Міністерство освіти і науки молоді та спорту України

Конотопський інститут СумДУ

Курсова робота

З дисципліни «Електронно-зондові прилади»

На тему:

Багатоперехідні електросилові методи атомно-силової мікроскопії: силова мікроскопія зонда Кельвіна, електростатична силова мікроскопія і скануючи ємнісна мікроскопія

Виконав студент групи ЕП-92к

Дробниця П.А.

____________________

Перевірив викладач

Бурик І.П.

____________________

2012

Зміст

Вступ

1.Атомно силова мікроскопія

1.1 Історія створення АСМ

1.2 Принцип роботи АСМ

1.3 Контактний режим роботи

1.4 Безконтактний режим роботи

1.5 Напівконтактний режим роботи

2.Багатоперехідні електросилові методи атомно-силової мікроскопії

3.Силова мікроскопія зонда Кельвіна

4.Електростатична силова мікроскопія

5.Скануюча ємнісна мікроскопія

Висновки

Література

Вступ

Роздільна здатність людського ока - близько 100 мікрометрів (0,1 мм), що приблизно відповідає товщині волосини. Щоб побачити більш дрібні предмети, потрібні спеціальні пристрої. Винайдений в кінці XVII століття мікроскоп відкрив людині нові світи, і в першу чергу світ живої клітини. Але у оптичного мікроскопа є природний фізичний межа дозволу - довжина хвилі світла, і ця межа (приблизно дорівнює 0,5 мкм) було досягнуто до кінця XIX століття. Наступним етапом занурення в глиб мікросвіту став електронний мікроскоп, в якому в ролі променя світла виступає пучок електронів. Його роздільна здатність досягає декількох ангстрем (0,1 нм), завдяки чому вченим вдалося отримати зображення вірусів, окремих молекул і навіть атомів. Але і оптичний і електронний мікроскоп дають лише плоску картинку.

Побачити тривимірну структуру мікросвіту вдалося тільки тоді, коли на зміну оптичному променю прийшла найтонша голка. Спочатку принцип механічного сканування за допомогою мікрозонду знайшов застосування в скануючій тунельній мікроскопії, а потім на цій основі було розроблено більш універсальний метод атомно-силової мікроскопії. Атомно-силова мікроскопія дозволяє аналізувати на атомному рівні структуру самих різних твердих матеріалів - скла, кераміки, пластиків, металів, напівпровідників. Вимірювання можна проводити не тільки у вакуумі, але і на повітрі, в атмосфері будь-якого газу і навіть у краплі рідини. Цей метод незамінний і для дослідження біологічних об'єктів

1.Атомно силова мікроскопія

1. Історія створення асм

Атомно-силовий мікроскоп був створений в 1982 році Гердом Биннигом, Кельвіном Куэйтом і Крістофером Гербером в США, як модифікація винайденого раніше скануючого тунельного мікроскопа.

Для визначення рельєфу поверхонь непровідні тел використовувалася пружна консоль (кантілевер), відхилення якої, у свою чергу, визначалося за зміни величини тунельного струму, як у скануючому тунельному мікроскопі[1]. Однак такий метод реєстрації зміни положення кантілевера виявився не дуже вдалим, і двома роками пізніше була запропонована оптична схема: промінь лазера направляється на зовнішню поверхню кантілевера, відображається і потрапляє на фотодетектора. Такий метод реєстрації відхилення кантілевера реалізований у більшості сучасних атомно-силових мікроскопів.

Спочатку атомно-силовий мікроскоп фактично являв собою профілометр, тільки радіус закруглення голки був порядку десятків ангстрем. Прагнення поліпшити латеральне дозвіл призвело до розвитку динамічних методів. Пьезовибратором порушуються коливання кантілевера з певною частотою і фазою. При наближенні до поверхні на кантілевер починають діяти сили, які змінюють його частотні властивості. Таким чином, відстежуючи частоту і фазу коливань кантілевера, можна зробити висновок про зміну сили, що діє з боку поверхні і, відповідно, про рельєф.

Подальший розвиток атомно-силової мікроскопії призвів до виникнення таких методів, як магнітно-силова мікроскопія, силова мікроскопія пьезоотклику, електро-силової мікроскопії.