transmisní elektronový mikroskop

elektronový mikroskop
omezení optických mikroskopů
…. světlo: λ ≈ 0.5 μm
vidět více!
poč. 30. let: elektronový mikroskop
elektron také vlna
velká en. → malá λ → vidíme ≈ Å
dopadající e
SEM
interakční objem
TEM
transmisní elektronový mikroskop
(ne)pružnĕ rozptýlené e
prošlé e
dopadající e
řádkovací elektronový mikroskop
(SEM .. scanning electron microscope)
zpětný odraz
charakteristické rtg
Augerovy e
SEM
sekundární e
TEM
interakční objem
(ne)pružnĕ rozptýlené e
prošlé e
slitina Cu-Nb-Fe
Augerovy elektrony
Au na povrchu Si(111)
charakteristické rtg → složení vzorku
obrázky ze SEM (neomezená hloubka ostrosti x optika)
černá vdova (x 500)
inj. stříkačka (x 100)
toaletní papír ( x 500)
radiolara ( x 750)
http://www.mos.org/sln/sem/sem.html
kapičky Sn na povrchu GaAs
Scanning Probe Microscopes (SPM). Využití atomových hrotů.
STM (scanning tunneling microscope)
U
měřím proud
(kvantový tunelový jev)
vakuum
I ~ e-d
1965-71 Russell D. Young
(Topografiner)
Binnig, Rohrer (1986 N.c.)
PC
I
+
-
velký mechanický problém
Gerd Binnig
* 1947
Heinrich Rohrer
* 1933
využití piezoelektrického jevu:
napětí na piezoel. materiálu
mřížová konstanta
(měním délku)
povrch Au
http://www.physics.purdue.edu/nanophys/stm.html
Gd na povrchu W,
modré - místa adsorpce H
STM obrázek atomu Au na povrchu
Cu(111) potaženém NaCl – dva
různé nábojové stavy.
D.M. Eigler, E.K. Schweizer.
Positioning single atoms with a scanning tunneling microscope.
Nature 344, 524-526 (1990).
STM rounds up electron waves at the QM corral.
Physics Today 46 (11), 17-19 (1993).
http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html
M.F. Crommie, C.P. Lutz, D.M. Eigler, E.J. Heller.
Waves on a metal surface and quantum corrals.
Surface Review and Letters 2 (1), 127-137 (1995).
(atomy Fe na povrchu (111) Cu)
Cu on Cu (111)
SPECS Scientific Instruments, Inc.
9K
12 K
AFM (atomic force microscope)
proměnné prohnutí ramena
konstantní prohnutí ramena
mód: kontaktní
nekontaktní mód - změna oscilací (uplatňují se Van der Waalsovy,
elektrostatické, magnetické nebo kapilární síly)
měřítko:
10-10
10-2m
10-6 x 108 102 m
104 m
10-4
x 104
přesná detekce prohnutí
- laser, piezoel. materiály
pružná ramena
f=
ostré hroty
1 k
2π m
~ μm - nm
vysoké rozlišení detekce pozice hrotu
zpětná vazba
MFM (magnetic force microscope)
F ~ m.H
m: magnetický moment
hrotu
H: magnetické pole vzorku
DC
AC
AFM
20μm x 20 μm
MFM
TEM
rozlišení
~ 1 nm
SEM
~ 10nm - 1μm
rychlé, můžeme pozorovat
větší objekty, časový vývoj
STM
~Å
AFM MFM
~Å
pomalejší
vzorek v kapalině
(AFM) - biologie
magnetický stav
rozdílné sondy → různé pohledy na tentýž objekt !!
krystaly lysozomu
difrakce (LEED, synchrotron, ....)
rozlišení > 0.1 Å
rozdílné sondy → různé pohledy na tentýž objekt !!
Wang et al., Nature 439, 303-306 (2006)