1. СКАНИРУЮЩИЙ ТУННЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП - прибор для изучения поверхности твёрдых электропроводящих тел, основанный на сканировании металлич. острия над поверхностью образца на расстоянии . Такое расстояние достаточно мало для туннелирования электронов через контакт, т.е. для протекания туннельного тока j ~ 1-10 нА между остриём и образцом, при разности потенциалов V между ними от единиц мВ до неск. В (в зависимости от материалов электродов и целей). Преимущества СТМ: точность измерений 0.1 — 10 нм (я так и не смог найти данные в интернете, а до тетрадей далеко. Могу немного ошибаться, указываю по памяти). нет прямых воздействий на образец (не повреждаем поверхность, другие методы не так лояльны). Недостатки СТМ: измеряет только проводящие образцы (поэтому часто всякую органику напыляют золотом, чтобы «увидеть»). очень долго (помню, сидел в лаборатории 40 минут, пока сканировали небольшую площадку размером несколько десятков микрометров. Чем больше время измерения, тем точнее и лучше картинка). слабое определение латеральных размеров.

Сложность исследования диэлектрических поверхностей выходит из определения и принципа работы сканирующего туннельного микроскопа – это то, что поверхность долждна быть проводящей для образования туннельного тока между острием и поверхностью.

6. Принцип действия флуоресцентных оптических микроскопов, их достоинства и недостатки.

Флуоресцентный микроскоп —специализированный оптический микроскоп, предназначенный для изучения свойств органических или неорганических веществ с использованием явления флуоресценции.

Молекулы способны поглощать кванты света и переходить в электронно-возбужденные состояния. Возвращение молекулы в «обычное» (основное) состояние, сопровождающееся излучением света, называют флуоресценцией.

Основной принцип работы флуоресцентного микроскопа заключается в облучении образца заданной определенной полосой длин волн вызывающих флуоресценцию образца. Затем необходимо выделить намного более слабое излучение флуоресценции. В идеально настроенном микроскопе, только свет от флуоресценции должен достичь глаза исследователя или детектора так, чтобы в результате флуоресцентные структуры выделялись с высокой контрастностью на очень темном (или черном) фоне. Проблема состоит в том, что свет возбуждения, как правило, в несколько сотен тысяч, а иногда и в миллион раз ярче, чем свет излучаемой флуоресценции. Принципиальная схема флуоресцентного микроскопа состоит из источника ультрафиолетового излучения, возбуждающего и запирающего светофильтров, теплового (теплозащитного) фильтра и специального люминесцентного объектива. Источник света излучает волны в УФ области спектра, которые проходят через фильтр, где отсекаются волны другого спектрального ряда. УФ лучи попадают на изучаемый препарат и вызывают его люминесценцию. Свет люминесценции проходит через запирающий фильтр, который не пропускает свет возбуждения (ультрафиолетовые волны) и далее формирует изображение в объективе. Для проведения флуоресцентной микроскопии используют метод освещения препарата в проходящем свете и метод освещения в падающем свете. Лучшее разрешение традиционных микроскопов составляет более 200 нм, но позволяет сканировать на некоторую глубину образца, а не только поверхность, как атомный силовой микроскоп.

2. Как осуществляется модификация поверхности диэлектрика для туннельной микроскопии.

Принцип работы туннельного микроскопа основан на прохождении электроном потенциального барьера, который образован разрывом электрической цепи — небольшим промежутком между зондирующим микроострием и поверхностью образца. Между металлическим острием и поверхностью исследуемого проводника прикладывают электрическое напряжение и острие приближают к поверхности образца до появления туннельного тока. Для получения изображения поверхности металлическое острие перемещают над поверхностью образца, поддерживая постоянной величину туннельного тока. При этом траектория движения острия по сути дела совпадает с профилем поверхности, острие огибает возвышенности и отслеживает углубления.

Сканирующий туннельный микроскоп применяют для исследования проводящих поверхностей. Изображения, которые получают с помощью этого микроскопа дают информацию о пространственном распределении плотности электронных состояний вблизи поверхности. Образно говоря, туннельный микроскоп видит распределение электронных облаков вблизи поверхности. Рассмотрим систему, состоящую из металлической подложки 1, диэлектрического туннельно-прозрачного слоя 2 и игольчатого электрода 3.Предположим, что механические свойства диэлектрика и игольчатого электрода таковы, что они нагружаются по закону Гука за счет электростатического взаимодействия электродов и после электромагнитного импульса рельеф поверхности подложки не изменяется.

При входе в подложку электронный пучок растекается в ней, в результате возникает сила F, оказывающая давление на подложку в области растекания. Если давление будет превышать напряжение начала пластического течения материала подложки, то возможно локальное изменение свойств. Этому способствует то, что электронный пучок, входящий в подложку, вызывает ее разогрев, снижая напряжение пластического течения материала.