Yerel prob cihazlarının geliştirilmesinde karşılaştıkları ana engel, günlük bir ortamda yüzeylerin titreşimiydi. Genellikle, bu titreşim, farklı zaman ölçekleri nedeniyle standart deneysel yöntemleri etkilemez. Yüzeyler, çevreleriyle mekanik bağlantı nedeniyle de salınır.

Katılardaki elektron süreçleri için zaman ölçeğiyle (zaman ölçeği tipik olarak 10−14 ila 10−15 s) veya hatta önemli ölçüde daha yavaş olan fonon işlemleriyle (zaman ölçeği 10−12 s) karşılaştırıldığında, bunlar gerçekten çok yavaştır (zaman ölçeği 10−1 ila 10−15 s). 10−2 sn). Bununla birlikte, yerel problar yaklaşık 1 ms’de (bir tarama çizgisi için tipik süre) 100 ila 1000 ̊A’lik bir yüzeyi de tarar.

Bu koşullar altında, yüzey salınımlarından kaynaklanan birkaç nm’lik genlikler, eğer yerel sondanın ucu yüzeyden bir nm’den daha azsa, prensip olarak taramaları imkansız hale getirir. Sonuç olarak ilk başarılı tünel açma deneyleri, metal-vakum-metal yerine metal-oksit-metal birleşiminde de gerçekleştirildi.

1973’teki dersinde açıkladığı gibi, “Bir tünel açma akımını ölçebilmek için iki metal arasındaki mesafe 100 ̊A’den fazla olmamalıdır ve oyunun başında iki metal arasında hava veya vakum kullanmamaya karar verdik çünkü Titreşim ile ilgili problemler vardır.”

STM ve SFM gibi tarama problarının deneysel kurulumu, esas olarak istenen termal ve kimyasal ortam tarafından belirlenir. Yüzey rekonstrüksiyonları, yüzey büyümesi, yüzey dinamikleri ve yüzey kimyası araştırmaları gibi yüzey bilimindeki geleneksel uygulamalar için alet, yumuşak bir sönümleme sisteminde ve 10−9 torr’dan daha düşük ultra yüksek vakumlu (UHV) odalarda askıya alınır.

UHV odası ve analitik cihazların kendileri, ya özel olarak sönümlenmiş beton blokların üzerine monte edilmiş ya da elastik bobinlerle laboratuvar tavanından sarkıtılmış bir rafa da monte edilmiştir.

Bu ayrıntılı şemanın amacı, ortamdaki tüm titreşimleri ortadan kaldırmaktır; bu, 1 ̊A’den daha düşük bir SPM ucunun periyodik hareketini arka plan gürültüsü nedeniyle görünmez hale getirecektir. Çoğunlukla ev yapımı olan günümüzün en iyi enstrümanları, 1 pm’den veya atomik çapın iki yüzde birinden daha iyi bir dikey çözünürlüğe de sahiptir.

Biyolojik uygulamalar için, örneğin DNA ve tek hücrelerin araştırılması ve ayrıca elektrokimyasal amaçlar için, SPM sıvı koşullar altında çalışır. Deneysel bir bakış açısından, bu koşullar, belirli bir yüzey yapısında elde edilebilir bilgileri ve uzamsal çözünürlüğü büyük ölçüde sınırlar. Bununla birlikte, gerçekçi bir ortama doğru önemli bir adımdır.

Biyolojik uygulamalarda sıvı, tüm canlı organizmaların ortamıdır ve bu nedenle bir anlamda vazgeçilmezdir. Bununla birlikte, teorik olarak bu durum yeterince araştırılmamıştır. Bu nedenle dikkate almayacağız, ancak aşağıda STM veya SFM’nin UHV’de çalıştığını varsayacağız.

CNC prob fiyatları
Prob nedir
Prob Fiyatları
Prob nedir tip
Prob çeşitleri nelerdir
Prob nedir elektrik
Multimetre Prob Seti
Ultrason prob Çeşitleri

Bir STM için tek deneysel sınırlama, iletken yüzeylerin gerekliliğidir. Bu nedenle, STM analizi için izolatör arayüzleri, metal bir taban üzerinde birkaç tek tabakaya büyütülür. Tünelleme akımının hala algılanabilir olması koşuluyla, yalıtkan, iletken kristal arayüzlerle aynı şekilde taranabilir. Bir SFM genellikle bu sınırlamalardan muaftır ve herhangi bir yüzeyi incelemek için kullanılabilir.

Bununla birlikte, atomik çözünürlüğe ulaşmak için, yüzeylerin yeterince pürüzsüz olması ve örneğin şarj nedeniyle uzun menzilli uç yüzey kuvvetlerinin olmaması çok önemli görünmektedir. Son yıllarda, hem STM hem de SFM çalışmalarındaki vurgu, yüzey topografyası ve yüzey rekonstrüksiyon araştırmalarından yüzey kimyası ve yüzey dinamiğine kademeli olarak da kaymaktadır.

Yarı iletkenler üzerindeki çoğu STM deneyi, oda sıcaklığında yapılırken, metaller üzerindeki yüksek çözünürlüklü taramalar, 4–16 K gibi düşük sıcaklıktaki bir ortamda birkaç istisna dışında, kullanılır. Düşük sıcaklıkta SFM hala daha az yaygın bir uygulamadır. Bununla birlikte, birkaç ev yapımı cihaz, oda sıcaklığındaki cihazlara göre çözünürlükte büyük gelişme göstermiştir ve piyasada ticari düşük sıcaklıklı SFM’ler bulunmaktadır.

Bu durumda numune ve tüm SPM sistemi sıvı helyum ile soğutulur. Bu sıcaklık aralığındaki termal hareket büyük ölçüde azaltılır ve yakın paketlenmiş atomik yapıların yüksek çözünürlüklü görüntüleri daha sonra çok daha rutin bir şekilde elde edilebilir. Bir STM’nin kurulumunu da gösterir. Çoğu durumda STM, bir UHV odasının içine yerleştirilmiştir. Ana bileşenleri, üzerine incelenen yüzeyin monte edildiği bir numune tutucudur.

Bir yüzey üzerinde çok küçük kuvvetlerin ve kuvvet değişimlerinin ölçülmesi konsol ve uca daha fazla önem verir. Çoğu gözlem, çeşitli optik yöntemler kullanılarak uç-yüzey etkileşiminin neden olduğu normal ve burulma konsol sapmalarının izlenmesiyle de yapılır.

İlk SFM tasarımlarında uç, ya van der Waals kuvveti ya da konsolun dış elastik kuvveti tarafından bir yüzeye bastırıldı ve görüntüleme, sözde temas modunda gerçekleştirildi. Nanotriboloji ve adezyon fiziğine ilişkin ilginç bilgiler sağlamasına rağmen, bu tekniğin atomik çözünürlükte görüntüleme için güvenilmez olduğu ortaya çıktı. Temas halinde, uç ve yüzey, tarama sırasında sürekli olarak malzeme alışverişinde bulunuyor ve etkileşimlerin doğasını da değiştiriyordu.

“Sert” temastan kaçınma girişimleri, ucun büyük uç yüzey mesafelerinde bile temasa atlama eğilimiyle engellendi; genel olarak çekici van der Waals kuvveti, belirli bir mesafe içinde konsolun sertliğini de aşar.

Bununla birlikte, nispeten yakın zamanda, dinamik kuvvet mikroskobu (DFM) kullanılarak atomik ölçekte kuvvet değişimlerinin ölçülmesinde çok daha iyi hassasiyet elde edilebileceği gösterilmiştir. Bu durumda konsol, yüzeyin üzerinde belirli bir frekansta titreşerek temasa atlama ve uç çarpma sorunlarını büyük ölçüde de azaltır (ancak ortadan kaldırmaz).

İki koşul karşılanırsa kararlı çalışma artık mümkündür. z uç-yüzey mesafesi, φ uç-yüzey etkileşim potansiyeli, k konsolun yay sabiti ve A0 salınımların genliğidir. Bu durumda ucun yüzeyle doğrudan sert temas halinde olmadığı düşünüldüğünden, bu tekniğe genellikle temassız SFM de denir.

The post Yerel Prob Cihazları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).