशोषक का आकार और स्थिति, और अधिशोषक के कारण सतह पुनर्निर्माण प्रत्यक्ष रूप से देखा जा सकता है।
(4) यह विभिन्न वातावरणों जैसे निर्वात, वायुमंडल, सामान्य तापमान आदि में काम कर सकता है, और यहां तक कि नमूने को विशेष नमूना तैयार करने की तकनीक के बिना पानी और अन्य समाधानों में भी डुबोया जा सकता है, और पता लगाने की प्रक्रिया से नमूने को कोई नुकसान नहीं होता है। . ये विशेषताएं विशेष रूप से जैविक नमूनों का अध्ययन करने और विभिन्न प्रायोगिक स्थितियों के तहत नमूनों की सतह का मूल्यांकन करने के लिए उपयुक्त हैं, जैसे कि विषम उत्प्रेरक तंत्र, सुपरकंडक्टिंग तंत्र, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड सतह के परिवर्तनों की निगरानी करना आदि।
(5) स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसटीएस) से सतह की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त की जा सकती है, जैसे सतह के विभिन्न स्तरों पर राज्यों का घनत्व, सतह इलेक्ट्रॉन जाल, सतह अवरोध का परिवर्तन और ऊर्जा अंतराल संरचना .
