非高静态环境中扫描隧道显微镜的设计与研究

发布时间：2021-10-09 11:15

　　扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope,简称STM）自问世以来,就被广泛地应用于各种领域。但现有的STM存在局限性,它本身的分辨率极高,以至于任何微小的干扰（如声音、振动、热漂移、电涨落等）都会对其成像造成巨大的影响,所以几乎所有的STM都需要工作在隔音、隔震、热稳定这样的高静态环境。但是高静态的工作环境和复杂的操作却限制了其更为广泛的应用空间,因此高静态环境和更为广泛的应用空间是STM的一对矛盾体,对高静态环境的突破也是对STM应用领域的突破。本文研制的高刚性STM能够突破高静态环境的限制,在恶劣环境下得到原子分辨率图像。这款STM系统分为镜体、电路和控制系统三个部分,也是本文的主要工作内容:（1）自主设计和制作的高刚性扫描隧道显微镜镜体。通过大量的分析和对比,我们设计的镜体采用大推力的压电马达和独立的微型扫描头构成,这种结构正是STM能够克服非高静态环境的影响实现原子级分辨率图像关键所在。它具备结构紧凑体积小,推力大精度高等优点,理论上足以应用在强磁场、大噪声、溶液等各种非高静态环境中。在对镜体进行测试后,得到了石墨样品在大气环境中的原子图像,证... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

利用氙原子排列成的“IBM”字样现如今STM的技术已经相当成熟，所以人们把方向瞄准在不同的恶劣环境中应用

图 3.1 镜体整体外观结构示意图内部结构图，可以看出，镜体中扫描装置结构的优点是降低了马达对扫描装置的影，在使用时也方便拆卸和更换，马达和扫描头独立的关键所在。STM 在实际工作会挥发，使得镜体上形成一层水汽，而此在使得它们之间的绝缘材料失去作用，产电流的干扰，我们在组装镜体时把镜体的起来，探针针尖也需要采用绝缘包封。

图 3.1 镜体整体外观结构示意图如图 3.2 为镜体的内部结构图，可以看出，镜体中扫描装置和马达装置是相对个部分，这种独立结构的优点是降低了马达对扫描装置的影响，提高了成像质出于稳定性的考虑，在使用时也方便拆卸和更换，马达和扫描管之间还有一个相连，这是使得扫描头独立的关键所在。STM 在实际工作中还会遇到漏电流例如样品为溶液时会挥发，使得镜体上形成一层水汽，而此时的扫描管和马达压信号，水汽的存在使得它们之间的绝缘材料失去作用，产生漏电流，干扰正过程。为了屏蔽漏电流的干扰，我们在组装镜体时把镜体的核心部分，包括惯达和扫描头都密封起来，探针针尖也需要采用绝缘包封。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3426259