扫描探针显微镜SPM.ppt

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简介-历史
STM---1982年,IBM的苏黎世实验室中由Binnig和Rohrer发明。(1986年诺贝尔物理奖奖)
AFM---1986年,斯坦福大学由Binnig,Quate和Gerber等人发明
SPM---LFM(摩擦力显微镜),SVM(粘弹性显微镜),MFM(磁力显微镜),EFM(静电力显微镜),CFM(化学力显微镜)
简介-分类
SPM(ScanningProbeMicroscopy)
STM(ScanningTunnelingMicroscopy)
SFM(ScanningForceMicroscopy)
AFM(AtomicForceMicroscopy)
LFM(LateralForceMicroscopy)
MFM(MagneticForceMicroscopy)
EFM(electricForceMicroscopy)
CFM(ChemicalForceMicroscopy)
SPM仪器构造
STM
振动隔绝系统
机械设计-隧道针尖与样品间的隧道电流#
计算机控制系统
AFM
振动隔绝系统
机械设计-力传感器与微悬臂的检测#
计算机控制系统
振动隔绝系统
两种类型扰动
振动---重复性和周期性
冲击---瞬态变化
适用方法
提高仪器固有频率
使用震动阻尼
常用减震系统
合成橡胶冲垫-降低大幅冲击,共振频率10~100Hz
弹簧悬挂-共振频率小~
磁性涡流阻尼-体系质量和自然频率相对底时,涡流阻尼系数r=-9BLS/p
气动弹簧减震台-
振动隔绝系统
仪器噪音源
散粒噪音
负载电阻的Johnson噪音
激光相对强度噪音
激光相位噪音
悬臂的热噪音
振动隔绝系统
一般以100Hz区分高/低频振动
0-1kHz频带内的激震影响,高频段影响甚微
机械设计
三维扫描控制器
扫描针尖
三维扫描控制器
针尖与样品位置粗调
爬行方式-利用静电力,机械力或磁力的夹紧并配合压电陶瓷的膨胀和伸缩,真空中
机械调节方式-单个或多个高精度差分调节螺杆配合减速原理,可手动或步进电机,大气环境中适用
螺杆与簧片结合方式-高精度调节螺杆顶住差分弹簧或簧片系统来调节,低温条件下
悬臂与针尖(力传感器)