مقدمة عن المجهر الإلكتروني النفقي الماسح
المجهر الإلكتروني النفقي الماسح (STM) هو نوع من الأدوات التي تستخدم تأثير النفق في نظرية الكم لاستكشاف بنية سطح المادة، وذلك باستخدام تأثير النفق الكمي للإلكترونات بين الذرات لتحويل ترتيب الذرات على سطح المادة. في معلومات الصورة.
مقدمة
يعد المجهر الإلكتروني النافذ مفيدًا في مراقبة البنية العامة للمادة، ولكن تحليل البنية السطحية يكون أكثر صعوبة. وذلك لأن المجهر الإلكتروني النافذ يتكون من كهرباء عالية الطاقة تمر عبر العينة للحصول على معلومات، مما يعكس المعلومات الداخلية لمادة العينة. على الرغم من أن المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) يمكن أن يكشف عن ظروف سطحية معينة، فإن ما يسمى "السطح" الذي يتم تحليله يكون دائمًا على عمق معين لأن الإلكترونات الساقطة تمتلك دائمًا قدرًا معينًا من الطاقة وتخترق الجزء الداخلي من العينة، ومعدل التضفير كما أنها محدودة للغاية. يمكن استخدام المجهر الإلكتروني للانبعاث الميداني (FEM) والمجهر الأيوني الميداني (FIM) بشكل جيد في الدراسات السطحية، ولكن يجب إعداد العينات خصيصًا ولا يمكن وضعها إلا على طرف إبرة دقيقة جدًا، ويجب فحص العينات. قادرة على تحمل المجال الكهربائي العالي، مما يحد من نطاق تطبيقها.
يعمل المجهر الإلكتروني النفقي (STM) على مبدأ مختلف تمامًا. ولا تحصل على معلومات حول مادة العينة من خلال تأثير شعاع الإلكترون على العينة (مثل المجاهر الإلكترونية النافذة والمسحية)، كما أنها لا تدرس مادة العينة عن طريق تصويرها من خلال تكوين تيار منبعث (مثل انبعاث المجال الإلكتروني (المجاهر) عن طريق مجال كهربائي عالي يعطي الإلكترونات الموجودة في العينة طاقة أكبر من عمل الانفصال، ولكن عن طريق سبر تيار نفقي على سطح العينة يمكن استخدامه لتصوير السطح. ويتم ذلك عن طريق الكشف عن تيار النفق على سطح العينة للصورة، وذلك لدراسة سطح العينة.
مبدأ
المجهر النفقي الماسح هو نوع جديد من المجاهر التي يمكنها تمييز الشكل السطحي للمادة الصلبة عن طريق الكشف عن التيارات النفقية للإلكترونات في الذرات الموجودة على سطح المادة الصلبة وفقًا لمبدأ تأثير النفق في ميكانيكا الكم.
بسبب تأثير النفق للإلكترونات، لا تنحصر الإلكترونات الموجودة في المعدن تمامًا داخل حدود السطح، أي أن كثافة الإلكترونات لا تنخفض فجأة إلى الصفر عند حدود السطح، ولكنها تضمحل بشكل كبير خارج السطح؛ يبلغ طول الاضمحلال حوالي 1 نانومتر، وهو مقياس هروب الإلكترون من حاجز الجهد السطحي. إذا كان معدنان قريبان من بعضهما البعض، فقد تتداخل سحبهما الإلكترونية؛ إذا تم تطبيق جهد صغير بين المعدنين، فيمكن ملاحظة تيار (يسمى تيار النفق) بينهما.
