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扫描探针显微技术PPT学习教案.pptx

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扫描探针显微技术PPT学习教案.pptx

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扫描探针显微技术PPT学习教案.pptx

文档介绍

文档介绍:扫描探针显微技术
第一代为光学显微镜
;它使人类“看”到了致病的细菌、微生物和微米级的微小物体,对社会的发展起了巨大的促进作用,至今仍是主要的显微工具 .一般的光学显微镜的分辨率250nm
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第二代为电子显微镜
20世纪三十年代早期卢斯卡()发明了电子显微镜,使人类能”看”到病毒等亚微米的物体,它与光学显微镜一起成了微电子技术的基本工具。扫描电子显微镜(横向分辨率3-5nm),不能用来直接观察分子和原子。
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第三代为扫描探针显微镜
也可简称为纳米显微镜。1981年葛宾尼和罗雷尔发明了扫描隧道显微镜(STM),使人类实现了观察单个原子的原望;1985年比尼格应奎特()发明了可适用于非导电样品的原子力显微镜(AFM),也具有原子分辨率,与扫描隧道显微镜一起构建了扫描探针显微镜(SPM)系列。扫描探针技术(- nm,),可以直接观察分子、原子。
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质,在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景,被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一.为表彰STM的发明者们对科学研究所作出的杰出贡献,1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖金.
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三代显微镜的观察范围及典型物体
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扫描探针显微镜的特点
分辨率
工作环境 样品环境
温度
对样品 破坏程度
检测深度
扫描探针显微镜
原子级()
实环境、大气、溶液、真空
室温或低温

100μm量级
透射电镜
点分辨(~)
晶格分辨(~)
高真空
室温

接近SEM,但实际上为样品厚度所限,一般小于100nm.
扫描电镜
6~10nm
高真空
室温

10mm (10倍时) 1μm (10000倍时)
场离子显微镜
原子级
超高真空
30~80K

原子厚度
相较于其它显微镜技术的各项性能指标比较
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扫描探针技术(SPM)实际上一类显微术的总称,都是在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的,
其中最常用的有扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM),这两种方法互为补充。
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STM要求被测样品必须是导体或半导体,虽然不导电的样品可以通过镀金膜或碳膜在其表面形成一层导电膜,但膜的粒度和均匀性直接影响对真实表面的分辨率造成失真。
AFM可用于非导体,但要求样品的粘度不能太大,否则将直接影响分辨率。
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SPM技术的特点:
(1)具有原子级的分辨率(-,);
(2)可以观察单个原子层的局部表面结构;
(3)可以得到表面电子结构的有关信息;
(4)可以实时、实空间地观察表面的三维图像,可以观测到表面的原子的扩散、迁移等过程。
(5)可以在不同条件下,如真空、大气、常温、低温、高温、溶液等条件下工作,不需要特别备制样品,对样品无损伤,能在缓冲溶液中直接观察生物样品的表面结构,能在高温环境下工作。
(6)除了用于成像、显微观测,还可以对表面的原子、吸附的原子或分子进行移动,从而进行表面纳米级加工
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