Лекция №9.
Тақырыбы: Наноматериалдарды зерттеудің негізгі әдістері.
Жоспар:
Электрондық сәулеөткізгіш микроскопия.
Растрлік (сканерлейтін) электрондық микроскопия..
Наноматериалдарды зерттеу үшін жай кристалдық материалдарды зерттеуге қолданылатын әдістерді қолдануға болады.Бірақ,наноматериалдарда рұқсат етілген әдістердің мүмкіншіліктеріне жоғары талап қойылатын,әсіресе өлшемдері 100-200 нм –ден төмен үлгілердің беткі бөліктерін зерттеуге мүмкіндік беретін ерекше специфика бар.Осылайша,құрылымдық және химиялық анализдер әдістерінің тізбегін ерекшелеп көрсетуге болады және олардың қолданылуы наноматериалдардың спецификасын ескеруге мүмкіндік береді.Төменде осындай әдістердің негізгілері келтірілген:
Электрондық микроскопия.Жарықтық микроскоптармен салыстырғанда толқын ұзындығы аз электрондық сәулелік микроскопты қолдану рұқсат етілетін мүмкіншілікті ұлғайтуға мүмкіндік береді.
Қазіргі уақытта электрондық микроскоптың бірнеше түрі қолданылады: сәулеөткізгіш,растрлі (сканерлеуші), эмиссиялық және шағылдырғыш. Наноматериалдарды зерттеу кезінде,сәулеөткізгіш және растрлі электрондық микроскопия көп қолданылатын әдістер екені расталды.
|
2
|
|
Лекция №10.
Тақырыбы: Сканерлейтін зондтық микроскопия.
Жоспар:
Сканерлейтін туннельдік микроскопия.
СТМ жұмыс істеу принципі.
«УМКА» СТМ-ы
Сәуле түсіретін және растрлық электрондық микроскоптар микро және нанометрлік өлшемдегі нысандарды зерттеуге мүмкіндік береді. Электрондық микроскоп әдістерінің дамуы қазіргі күнде де жалғасын табуда. Бірақ, бұл әдістің техникалық сипаттағы қиындықтары және іргелі шектеулері наноматериалдардың құрылымына одан да тереңірек үңілуге мүмкіндік беретін жаңа әдістерді іздеуге итермеледі.
Бұл жаңа әдіс сканерлеуші зондық микроскоп (СЗМ) болып табылады, бұл әдіс атомдық-күштік және туннелдік болып бөлінеді. Олардың құрылымындағы ортақ тетік ол - бірнеше атомдық радиусты құрайтын, өте өткір жүзді ине түріндегі зонд. Атомдық-күштік микроскопта сканерленетін аймақтың әрбір нүктесіндегі зонд пен зерттелетін беттің арасындағы күш өлшенеді. Ал туннелдік микроскопта үлгінің сканерленетін аймағының әрбір нүктесіндегі зонд пен өткізгіш бет арасындағы туннелдік ток өлшенеді. Сол себептен де туннелдік микроскопта тек қана өткізгіш материалдар – металлдар немесе жартылай өткізгіштер қолданылады.
Ең алғашқы сканерлеуші туннелдік микроскопты 1981 жылы Герд Бинник пен Хайнрик Рорер ашты, кейінірек 1986 жылы осы жаңалықтары үшін оларға Нобель сыйлығы берілді.
Сканерлеуші туннелдік микроскоптың жұмыс істеу принципі туннелдік токты өлшеуге негізделген. Электр тогы әртүрлі орталарда пайда болады және әртүрлі табиғатқа ие. Мысалы, электролиттегі иондар ағыны, үдеткіштегі зарядталған бөлшектер ағыны, сымдардағы электр тогы. Туннелдік ток зонд пен зерттелетін үлгі арасына, егер электрондарды үлгіден жұлып алуға қажетті кернеуден аз кернеу берген жағдайда пайда болады. Кванттық механика заңына сәйкес, электронның беттен шығу ықтималдылығы бар. Бұл жағдайдағы туннелдік токтың ерекшелігі – үлгі беті мен зондтың арасындағы арақашықтықтың экспоненциалды тәуелділігі.
Микроскоптың техникалық жұмысы келесі түрде жүреді. Ине ұшы мен үлгі арасына шамасы 1 В тең жұмыс кернеуі беріледі, инені үлгіге шамамен 0,5-1,0 нм арақашықтыққа жақындату барысында электрондар саңылау арқылы үлгіден инеге қарай «туннелдене» бастайды (1 сурет). Ине беттің үстімен қозғалып, үлгіні сканерлейді. Әрбір нүктедегі ток шамасы туралы алынған мағлұмат бойынша беттің рельефі жасалынады [9]. Жоғарыда айтқанымыздай ток ағыны болу үшін, үлгі де, ине де өткізгіш немесе жартылай өткізгіш болуы керек. Диэлектриктердің кескінін СТМ көмегімен алуға болмайды.
1 сурет. Сканерлеуші туннелдік микроскоптың жұмыс істеу принципінің сұлбасы: 1) зонд; 2) пьезоэлектрлік қозғалтқыш; 3) туннелдік токтың күшейткіші; 4) кері байланыс модулі; 5) үлгі; 6) кернеу көзі.
|
2
|
|
|
Достарыңызбен бөлісу: |
