Schéma de principe d'imagerie d'un microscope
Schéma de principe de l'imagerie microscopique
Je sais que la fonction d'un oculaire est équivalente à celle d'une loupe, mais la loupe crée une image du même côté de l'objet, et l'objectif du microscope agrandit l'objet, ce qui donne une image qui devrait être à l'intérieur du microscope. tube. Si le principe d'un oculaire est le même que celui d'une loupe, alors son image ne doit pas être agrandie dans le sens opposé à celui de l'œil humain (du même côté de l'objet). Alors, comment voyons-nous l’image du grossissement secondaire ? Le principe d'imagerie d'un microscope est illustré sur la figure. L'objectif a une distance focale plus courte, tandis que l'oculaire a une distance focale plus longue. L'objet passe à travers l'objectif pour former une image réelle inversée A "B", située au point focal de l'oculaire (à l'intérieur du tube de l'objectif). Il peut également être considéré comme un objet de l'oculaire, et après avoir traversé l'oculaire, il devient une image virtuelle verticale. C'est toujours la même chose qu'une loupe, avec l'image de l'objet du même côté.
Principe de fonctionnement du STM
STM fonctionne en utilisant l’effet tunnel quantique. Si la pointe de l'aiguille métallique est utilisée comme une électrode et que l'échantillon solide mesuré est utilisé comme une autre électrode, un effet tunnel se produira lorsque la distance entre elles est d'environ 1 nm, et les électrons traverseront la barrière de potentiel spatiale d'une électrode à l'autre. électrode pour former un courant. Et Ub : tension de polarisation ; k : Constante, approximativement égale à 1, Φ 1/2 : Fonction de travail moyenne, S : Distance.
D’après l’équation ci-dessus, on peut voir que le courant tunnel a une relation exponentielle négative avec l’espacement S entre les échantillons de pointe d’aiguille. Très sensible aux changements d'espacement. Par conséquent, lorsque la pointe de l’aiguille effectue un balayage planaire sur la surface de l’échantillon testé, même si la surface ne présente que des fluctuations à l’échelle atomique, cela provoquera des changements très significatifs, voire proches d’un ordre de grandeur, dans le courant tunnel. De cette façon, la fluctuation de l’échelle atomique à la surface peut être reflétée en mesurant les changements de courant, comme indiqué à droite de la figure suivante. Il s’agit du principe de fonctionnement de base du STM, appelé mode hauteur constante (maintien constant de la hauteur de la pointe de l’aiguille).
STM a un autre mode de fonctionnement, appelé mode courant constant, comme indiqué sur le côté gauche de la figure. À ce stade, pendant le processus de balayage de l’aiguille, le courant tunnel est maintenu constant grâce à une boucle de rétroaction électronique. Pour maintenir un courant constant, la pointe de l'aiguille se déplace de haut en bas avec la fluctuation de la surface de l'échantillon, enregistrant ainsi la trajectoire du mouvement de haut en bas de la pointe de l'aiguille et fournissant la morphologie de la surface de l'échantillon.
Le mode courant constant est un mode de travail couramment utilisé pour le STM, tandis que le mode hauteur constante ne convient que pour l'imagerie d'échantillons présentant de faibles fluctuations de surface. Lorsque la surface de l'échantillon fluctue considérablement, du fait que la pointe de l'aiguille est très proche de la surface de l'échantillon, l'utilisation du mode de balayage à hauteur constante peut facilement provoquer la collision de la pointe de l'aiguille avec la surface de l'échantillon, entraînant des dommages entre la pointe de l'aiguille et l'échantillon. surface.
