顕微鏡の撮像原理図

顕微鏡の撮像原理図

顕微鏡イメージング原理図

接眼レンズの機能は虫眼鏡と同等であることは知っていますが、虫眼鏡は対象物の同じ側に像を作成し、顕微鏡の対物レンズは対象物を拡大して、顕微鏡内にあるはずの像を生成します。チューブ。 接眼レンズの原理が虫眼鏡の原理と同じである場合、その像は人間の目とは反対の方向（物体の同じ側）に拡大されるべきではありません。 では、二次倍率の画像はどうやって見るのでしょうか？ 顕微鏡の結像原理を図に示します。 対物レンズの焦点距離は短く、接眼レンズの焦点距離は長くなります。 物体は対物レンズを通過し、接眼レンズの焦点内（鏡筒内）に位置する倒立実像A「B」を形成します。 接眼レンズの物体とみなすこともでき、接眼レンズを通過すると正立した虚像になります。物体像が同じ側にあるのは虫眼鏡と同じです。

STMの動作原理

STM は量子トンネル効果を利用して機能します。 金属針の先端を一方の電極として、測定した固体試料をもう一方の電極として使用すると、それらの間の距離が約1nmになるとトンネル効果が発生し、電子は一方の電極からもう一方の電極まで空間ポテンシャル障壁を通過します。電流を形成するための電極。 Ub: バイアス電圧。 k: 一定、ほぼ 1、Φ 1/2: 平均仕事関数、S: 距離。

上式から、トンネル電流は針先サンプル間の間隔 S と負の指数関数的な関係があることがわかります。 間隔の変化に非常に敏感です。 したがって、針の先端が試験サンプルの表面上で平面走査を実行すると、表面に原子スケールの変動しかない場合でも、トンネル電流に非常に重大な、さらには一桁近くの変化が引き起こされます。 このようにして、次の図の右側に示すように、電流の変化を測定することで表面の原子スケールの変動を反映できます。 これが STM の基本的な動作原理であり、定高モード (針先の高さを一定に保つ) と呼ばれます。

STM には、図の左側に示すように、定電流モードと呼ばれる別の動作モードがあります。 この時点で、ニードルスキャンプロセス中、トンネル電流は電子フィードバックループを通じて一定に維持されます。 一定の電流を維持するために、試料表面の変動に合わせて針先が上下に動き、針先の上下運動の軌跡を記録し、試料表面の形状を把握します。

定電流モードは STM で一般的に使用される作業モードですが、定高モードは表面変動が小さいサンプルのイメージングにのみ適しています。 針先が試料表面に非常に近いため、試料表面の変動が大きい場合、定高モードでスキャンすると針先が試料表面に衝突しやすく、針先と試料の間が損傷する可能性があります。表面。