扫描显微镜,扫描扫针显微镜的原理是什么?

ScanningProbeMicroscope扫描探针显微镜(SPM)是一种扫描隧道显微镜和各种新型探针显微镜(原子力显微镜AFM，扫描探针显微镜的原理是什么？扫描隧道显微镜的工作原理是什么？扫描电子显微镜和原子力显微镜当分辨率在纳米和原子范围内时，扫描电子显微镜(SEM)和原子力电子显微镜(AFM)是我们今天所能获得的最有效的两种显微技术，各有优缺点。

随着2017年高考的结束，家长和考生最想知道的是高考数学题的答案。下面，我给大家提供一份2017年全国高考理科综合试卷的试题和答案，供家长和学生参考，祝高考学子今年取得好成绩。18.扫描对准显微镜(STM)可以用来检测原子大小的样品表面的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的干扰，在圆形底盘周围沿其径向对称安装几对铜片，并施加磁场快速衰减其微小振动。如图，无扰动时，按以下四种方案对铜片施加恒定磁场；扰动发生后，衰减铜片振动最有效的方案是(A)21。如图，将柔软的轻绳on的一端O固定，中间某点M处系上重物，用手拉动绳的另一端N。最初，OM是垂直的，MN是直的，OM和MN的夹角为α(α>π/2)。

扫描隧道显微镜(STM)是根据量子力学中的隧道效应原理，通过检测固体表面原子中电子的隧道电流来分辨固体表面形貌的一种新型显微装置。根据量子力学原理，由于电子的隧穿效应，金属中的电子并没有完全局限在金属表面，电子云密度在表面边界并不会突然变为零。在金属表面外，电子云密度呈指数衰减，衰减长度约为1nm。使用具有原子线性的非常细的金属针尖作为探针，它和被研究物质(称为样品)的表面作为两个电极。当样品表面与针尖距离很近时(距离小于1 nm)，两者的电子云略有重叠，如图2所示。

隧道电流I的大小与针尖和样品之间的距离s以及样品表面上平均势垒的高度有关，关系式为，其中a为常数。如果s的单位是nm和eV，那么在真空条件下，A≈1。可以看出，隧道电流I对针尖和样品表面之间的距离S极其敏感。如果S减小0.1nm，隧道电流将增加一个数量级。

扫描电镜的原理是由最上面的电子枪发射出数百束电子束，经栅极聚焦后，在加速电压的作用下，通过由两个或三个电磁透镜组成的电子光学系统，电子束会聚成一束细电子束，聚焦在样品表面。扫描线圈安装在末级透镜上方，电子束在其作用下在样品表面扫描。由于高能电子束和样品物质之间的相互作用，产生了各种信息:二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子。

因为通过扫描线圈的电流对应着显像管相应的亮度，也就是说，当电子束击中样品上的一点时，显像管的荧光屏上就会出现一个亮点。这样，扫描电镜利用逐点成像的方法，将样品表面的不同特征按顺序按比例转换成视频信号，完成一帧图像，这样我们就可以在荧光屏上观察样品了。

扫描探针显微镜因其高分辨率(原子分辨率)、实时、实空间、原位成像、对样品无特殊要求(不受其电导率、干燥度、形状、硬度、纯度等限制)而广泛应用于纳米技术和材料领域。)，在大气、常温环境甚至溶液中成像，纳米操控和处理功能，相对简单的系统和匹配等等。作为一种新的显微工具，SPM与以往的显微镜和分析仪器相比有着明显的优势:首先，SPM具有极高的分辨率。

其次，SPM获得样品表面的实时和真实的高分辨率图像。与一些分析仪器不同，样品的表面结构是通过间接或计算来估计的。换句话说，SPM真的看到了原子。第三，放宽了SPM的使用环境。电子显微镜等仪器对工作环境要求严格，测试前必须将样品置于高真空中。SPM不仅可以在真空中工作，还可以在大气、低温、常温、高温甚至溶液中使用。

ScanningProbeMicroscope(SPM)是扫描隧道显微镜和各种新型探针显微镜(原子力显微镜AFM、激光力显微镜LFM、磁性显微镜MFM等)的统称。)是在扫描隧道显微镜的基础上发展起来的，是近年来国际上发展起来的表面分析仪器。它是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计与加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集与控制和高分辨率图形处理技术等现代科技成果，集光、机、电于一体的高科技产品。

当分辨率在纳米和原子范围内时，扫描电子显微镜(SEM)和原子力电子显微镜(AFM)是当今我们可用的最有效的两种显微技术，各有优缺点。它们之间的根本区别在于它们在不同的环境中运行。SEM需要在真空环境下进行，而AFM在空气或液体环境下操作。因此，如果要确定液体中细小颗粒的形态，AFM更合适。通常，AFM通过将含水样品和扫描探针置于液体中来扫描含水样品。因为AFM不是基于导电性，所以图像和扫描模块在液体中不会受到干扰。

ScanningElectronMicroscope，扫描电子显微镜的简称，英文名为scanning electron microscope，简称SEM。它是一种利用高能电子束扫描固体样品表面，激发二次电子、背散射电子、X射线等物理信号的电光仪器，，从而获得样品表面的图像并确定元素组成。扫描电子显微镜按其功能由六部分组成:电光系统、信号检测与放大系统、扫描系统、图像显示与记录系统、真空系统和电源系统(图51)。