掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope,簡稱STM）自問世以來,就被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域。但現(xiàn)有的STM存在局限性,它本身的分辨率極高,以至于任何微小的干擾（如聲音、振動(dòng)、熱漂移、電漲落等）都會(huì)對(duì)其成像造成巨大的影響,所以幾乎所有的STM都需要工作在隔音、隔震、熱穩(wěn)定這樣的高靜態(tài)環(huán)境。但是高靜態(tài)的工作環(huán)境和復(fù)雜的操作卻限制了其更為廣泛的應(yīng)用空間,因此高靜態(tài)環(huán)境和更為廣泛的應(yīng)用空間是STM的一對(duì)矛盾體,對(duì)高靜態(tài)環(huán)境的突破也是對(duì)STM應(yīng)用領(lǐng)域的突破。本文研制的高剛性STM能夠突破高靜態(tài)環(huán)境的限制,在惡劣環(huán)境下得到原子分辨率圖像。這款STM系統(tǒng)分為鏡體、電路和控制系統(tǒng)三個(gè)部分,也是本文的主要工作內(nèi)容:（1）自主設(shè)計(jì)和制作的高剛性掃描隧道顯微鏡鏡體。通過大量的分析和對(duì)比,我們?cè)O(shè)計(jì)的鏡體采用大推力的壓電馬達(dá)和獨(dú)立的微型掃描頭構(gòu)成,這種結(jié)構(gòu)正是STM能夠克服非高靜態(tài)環(huán)境的影響實(shí)現(xiàn)原子級(jí)分辨率圖像關(guān)鍵所在。它具備結(jié)構(gòu)緊湊體積小,推力大精度高等優(yōu)點(diǎn),理論上足以應(yīng)用在強(qiáng)磁場、大噪聲、溶液等各種非高靜態(tài)環(huán)境中。在對(duì)鏡體進(jìn)行測試后,得到了石墨樣品在大氣環(huán)境中的原子圖像,證... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

利用氙原子排列成的“IBM”字樣現(xiàn)如今STM的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以人們把方向瞄準(zhǔn)在不同的惡劣環(huán)境中應(yīng)用

圖 3.1 鏡體整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，可以看出，鏡體中掃描裝置結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是降低了馬達(dá)對(duì)掃描裝置的影，在使用時(shí)也方便拆卸和更換，馬達(dá)和掃描頭獨(dú)立的關(guān)鍵所在。STM 在實(shí)際工作會(huì)揮發(fā)，使得鏡體上形成一層水汽，而此在使得它們之間的絕緣材料失去作用，產(chǎn)電流的干擾，我們?cè)诮M裝鏡體時(shí)把鏡體的起來，探針針尖也需要采用絕緣包封。

圖 3.1 鏡體整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3.2 為鏡體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，可以看出，鏡體中掃描裝置和馬達(dá)裝置是相對(duì)個(gè)部分，這種獨(dú)立結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是降低了馬達(dá)對(duì)掃描裝置的影響，提高了成像質(zhì)出于穩(wěn)定性的考慮，在使用時(shí)也方便拆卸和更換，馬達(dá)和掃描管之間還有一個(gè)相連，這是使得掃描頭獨(dú)立的關(guān)鍵所在。STM 在實(shí)際工作中還會(huì)遇到漏電流例如樣品為溶液時(shí)會(huì)揮發(fā)，使得鏡體上形成一層水汽，而此時(shí)的掃描管和馬達(dá)壓信號(hào)，水汽的存在使得它們之間的絕緣材料失去作用，產(chǎn)生漏電流，干擾正過程。為了屏蔽漏電流的干擾，我們?cè)诮M裝鏡體時(shí)把鏡體的核心部分，包括慣達(dá)和掃描頭都密封起來，探針針尖也需要采用絕緣包封。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3426259