-rasm. STM ning ishlash sxemasi - Vazirligi buxoro davlat universiteti d. R. Djurayev, A. A. Turayev, sh sh. Fayziyev, B. A

|
Vazirligi buxoro davlat universiteti d. R. Djurayev, A. A. Turayev, sh sh. Fayziyev, B. A
|
bet | 110/119 | Sana | 14.06.2024 | Hajmi | 4,04 Mb. | | #263652 | Turi | Учебник |
Bog'liq 21558 2 CDEAD1DE360DB13C9B7A03EFD7ECBD40E7F94F1F 10.5-rasm. STM ning ishlash sxemasi.
Tunnel tokning namuna bilan igna orasidagi masofaga juda kuchli bog’liqligi (bu masofaning 0,1 nm ga o’zgarishi tunnel tokni 10 marta o’zgartiradi) STM ning yuqori sezuvchanligini ta’minlaydi. Shunday kichik masofada ignani tutib turish uchun tunnel tok qiymatiga bog’liq o’zgaruvchi pezomanipulyatorlar bilan boshqariladigan kuzatuvchi sistema qurilmasi yaratilgan.
Boshqaruvchi signallar qiymatini o’lchab tekshiriladigan soha balandligini
aniqlaydi. Ignani namuna sirti bo’ylab harakatlantirib, bir atom o‘lchami qadar aniqlikda sirt tuzilishini aniqlash mumkin.
Tunnel tokini o’lchashga asoslangan ushbu mikroskop yordamida olinadigan tasvirlar sirt yaqinidagi elektronlarning fazaviy taqsimlanishi to’g’risida ma’lumotlar beradi. Yaqqol qilib aytganda, tunnel mikroskop namuna sirti yaqinidagi elektronlar taqsimotini “ko’radi”.
Atomiy - kuch mikroskop. Tunnel mikroskop kashf qilingach, butun dunyo olimlari bu asbob o’ziga xos noyob ekanligini tan oldilar. U kashf qilinguncha hech kim sirtni bunday katta aniqlikda, atomma-atom ko’ra olmagan edi. STM larni ham o’ziga xos kamchiliklari mavjud. Uning yordamida faqat elektr tokini yaxshi o’tkazuvchi materiallarni o’rganish mumkin. Shuning uchun STM yordamida dielektriklar o’rganilganda, ularning sirtini juda yupqa metall qatlam bilan qoplashga to’g’ri keldi, bu esa ba’zan noqulaydir.
1986-yilning oxirida STM ixtirochilaridan biri bo’lgan Binning yangi skanerlovchi mikroskopni taklif etdi. U tunnel tokni emas, balki modda atomlari orasidagi tortishish kuchlarini o’lchaydi. Yangi asbob atomiy - kuch mikroskop (AKM) deb nomlangan. Unda ignaning sirtga tortuvchi kuch o’zgarishlari aniqlanadi. Igna uncha katta bo’lmagan atomlar orasidagi kuchlar ta’sirida egiluvchi kantileverga o’rnatiladi. Bu kuchlar igna uchi bilan namuna sirti orasida vujudga keladi. Zond namuna sirtini, tom ma’noda “paypaslab” chiqadi.
Kantileverning eng kichik og’ishlari ham uning ichki sirtidan qaytib fotodiodga tushayotlgan lazer nuri yordamida aniqlanadi. Fotodiod toki qiymatiga qarab tekshirilayotgan obyektning sirt relyefi haqida fikr yuritish mumkin.
Bugungi kunda eng ko’p tarqalgan quyidagi atomiy - kuch mikroskoplarning (AKM) turli ko’rinishlarini ko’rib o’tamiz:
Magnetik - kuch mikroskop (MKM) da zond sifatida uchi magnitlangan igna ishlatiladi. Sirtning igna bilan ta’sirlashuvi natijasida sirtdagi mikromagnetik maydonlarni aniqlash va sirtning magnetik xaritasini tuzish mumkin.
Elektrik - kuch mikroskop (EKM) - unda igna uchi bilan namuna sirti kondensator sifatida qaraladi va sirt bo’ylab sig’imning o’zgarishi aniqlanadi.
Skanerlovchi issiqlik mikroskopi namuna sirti bo’ylab temperatura taqsimotini aniqlaydi. Uning ajratuvchanligi 50 nm gacha yetadi. Bundan kichik o’lchamlarda temperaturadek makroskopik kattalikning ma’nosi yo’qoladi.
Skanerlovchi friksion mikroskop sirtni tirnog’ida “tirnab” ishqalanish kuchlari xaritasini chizadi.
Magnitorezonans mikroskop sirtning zonddagi tez o’zgaruvchi magnetik maydonga ko’rsatgan reaksiyasiga qarab alohida elektronlar spinlari tasvirlarini hosil qiladi.
Atomiy-kuch akustik mikroskop qattiq va yumshoq namunalarning har bir nuqtasidagi Yung modulini juda katta aniqlikda o’lchash imkonini beradi.
AKM lar kamchiliklaridan biri, ular namuna ichki tuzilishini o’rgana olmaydi. Zond faqat sirt bo’ylab yurgani uchun ichkarini ko’ra olmaydi. Lekin, olimlar bu to’siqni ham yengib, uch o’chamli atomiy - zond tomografiya deb nomlanuvchi haqiqiy dizassembler yaratdilar. Ular namunaning ma’lum bir qismini skanerlab bo’lgach, undan bir atom qalinlikdagi qatlamni “yulib” tashlaydi, so’ng shu joyni yana skaner-laydi, bunda har bir yangi atom parametrlari yozib boriladi. Zamonaviy tomograflar sekundiga 20000 atom (soatiga 72 mln. atom) ni “yulib” olishlari mumkin.
Yaqin maydon skanerlovchi optik mikroskoplar. Yaqin maydon skanerlovchi optik mikroskoplar (SNOM) alohida e’tiborga sazovordir. Ishlash qonuniyatiga ko’ra ular tunnel mikroskoplarini eslatadi. Faqat ularda zond o’rniga juda ingichka optik toladan qilingan “shaffof igna” ishlatiladi. Tunnel tok o’rniga shaffof ignadan o’tayotgan lazer nuri xarakteristikalari o’zgarishlari aniqlanadi.
Qanday qilib obyekt skanerlanadi? Diametri ishlatilayotgan lazer nuri to’lqin uzunligidan ham ichikroq bo’lgan optik-tolali zond skanerlovchi namuna sirtiga yaqin olib kelinadi (bu masofa yorug’lik to’lqin uzunligidan kichik) va xuddi sirtni “sezgandek” bo’ladi. “Sezishning” ma’nosi: optika qonunlariga asosan ikki xil optik zichlikka ega bo’lgan sirtlar chegarasida yorug’lik nuri sinadi va qaytadi. Bu yerda ham yorug’lik nuri optik tola uchidan qaytadi. Bunda yorug’lik nuri toladan
uzoq masofalarga chiqib ketmaydi, chunki tola bilan sirt orasidagi masofa to’lqin
uzunligidan kichik. Shuning uchun yorug’lik nuri toladan biroz “to’kilib chiqadi” xolos.
Tolaning boshqa uchida qaytgan nurni qabullagich joylashtirilgan. Optik zond namunani tunnel mikroskop ignasi singari skanerlaydi. Agar tekshirilayotgan sirt bilan optik zond uchi orasidagi masofa o’zgarsa, qaytgan nur xarakteristikasi (amplituda va fazasi) ham o’zgaradi. Bu o’zgarishlar qabullagich yordamida qabul qilinib, sirtning relyefini tuzishda foydalaniladi.
Atomiy - kuch mikroskopiya shunchalik samarali bo’ldiki, uning asosida faqat namuna sirti relyefni emas, balki boshqa ko’rsatkichlarini ham aniqlasa bo’ladi.
|
| |