Transmisní elektronový mikroskop

Komentáře

Transkript

Transmisní elektronový mikroskop
elektronový mikroskop
omezení optických mikroskopů
…. světlo: λ ≈ 0.5 μm
poč. 30. let: elektronový mikroskop
(horsi rozliseni nez opticke)
vidět více!
elektron také vlna
velká en. → malá λ → vidíme ≈ Å
dopadající e
SEM
transmisní elektronový mikroskop
interakční objem
TEM
(ne)pružnĕ rozptýlené e
prošlé e
Transmisní elektronový mikroskop (TEM)
•Vysoké energie elektronů ~200 – 400 keV
•Sub-nanometrové rozlišení
•Nutnost přípravy tenkých vzorků ~10 nm
•Vysoká pořizovací cena (~10 mil. Kč)
Moderní mikroskopy
elektronová dělo 300 keV
První československý TEM (1950)
nanotubes
TEM v materiálovém výzkumu
– studium defektů a rozhraní
mezi materiály
Atomové rozlišení
řádkovací elektronový mikroskop
(SEM .. scanning electron microscope)
• mladší bratr TEM
• nižší enerige 20-40 keV
• menší rozlišení (1 nm),
• odpadá nutnost přípravy tenkých vzorků
• široké využití v materiálovém výzkumu i
biologii
řádkovací elektronový mikroskop, učebna fyzikálního praktika
dopadající e
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)
Intenzita
Charakteristické rtg → složení vzorku
Energie (keV)
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
http://www.tescan.com/en/gallery
Scanning Probe Microscopes (SPM). Využití atomových hrotů.
Základ všech technik:
a) ostrý hrot – poloměr od 1-20 nm, ideálně 1 atom na konci hrotu
b) piezoscanner –
využití piezoelektrického jevu:
napětí na piezoel. materiálu
mřížová konstanta
(měním délku)
Binnig, Rohrer (1986 N.c.)
Gerd Binnig
* 1947
Heinrich Rohrer
* 1933
STM (scanning tunneling microscope)
měřím proud
(kvantový tunelový jev)
U
I ~ e-d
vakuum
1965-71 Russell D. Young
(Topografiner)
PC
I
+
-
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)
Mikroskopie atomárních sil
Síly působící na AFM hrot
Lennard Jonesův potenciál
Kontaktní AFM proměnné prohnutí ramena
konstantní prohnutí ramena
Tapping mode
(nejčastěji používaná nekontaktní metoda)
rezonanční frekvence ramena - v závisloti na charakteru sil se mění frekvence –
feedback udrzuje frekvenci konstantni.
Vetsi trvanlivost hrotu, mensi poskozeni vzorku.
měřítko:
10-10
10-2m
10-6 x 108 102 m
104 m
10-4
x 104
přesná detekce prohnutí
-
laser + detektor
pružná ramena
f=
1 k
2π m
ostré hroty
~ 50nm - nm
vysoké rozlišení detekce pozice hrotu
-piezoel. materiály
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
rozdílné sondy → různé pohledy na tentýž objekt !!
Wang et al., Nature 439, 303-306 (2006)
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

Podobné dokumenty

Obnovitelný zdroj energie

Obnovitelný zdroj energie výkupními cena energie. V České republice je elektřina z obnovitelných zdrojů podporována garantovanými výhodnými výkupními cenami nebo formou tzv. zelených bonusů. Z těchto dvou variant může každý...

Více

Nanofyzika

Nanofyzika STM – řádkovací tunelový mikroskop • 1981 – Gerd Binnig, Heinrich Rohr (Nobelova cena), funguje pouze pro vodivé materiály • hrot (např. wolfram) se přiblíží na vzdálenost 0.4 nm – 0.7 nm, rovnová...

Více

zde - Technický týdeník

zde - Technický týdeník vznikl coby konsorciální projekt 6 partnerů v  Brně: Masarykovy university, VUT, Men­ delovy university, Veterinární a farmaceutic­ ké univerzity, Ústavu fyziky materiálů AV ČR a Výzkumného ústavu ...

Více

EXKURZE DO NANOSVĚTA aneb Výlet za EM a SPM

EXKURZE DO NANOSVĚTA aneb Výlet za EM a SPM přírodovědných předmětů na SŠ“ vypracované na Katedře učitelství a didaktiky chemie na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze pod vedením RNDr. Petra Šmejkala, Ph.D.

Více

zde

zde v porovnání s vlnovou délkou světla či elektronu, a je zpravidla pozorován „najednou“, v jednom časovém okamžiku. Tato metoda však má své nevýhody, spočívající především v nízkém rozlišení. Volným ...

Více

frenic-aqua

frenic-aqua • Emise C2 podporováno (0.75 až 90 kW) / C3 podporováno (110 kW až 710 kW) • Odolnost prostředí 2 podporováno (0.75 kW až 710 kW)

Více

TEST - Studiumchemie.cz

TEST - Studiumchemie.cz 6. Roku 1990 byl proveden pokus, ve kterém se pomocí STM poprvé podařilo přesně manipulovat jednotlivými atomy a napsat jimi slavný nápis: a) IBM b) STM c) ATOM d) AMD 7. Mikroskopy STM umožňují zo...

Více

intercome systém

intercome systém Sena 20S je špičkový Bluetooth komunikační systém pro motorky a obecně motosport. Hlavní jednotka má tenkou a aerodynamickou konstrukci a všestranný otočný ovladač maximálně zjednodušuje jezdci ovl...

Více

IFLA `97 - WebArchiv

IFLA `97 - WebArchiv Přesto, že se jednalo o workshop, shodli se zejména jeho účastníci z řad nečlenů projektu, že ačkoli byl dán větší prostor diskusi, svou formou se tato akce blížila spíše konferenci. Přednášky prob...

Více