显微镜及其附加设备.ppt

扫描隧道显微镜工作工作过程

我们可以把扫描隧道显微镜的工作过程总结为：利用探针针尖扫描样品，通过隧道电流获取信息，经计算机处理得到图象。第126页,共141页，星期六，2024年，5月1、原子级高分辨率。STM在平行和垂直于样品表面方向的分辨率分别可达0.1nm和0.01nm。2、可实时地得到实空间中表面的三维图像。3、样品不受损伤，保持完好。4、可在真空、大气、常温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在水和其它溶液中，不需要特别的制样技术，对生理状态下的活细胞表面结构也能进行研究。5、扫描速度快，获取数据的时间短，成像快，有可能展开生命过程的动力学研究。STM的优点：第127页,共141页，星期六，2024年，5月1．在STM的恒电流工作模式下，有时它对样品表面微粒之间的某些沟槽不能够准确探测，与此相关的分辨率较差。2.STM所观察的样品必须具有一定程度的导电性，对于半导体，观测的效果就差于导体；对于绝缘体则根本无法直接观察。如果在样品表面覆盖导电层，则由于导电层的粒度和均匀性等问题又限制了图象对真实表面的分辨率。局限性:第128页,共141页，星期六，2024年，5月在纳米范围内，STM已在表面科学、材料科学、生命科学等各个领域获得了广泛应用。真空、大气和溶液条件下的DNA研究，球蛋白、胶原蛋白及红血球的研究等。STM不仅能够对样品表面进行成像，而且还能在纳米尺度上对材料表面进行刻蚀与修饰。STM的应用第129页,共141页，星期六，2024年，5月???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????液体中观察原子图象

下图所示的是在电解液中得到的硫酸根离子吸附在铜单晶表面的STM图象。图中硫酸根离子吸附状态的一级和二级结构清晰可见。第130页,共141页，星期六，2024年，5月?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1990年，IBM公司的科学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们在金属镍表面用35个惰性气体氙原子组成“IBM”三个英文字母。第131页,共141页，星期六，2024年，5月????????????????????????????????????????????????????????????????????????科学家把碳60分子每十个一组放在铜的表面组成了世界上最小的算盘。与普通算盘不同的是，算珠不是用细杆穿起来，而是沿着铜表面的原子台阶排列的.第132页,共141页，星期六，2024年，5月??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????这是中国科学院化学所的科技人员利用纳米加工技术在石墨表面通过搬迁碳原子而绘制出的世界上最小的中国地图。第133页,共141页，星期六，2024年，5月DNA分子拉成的DNA图象第134页,共141页，星期六，2024年，5月第135页,共141页，星期六，2024年，5月第136页,共141页，星期六，2024年，5月原子力显微镜（AtomicForceMicroscope，AFM）

原子力显微镜同样具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了STM的不足。?第137页,共141页，星期六，2024年，5月扫描透射电镜SEM中电子射线作用于样品后，其中一部分电子可透过样品成为透射电子，将透过样品的透射电子和散射电子用检测器接收成像，即成为扫描透射电镜。这种电镜一般用场发射电子枪，兼有TEM、SEM和分析电镜的特点，能观察较厚的样品，分辨本领和成像质量都很好，是近年来电镜技术的最大改进之一。第138页,共141页，星期六，2024年，5月STM及随后发展起来的SPM技术是在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用的有力手段，能够获得用其它实验方法很难得到的结果，为纳米科技的诞生与发展起了根本性的推动作用。?结语第139页,共141页，星期六，2024年，5月LSCM原理用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐