Taramalı Mikroskopların Fiziği
Taramalı Mikroskopların Fiziği
Çoğu bilimsel disiplinin nesneleri nispeten küçük bir uzunluk ölçeğini kapsar. Fizikçiler, Planck uzunluğundan (10-33 m) evrenin çapına (1026 m veya 1010 ışıkyılı) kadar uzanan konularının genişletilmesinden oldukça keyif alırken, diğer bilimler daha mütevazı aralıklarla yetinmek zorundadır. . Kimya (10−10 m ila 10−3 m, makromoleküllerin boyutu), biyoloji (10−10 m ila 102 m, en büyük organizmaların boyutu) ve jeoloji (10−10 m ila 107 m, bir gezegen) hepsi bu aralığın yalnızca küçük bir bölümünü kaplar. Bu karşılaştırmaya dayanarak, fizikçiler bazen kendilerininkinin en evrensel bilim olduğunu ima ederler.
Daha yakından incelendiğinde, bu iddia başlangıçtaki çekiciliğinin bir kısmını kaybeder, çünkü galaktik ölçekte olduğu kadar nükleer ölçekteki olaylar da genellikle insan koşulları üzerinde fazla bir etkiye sahip değildir. Günlük bağlamda önemli olan gerçek fiziksel araştırma ölçeği kabaca 10−12 ila 107 m aralığını kapsar.
Bu aralık, bu arada, malzeme biliminin aralığıdır. Bugün, yirmi birinci yüzyılın başında, fizik, kimya ve biyoloji gibi temel doğa bilimleri, atomların en temel seviyesindeki süreçleri anlamayı amaçlayan tek bir disiplin altında yavaş yavaş birleşiyor.
Bu, kaba kuvvet kullanmak yerine doğanın zarif ve incelikli yöntemlerini taklit etmeye çalışan mevcut teknolojideki bir eğilimi yansıtıyor. Bu nedenle fizik, bugün teorik açıklamalarının kesinliği ve doğruluğu konusunda benzeri görülmemiş bir meydan okumayla karşı karşıyadır.
Malzeme bilimi, atom ve moleküllerden oluşan sistemlerdeki yapı, özellikler ve etkileşimlerle ilgilenir. Prensip olarak, bir sistemin boyutunun bir sınırı yoktur. Bu sınır genellikle, atomik ölçekte küçük değişikliklerin tanımlanması gereken gerekli kesinlik ile tanımlanır.
Örneğin, mühendisler tarafından onlarca yıldır kullanılan sonlu eleman yöntemleri, binaların, gemilerin veya uçakların yapımında kullanılan büyük malzeme yığınlarının özelliklerini tahmin eder. Yalnızca birkaç düzine atomu kapsayan ayrıntılı son teknoloji hesaplamalar, kesinlik aralığının diğer ucundadır ve tek atomlar arasındaki çok küçük etkileşimlerle ilgilenir.
Ancak şaşırtıcı bir şekilde, bu yöntemler, örneğin dünyanın çekirdeğinin özelliklerini tahmin edebiliyor: gerçekten de büyük bir malzeme yığını. Bu neden işe yarıyor, sorulabilir? Cevap, eğer herhangi bir tek cevap verilebiliyorsa, elektronların her yerde bulunmasıdır. Elektronlar, molekülleri ve kristalleri bir arada tutan yapıştırıcıdır.
Katılardaki yoğunlukları kabaca sabittir (yaklaşık her 4 ̊A3’te bir elektron), yük (−e) ve spin ( /2) yoluyla çevreleriyle etkileşime girerler. Bu nedenle malzeme bilimindeki temel etkileşimler, elektrik ve manyetik alanlar aracılığıyla gerçekleşen etkileşimlerdir.
Bunun teorik açıklamalar üzerinde derin bir etkisi vardır, çünkü malzeme özelliklerini tanımlamak için bilinmesi gereken tek şey çekirdeklerin konumu ve elektronların yük ve hız dağılımıdır. Mevcut teorik modellerin basitliğinin çoğu bu gerçekten kaynaklanmaktadır.
Fizikte ilerleme, deneysel ve teorik yöntemler arasındaki karmaşık dengeye bağlıdır. Geçen yüzyılın 1920’lerinde ve 1930’larında ilerleme, kuantum mekaniğinin yükselişi ve atomik araştırmalarda yarattığı ilgiden kaynaklanıyordu. 1950’lerde ve 1960’larda katı hal teknolojisinin gelişimi, malzeme özelliklerine yönelik kapsamlı araştırmaları hızlandırdı.
Son olarak, 1980’lerde ve 1990’larda, bilgisayar teknolojisinin ve kesin teorik modellerin nihai mevcudiyeti, kişinin ince malzeme değişiklikleri, kimyasal reaksiyonlar ve hatta biyolojik süreçler üzerine kafa yormasına izin verdi. Taramalı prob mikroskobu (SPM) bu dönemde icat edildi ve mükemmelleştirildi.
Fizik, kimya ve biyoloji arasındaki yakın bağları diğer tüm enstrümanlardan daha fazla yansıtır. Dünyadaki üç disiplinin de laboratuvarlarında bulunabilen tek enstrümandır. Çalışmasının teorik açıklaması bu monografın konusudur.
Ancak, esas olarak teorik bir açıklamada bile, diğer yöntemler bağlamında deneysel erdemlerini ve eksikliklerini göz önünde bulundurmak yararlıdır. Ayrıca ve hatta öncelikle, fiziksel ilkeleri ve süreçleri oldukça basit bir düzeyde anlamak önemlidir.
taramalı elektron mikroskobu (sem)
Taramalı elektron Mikroskobu
TARAMALI Elektron Mikroskobu Fiyat
Taramalı elektron mikroskobu Nedir
Konfokal mikroskop Nedir
Elektron mikroskobu Çalışma prensibi
Floresan mikroskobu Nedir
TARAMALI elektron mikroskobu özellikleri
Deneysel Yöntemler
Malzeme bilimindeki deneysel yöntemlerin zenginliği, uygulamalarının ayrıntılarında yatmaktadır, çünkü temel olarak, malzeme özelliklerini araştırmak için tüm standart yöntemler yalnızca beş temel fiziksel olguyu kullanır:
• Adsorpsiyon: Bir prob parçacığı, bir malzeme tarafından adsorbe edilir; adsorpsiyon, karakteristik bir yoğunluk eksikliği veya ikincil emisyonlar aracılığıyla tespit edilir.
• Emisyon: Bir malzemeden yayılan parçacıkların mekansal dağılımı, malzemenin yapısal özellikleri hakkında bilgi edinmek için kullanılır.
• Aktarım: Parçacıklar bir malzeme aracılığıyla iletilir; toplanan parçacıkların mekansal dağılımı, yapısal özelliklerinin analizine izin verir.
• Kırınım: Parçacıkların dalga özellikleri, iyon çekirdekleri gibi kırınım yapan yapıların uzaysal dağılımı hakkında bilgi elde etmek için kullanılır.
• Saçılma: Malzeme tarafından bir prob parçacığı saçılır; bu, saçıcıların uzamsal dağılımının bir analizine izin verir.
Parçacıklar iyonlar (H+, He+) [1, 2], nötronlar [3, 4], elektronlar [5] veya fotonlar olabilir. Yüzey biliminde en yaygın olan yirmi ila otuz deneysel yöntemin üçte ikisinden fazlası elektronlara ve fotonlara dayalıdır.
Örneğin iyonlara karşı deneysel tercihin iki nedeni vardır: (i) İyonların aksine, önemli bir etki olmaksızın ve dolayısıyla az ya da çok tahribatsız bir şekilde bir malzeme ile etkileşime girerler. (ii) Dalga özellikleri geniş bir enerji aralığında ayarlanabilir.
Fotonlar için bu aralık, kızılötesinden (enerji meV) x-ışınlarına (enerji keV) kadar tüm dalga boylarını kapsar. Bir uçta, bu aralık çekirdek seviyesindeki elektronların ölçeğini araştırmak için yeterlidir, diğer uçta ise kimyasal bağların karakteristiği olan fonon uyarılmalarıdır. Elektronlar için aralık eV ile yüzlerce keV arasındadır.
Küçük dalga boyları, onları x-ışını yöntemlerinin çok üzerinde bir çözünürlükle ince filmlerin iletim görüntülerini tek bir rejimde iletmek için uygun hale getirir. Bu, transmisyon elektron mikroskoplarının prensibidir. Diğer rejimde dalga boyları, kristal kafes parametrelerinin uzunluk ölçeğiyle karşılaştırılabilir; bu durumda kırınım görüntüleri yapısal özelliklerin kesin olarak belirlenmesine izin verir.
Bu, 1980’lere kadar yapısal yüzey analizinin fiili standardı olan düşük enerjili elektron kırınımı (LEED) yöntemlerinin çalışma şeklidir. Deneysel yöntemlere bir giriş, bir dizi mükemmel ders kitabında verilmektedir.
Elektron Mikroskobu çalışma prensibi Floresan mikroskobu Nedir Konfokal mikroskop Nedir TARAMALI Elektron Mikroskobu TARAMALI elektron mikroskobu fiyat TARAMALI elektron mikroskobu özellikleri taramalı elektron mikroskobu (sem) Taramalı elektron Mikroskobu Nedir