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年第卷第期长春光学精密机械学院学报..
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扫描遂道显微镜
张海成。
光学工程系
摘要应用量子力学中的电子遂道效应而制作的、能直接观察物质表面徽观性状
和原子配列的现代化超高分辨率装置——扫描遂道显微镜,简称‘’.已开发整
整十年。,技术关键,
题作综合评述最后指出募发展趋势
鬟键词;夸辨率;定电流方式;原干力显赦镜;扫描探针显镜
前言·搐遂建立连发欠
扫描遂道显微镜,英文名为,简称‘’。由美国的
研究所的和等人于年最先研制成功。年荣获诺贝尔物理学
奖。
全世界许多国家的学者、。日
本继美国之后,。
笔者在日本留学期间,在专家佐佐木彰教授研究室对的应用技术作了一段研究开
发工作,取得了可喜的成果但是,
很短,本人的研究阅历还不深,全面评价此项技术是比较困难的。本文作为我的一篇综合研
究报告,奉献给国内的同行们。
的原理
的基本结构如图所示。,电子控制系统,测试显示
系统,图象处理系统构成
如图左侧的放大图所示,当探针与试件表面之间的距离达到左右时,把一
微弱电压旋于二者之上,基于量子力学的电子遂道效应,在探针和试件之间会产生一微弱电
流,通常把这种电流称为遂道电流。在导电性试件和金属探针的测试条件下,其间距为,
。当探针与试件表面的间距增大或减小.
时,遂遭电流会减小或增大一个量级。用数学关系式表示如下:
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收稿日期一
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第期张海成:扫描遂道显撖镜
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粗动驱面电路
十计算机
图定电流方式电路流程图
的特性
最值得称道的特性,是它具有极高的空间分辨率。一般来说,垂直分辨率达.
. 。比电子显微镜高一个量级。具有当代最高测试精度从图中的几种仪器的分辨
率比较便可一目了然。由于具有极高的分辨率,连各种轻元素的原子或分子状态都能观
测到,为物理、化学、生物学等领域的物质结构、化学反应过程、细胞构成的研究提供了有
利的武器,科学家想观察原子像的梦已变成现实。在工程技术上,作为一种超精密粗糙度计,
解决了目前最精密轮廓仪也不能胜任的超光滑表面的测试难题。利用还可以观测电子能
级分布状态。
另一个显著特性,是它可在多种环境中使用。继等人在真空中观察
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长春光学精密机械学院学报年
×面的原子排列像的研究发表之后,目前,
的观察环境已有很大扩展。它不仅能在真空中观测,而
且在大气中,在液体中乃至许多气体中也能进行观测;它
不仅能在常温下,而且在高低温下也能使用。尤其在观
察液体与固体,气