Microscope阅读笔记

发布 2021-05-02 19:03:28 阅读 2519

分类﹕ (1) 接触式﹕利用探针和待测物表面之原子力交互作用(一定要接触),此作用力(原子间的排斥力)很小,但由于接触面积很小,因此过大的作用力仍会损坏样品,尤其对软性材质,不过较大的作用力可得较佳分辨率,所以选择较适当的作用力便十分的重要。由于排斥力对距离非常敏感,所以较易得到原子分辨率。

(2) 非接触式﹕为了解决接触式之afm 可能破坏样品的缺点,便有非接触式afm 被发展出来,这是利用原子间的长距离吸引力来运作,由于探针和样品没有接触,因此样品没有被破坏的问题,不过此力对距离的变化非常小,所以必须使用调变技术来增加讯号对噪声比。在空气中由于样品表面水模的影响,其分辨率一般只有50nm,而在超高真空中可得原子分辨率。

3) 轻敲式﹕将非接触式afm 改良,将探针和样品表面距离拉近,增大振福,使探针再振荡至波谷时接触样品由于样品的表面高低起伏,使的振幅改变,再利用接触式的回馈控制方式,便能取得高度影像。分辨率界于接触式和非接触式之间,破坏样品之机率大为降低,且不受横向力的干扰。不过对很硬的样品而言,针尖仍可能受损。

ps:分辨率就是能够把靠得很近的两点分辨出来。分辨力大小用能分辨两点的最小距离表示,距离越小,分辨率越大。

当两点靠得很近的时候,其发出的光就可能发生干涉,你就不能把这两点看成是2点了,如同测视力时,你必须分别出“c"或‘e"的缺口,才能判断出出方向。

优点:原子力显微镜的出现无疑为纳米科技的发展起到了推动作用。以原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜是利用一种小探针在样品表面上扫描,从而提供高放大倍率观察的一系列显微镜的总称。

原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。与常规显微镜比较,原子力显微镜的优点是在大气条件下,以高倍率观察样品表面,可用于几乎所有样品(对表面光洁度有一定要求),而不需要进行其他制样处理,就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维形貌图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。

具体如下: 1.高分辨力能力远远超过扫描电子显微镜(sem),以及光学粗糙度仪。样品表面的三维数据满足了研究、生产、质量检验越来越微观化的要求。

2.非破坏性,探针与样品表面相互作用力为10-8n以下,远比以往触针式粗糙度仪压力小, 陶瓷膜表面形貌因此不会损伤样品,也不存在扫描电子显微镜的电子束损伤问题。另外扫描电子显微镜要求对不导电的样品进行镀膜处理,而原子力显微镜则不需要。

3.应用范围广,可用于表面观察、尺寸测定、表面粗糙测定、颗粒度解析、突起与凹坑的统计处理、成膜条件评价、保护层的尺寸台阶测定、层间绝缘膜的平整度评价、vcd涂层评价、定向薄膜的摩擦处理过程的评价、缺陷分析等。

4.软件处理功能强,其三维图象显示其大小、视角、显示色、光泽可以自由设定。并可选用网络、等高线、线条显示。图象处理的宏管理,断面的形状与粗糙度解析,形貌解析等多种功能。

tem:透射电子显微镜(英语:transmission electron microscope,缩写tem),简称透射电镜,是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上(通常为50-100nm),电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。

散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像。通常,透射电子显微镜的分辨率为0.1~0.

2nm,放大倍数为几万~百万倍,用于观察超微结构,即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构,又称“亚显微结构”。

原理:透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况: 吸收像:

当电子射到质量、密度大的样品时,主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大,通过的电子较少,像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理 tem透射电镜 。

衍射像:电子束被样品衍射后,样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力,当出现晶体缺陷时,缺陷部分的衍射能力与完整区域不同,从而使衍射钵的振幅分布不均匀,反映出晶体缺陷的分布。 相位像:

当样品薄至100a以下时,电子可以穿过样品,波的振幅变化可以忽略,成像来自于相位的变化。

特点:以电子束作光源,电磁场作透镜。电子束波长与加速电压(通常50~120kv)成反比。

由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。 分辨力0.2nm,放大倍数可达百万倍。

tem分析技术是以波长极短的电子束作照明源,用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率(1nm)、高放大倍数的电子光学分析技术; 用电镜(包括tem)进行样品分析时,通常有两个目的:一个是获得高倍放大倍数的电子图像,另一个是得到电子衍射花样; tem常用于研究纳米材料的结晶情况,观察纳米粒子的形貌、分散情况及测量和评估纳米粒子的粒径。是常用的纳米复合材料微观结构的表征技术之一。

stm:扫描隧道显微镜 scanning tunneling microscope 缩写为stm。它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。

此外,扫描隧道显微镜在低温下(4k)可以利用探针尖端精确操扫描隧道显微镜纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。

原理:扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料。就如同一根唱针扫过一张唱片,一根探针慢慢地通过要被分析的材料(针尖极为尖锐,仅仅由一个原子组成)。

一个小小的电荷被放置在探针上,一股电流从探针流出,通过整个材料,到底层表面。当探针通过单个的原子,流过探针的电流量便有所不同,这些变化被记录下来。电流在流过一个原子的时候有涨有落,如此便极其细致地探出它的轮廓。

在许多的流通后,通过绘出电流量的波动,人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽**。

特点:①具有原子级高分辨率,stm 在平行于样品表面方向上的分辨率可达0.1埃(1=10-8cm),即可以分辨出单个原子。

②可实时得到实空间中样品表面的三维图像,可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究,这种可实时观察的性能可用于表面扩散等动态过程的研究。 ③可以观察单个原子层的局部表面结构,而不是对体相或整个表面的平均性质,因而可直接观察到表面缺陷。表面重构、表面吸附体的形态和位置,以及由吸附体引起的表面重构等。

④可在真空、大气、常温等不同环境下工作,样品甚至可浸在水和其他溶液中不需要特别的制样技术并且探测过程对样品无损伤.这些特点特别适用于研究生物样品和在不同实验条件下对样品表面的评价,例如对于多相催化机理、超一身地创、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。 ⑤配合扫描隧道谱(sts)可以得到有关表面电子结构的信息,例如表面不同层次的态密度。表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。

⑥利用stm针尖,可实现对原子和分子的移动和操纵,这为纳米科技的全面发展奠定了基础。

lscm:激光扫描共聚焦荧光显微镜(laser scanning confocal microscopy,lscm)是一种利用计算机、激光和图像处理技术获得生物样品三维数据、目前最先进的分子细胞生物学的分析仪器。主要用于观察活细胞结构及特定分子、离子的生物学变化,定量分析,以及实时定量测定等。

原理:采用点光源照射标本,在焦平面上形成一个轮廓分明的小的光点,该点被照射后发出的荧光被物镜收集,并沿原照射光路回送到由双向色镜构成的分光器。分光器将荧光直接送到探测器。

光源和探测器前方都各有一个针孔,分别称为照明针孔和探测针孔。两者的几何尺寸一致,约100-200nm;相对于焦平面上的光点,两者是共轭的,即光点通过一系列的透镜,最终可同时聚焦于照明针孔和探测针孔。这样,来自焦平面的光,可以会聚在探测孔范围之内,而来自焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像。

以激光逐点扫描样品,探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像,转为数字信号传输至计算机,最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。

om:光学显微镜(optical microscope,简写om)是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。

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