Skýringarmynd sem sýnir myndkerfi smásjáarinnar
Virkni augnglersins er jafngild virkni stækkunarglers, en myndin af stækkunarglerinu er á sömu hlið og hluturinn. Eftir að hlutlinsan í smásjánni stækkar hlutinn ætti myndin sem myndast að vera í smásjárrörinu. Ef meginregla augnglersins er sú sama og stækkunarglersins, snýr myndin þess ekki Mannsaugað aðdráttar í gagnstæða átt (sömu hlið hlutarins), svo hvernig veistu hvernig á að sjá tvöfaldan- stækkuð mynd? Myndgreiningarreglan smásjáarinnar er sýnd á myndinni. Brennivídd hlutlinsunnar er stutt og brennivídd augnglersins er löng. Hluturinn myndar öfuga raunverulega mynd A"B í gegnum hlutlinsuna ", myndin er staðsett innan brennipunkts augnglersins (inni í linsuhólknum), og einnig má líta á hann sem hlut augnglersins, sem verður að upprétt sýndarmynd eftir að hafa farið í gegnum augnglerið; það er enn það sama og stækkunarglerið og hlutarmyndin er á sömu hlið).
Hvernig STM virkar
STM virkar með því að nýta skammtafræðigöng áhrif. Ef málmnálaroddurinn er notaður sem eitt rafskaut og fasta sýnishornið sem á að mæla er notað sem hitt rafskautið, þegar fjarlægðin á milli þeirra er eins lítil og um það bil 1nm, kemur fram göngáhrif og rafeindir fara í gegnum rýmið hindrun frá einu rafskautinu yfir í hitt rafskautið til að mynda straum. . Og þar Ub: hlutdrægni; k: fasti, um það bil jafnt og 1, Φ1/2: meðalvinnufall, S: fjarlægð.
Af ofangreindri formúlu má sjá að jarðgangastraumurinn hefur neikvætt veldissamband við oddsýnisfjarlægð S. Mjög viðkvæm fyrir breytingum á bili. Þess vegna, þegar nálaroddurinn skannar yfirborð sýnisins sem á að prófa, jafnvel þótt yfirborðið hafi aðeins lotukerfissveiflur, mun það valda mjög verulegum breytingum á gangstraumnum, jafnvel nálægt stærðargráðunni. Þetta gerir kleift að endurspegla sveiflur á frumeindakvarða á yfirborðinu með því að mæla breytingar á rafstraumi, eins og sýnt er til hægri á myndinni hér að neðan. Þetta er grundvallarregla STM og þessi aðgerð er kölluð stöðug hæðarstilling (halda oddshæðinni stöðugri).
STM hefur einnig aðra vinnuham, sem kallast stöðugur straumur, eins og sýnt er vinstra megin á myndinni hér að neðan. Á þessum tíma, meðan á þjórféskönnuninni stendur, er straumnum haldið stöðugum í gegnum rafræna endurgjöfina. Til að viðhalda stöðugum straumi færist nálaroddurinn upp og niður með upp- og niðursveiflum sýnisyfirborðsins, til að skrá feril hreyfingar nálaroddsins upp og niður, og þá getur landslag sýnisyfirborðsins verið gefið.
Stöðugur straumur er algengur vinnuhamur STM, en stöðug hæðarstilling hentar aðeins til að mynda sýni með litla yfirborðssveiflu. Þegar sýnisyfirborðið sveiflast mikið, þar sem nálaroddurinn er mjög nálægt yfirborði sýnisins, getur skönnun í stöðugri hæð auðveldlega valdið því að nálaroddurinn rekast á sýnisyfirborðið, sem leiðir til skemmda á nálaroddinum og sýnisyfirborðinu.
Hvernig AFM virkar
Grunnregla AFM er svipuð og STM. Í AFM er notaður nálaroddur á teygjanlegri framandi sem er mjög viðkvæmur fyrir veikum kröftum til að skanna yfirborð sýnisins á raster hátt. Þegar fjarlægðin milli nálaroddsins og sýnisyfirborðsins er mjög nálægt er mjög veikur kraftur (10-12~10-6N) á milli atómanna á nálaroddinum og atómanna á nálaroddinum. sýnisyfirborð. Á þessum tíma mun örhlífin gangast undir litla teygjanlega aflögun. Krafturinn F á milli oddsins og sýnisins og aflögun stöngarinnar fylgir lögmáli Hooke: F=-k*x, þar sem k er kraftfasti stöngarinnar. Þess vegna, svo framarlega sem aflögun örhlífarinnar er mæld, er hægt að fá kraftinn á milli oddsins og sýnisins. Krafturinn á milli nálaroddsins og sýnishornsins er mjög háður fjarlægðinni, þannig að endurgjafarlykkjan er notuð til að halda kraftinum milli nálaroddsins og sýnisins stöðugum meðan á skönnunarferlinu stendur, það er að aflögun burðarins er haldið stöðugur og nálaroddurinn fylgir sýninu. Hæðir og lægðir yfirborðsins færast upp og niður og hægt er að skrá feril hreyfingar nálaroddsins upp og niður til að fá upplýsingar um yfirborðs landslag sýnisins. Þessi vinnuhamur er kallaður "Constant Force Mode" og er mest notaða skönnunaraðferðin.
AFM myndir er einnig hægt að fá með því að nota „Constant Height Mode“, það er að segja meðan á X, Y skönnun stendur, án þess að nota endurgjafarlykkju, halda fjarlægðinni milli nálaroddsins og sýnisins stöðugri, með því að mæla Z stefnu örhlífarinnar. magn af aflögun á mynd. Þessi aðferð notar ekki endurgjafarlykkju og getur tekið upp hærri skönnunarhraða. Það er venjulega notað meira þegar athugað er atóm og sameindir, en það hentar ekki fyrir sýni með tiltölulega miklar yfirborðssveiflur.
