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扫描探针显微镜八大种类及各自原理介绍

2019.12.12
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maxiaotu

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一、磁力显微镜(MFM)

磁力显微镜( Magnetic Force Microscopy,MFM),也是运用一种受迫振动的探针来扫描样品外表,所不同的是这种探针是沿着其长度方向磁化了的镍探针或铁探针。当这一振动探针接近一块磁性样品时,探针尖端就会像一个条状磁铁的北极和南极那样,与样品中磁畴互相作用而感遭到磁力,并使其共振频率发作变化,从而改动其振幅。这样检测探针尖端的运动,就能够进而得到样品外表的磁特性。

二、静电力显微镜(EFM)

在静电力显微镜( Electron Force Microscopy,EFM)中,针尖和样品起到一个平行的板极电容器中两块极板的作用。当其在样品外表扫描时,其振动的振幅遭到样品中电荷产生的静电力的影响。应用这一现象,就能够经过扫描时取得的静电力图象来研讨样品的外表信息。

 三、弹道电子发射显微术(BEEM)

弹道电子发射显微镜是在扫描隧道显微镜的根底上开展起来的,它所用的样品是由金属/半导体或半导体/半导体构成的肖特基势垒异质结。当针尖被调理到接近异质结外表时经过真空隧道效应,针尖向金属/半导体发射弹道电子。经过察看针尖扫描时各点的基极一搜集极电流I和电压V,能够直接得到外表下界面构造的三维图象和外表形貌。

四、扫描离子电导显微镜(SICM)

扫描离子电导显微镜是由 Hasma等人设计的一种用于生物学和电生理学研讨的微观探测仪器。它是将一个充溢电解液的微型滴管当作探针,非导电样品放在一个电解液存储池底部,将滴管探针调理到样品外表左近,监测电解液电极和存储池中另一电极之间的电导变化。当微型滴管接近外表时,允许离子流过的空间减少,离子电导也随之减小。在滴管探针(或样品)横向扫描时,经过反应控制电路使探针(或样品)上下挪动以坚持电导守恒,则探针运动的轨迹代表了样品的外表形貌。

五、扫描热显微镜

扫描热显微镜用于探测样品外表的热量流失,可测出样品外表温度在几十微米尺度上小于万分之一度的变化。扫描热显微镜的探针是一根外表掩盖有镍层的钨丝,镍层与钨丝之间是绝缘体,在尖端二者相连,这一钨镍接点起热电偶的作用。探针稳定到样品外表后,向结点通直流电加热,针尖的温度稳定下来时要比四周环境温度高。由于样品是固体,导热性能比空气好,所以当加热后的针尖向样品外表靠近时,针尖的热量向样品流失使针尖的温度降落。经过反应回路调理针尖与样品间距,从而控制恒温扫描,和取得样品外表起伏的情况。

六、扫描隧道电位仪(sTP)

扫描隧道电位仪( Scanning Tunneling Potentionmetry,STP)是用于研讨电子经过凝聚态物质时的迁移。它能够同时外表形貌的电势散布,因此能够用来研讨经过颗粒构造、缺陷和界面的电导。扫描隧道电位仪是在扫描隧道显微镜的样品外表又加了一个电极,样品与针尖之间加交流电压,反应系统应用这一交流电压产生的交流隧道电流来控制在扫描时隧道间隙的恒定。

七、光子扫描隧道显微镜(PSTM) 

光子扫描隧道显微镜( Photon Scanning Tunneling Microscope, PSTMM)是用光学探针探测样品外表左近被内全反射光所鼓励的瞬衰场,从而取得外表构造的信息,即它是应用光子的隧道效应。

八、 扫描近场光学显微镜( SNONM)

扫描近场光学显微镜(Scanning Near-Field Optical Microscope, SNOM),运用一个孔阑限制的光纤探针去探测样品左近的辐射。将光探针以恒高形式在样品外表扫描,能够得到光的显微图象。假如用电子反应线路调理探针的高度来坚持光强的恒定,则得到样品外表的形貌。


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