扫描探针显微镜SPM、SEM、AFM.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,扫描探针显微镜,SPMSPM-9500J3,简介,-,历史,STM-1992,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(Scanning Probe Microscopy),STM(Scanning Tunneling Microscopy),SFM(Scanning Force Microscopy),AFM(Atomic Force Microscopy),LFM(Lateral Force Microscopy),MFM(Magnetic Force Microscopy),EFM(electric Force Microscopy),CFM(Chemical Force Microscopy),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,10100,Hz,弹簧悬挂,-,共振频率小,0.5,Hz,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=9.69x10,-9,BLS,/p,气动弹簧减震台,-0.5,Hz,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,100,Hz,区分高,/,低频振动,0-1,kHz,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,三维扫描控制器,微调定位（压电陶瓷材料）,三角架型，早期使用,单管扫描器,十字架配合单管型，可以在一定程度上补偿热漂移的影响,三维扫描控制器,悬臂与针尖（力传感器）,STM,针尖,铂铱合金针尖，圆锥型,AFM,悬臂与针尖（力传感器）,Si,3,N,4,金字塔型针尖,长方形或,V,型悬臂,力传感器要求,低的力弹性常数,高的力学共振频率,高的横向刚性,短的悬臂长度,传感器带有镜面或电极（光学或隧道电流检测）,尽可能尖锐的针尖,悬臂与针尖（力传感器）,悬臂与针尖（力传感器）,悬臂与针尖（力传感器）,悬臂与针尖（力传感器）,扫描方式,STM,恒电流模式,恒高度模式,I,V,b,exp(-,A,1/2,S,),I,-,隧道电流,V,b,-,针尖和样品间的偏置电压,A,-,常数,(,1,+,2,),1,2,分别为针尖和样品的功函数,S,-,针尖和样品之间的距离,STM,扫描方式,扫描方式,AFM,接触式,(,contact mode)，110nm(,斥力,)，10,-8,10,-11,N,非接触式,(,noncontact,mode)，520nm（,范德华力）,轻敲式,(,tapping mode)，20nm，10,-9,10,-12,N,悬臂检测方式,隧道电流,电容法,光束反射法,扫描方式,AFM,扫描方式,AFM,微悬臂的光束反射法探测,SPM,探测参数及水平分辨率,SPM9500-J3,主要参数,TiO2-Pt,DynamicMode,TiO2-Pt,DynamicMode,TiO2-Pt,DynamicMode,TiO2-Pt,DynamicMode,AlN,AlN,AlN,AlN,高分子膜,高分子膜,NH4Cl,枝晶,NH4Cl,枝晶,NH4Cl,枝晶,NH4Cl,枝晶,牙齿,牙齿,MFM,