Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ)

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Форма титульного листа бакалаврской работы

Или

Рисунок Х.1, лист 1

Проверка адекватности

По видам

По объекту

По методу

АУДИТЫ

По стадиям

Проверка соответствия

определяется степень, с которой документированная система адекватна требованиям применимого стандарта

эта проверка, признанная установить степень, с которой документированная система понимается, внедрена и поддерживается работниками.

Рисунок Х.2 – Стадии аудита, лист 2

Приложение Ц

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

  ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА Кафедра геодезии, землеустройства и кадастра

Иванов Алексей Петрович

ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРЕЦИЗИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

по основной образовательной программе подготовки бакалавров

по направлению 120100 - геодезия

	Студент группы 952 ____________________ (подпись) Руководитель ВКР ______________________ ^(должность, ученое звание) _______________ ____________________ ^(подпись) (и.о.ф) «______»________________ 20 г.
Защищена в ГАК с оценкой ______________   Секретарь ГАК ____________ _________________ подпись И.О.Фамилия   «_____» ________________ 20 г.	«Допустить к защите» Заведующий кафедрой __________________ ^(ученое звание) ______________ ______________________ ^(подпись) (и.о.ф) «______»________________ 20 г

г. Владивосток

20 _

[1] URL: http://ini-fb.dvgu.ru/maintext/menu/a/std7_1_2003.pdf

[2] URL: http://ini-fb.dvgu.ru/maintext/menu/a/gost_zagolovok.pdf

[3] URL: http://ini-fb.dvgu.ru/maintext/menu/a/gost_elres.pdf

[4] URL: http://www.gsnti-norms.ru/norms/common/doc.asp?2&/norms/stands/7_12.htm

[5] URL: http://protect.gost.ru/v.aspx?control=8&baseC=-1&page=0&month=-1&year=-1&search=&RegNum=1&DocOnPageCount=15&id=165614

[6] Раздел II. Виды итоговых аттестационных испытаний п.5 Положения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений Российской Федерации (утв. приказом Минобразования РФ от 25 марта 2003 г. N 1155).

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) – первый из семейства зондовых микроскопов - был изобретен в 1981 году швейцарскими учеными Гердом Биннигом и Генрихом Рорером. В 1986 году за создание туннельного микроскопа Г. Биннигу и Г. Рореру была присуждена Нобелевская премия по физике.

Принцип работы СТМ.

Очень острая игла микроскопа помещается настолько близко к исследуемой поверхности, что волновые функции наиболее близкого атома иглы и атомов поверхности образца перекрываются. Это условие выполняется при величине промежутка игла-образец ~5—10 Å. Если приложить напряжение U между иглой и образцом, то через промежуток потечет туннельный ток.

Рис. 1

На рис.1 представлена энергетическая диаграмма туннельного контакта иглы СТМ и металлического образца. EF1 и EF2 - уровни Ферми поверхности и иглы, ϕ1 и ϕ2 - работы выхода поверхности и иглы, ϕB - эффективная высота барьера, d - эффективная ширина туннельного промежутка, а U - приложенное напряжение. Диаграмма иллюстрирует ситуацию, когда СТМ зондирует незаполненные электронные состояния поверхности.

Принципиальная схема СТМ.

Основными компонентами сканирующего туннельного микроскопа (рис. 2) являются:

1.Атомарно острая игла. Иглы обычно изготавливаются из металлической проволоки (например, W, Pt-Ir, Аu). Процедура подготовки атомарно острой иглы включает в себя предварительную обработку иглы ex situ (такую как механическая полировка, скол или электрохимическое травление) и последующую обработку in situ в СВВ камере (такую как отжиг, испарение полем или даже «мягкое крушение» («soft crash»)) иглы касанием поверхности образца.

2.Сканер для растрового движения иглы по исследуемому участку поверхности образца. Пьезоэлектрические керамики используются в сканерах в качестве электромеханических преобразователей, так как они могут преобразовывать электрический сигнал от 1 мВ до 1 кВ в механическое движение в диапазоне от долей Å до нескольких мкм.

3.Электронная цепь обратной связи, для контроля величины промежутка игла образец. На Z-двигатель подается напряжение Uz обратной связи Uz = f(Iт), и двигатель начинает перемещать зонд по нормали к поверхности объекта до тех пор, пока туннельный ток Iт цепи зонд – образец не будет стабилизирован на заданном уровне. Таким образом, изменение Uz при сканировании поверхности Uz = f(Ux, Uy) будет количественно отражать характер изменения рельефа поверхности z= f(x, y).

4.Компьютерная система для управления положением иглы, сбора данных и преобразования данных в изображение.

5.Систему грубого подвода для того, чтобы подвести иглу к образцу, а если необходимо (например, для смены образца) отвести иглу назад на достаточное расстояние (несколько мм).

6. Виброизоляция. Для стабильной работы СТМ необходимо, чтобы изменения в расстоянии промежутка игла-образец, вызванные вибрациями, не превышали ~0,01 Å. Необходимая виброизоляция достигается путем подвешивания внутреннего блока СТМ с иглой и образцом на очень мягких пружинах, а эффективное демпфирование колебаний за счет взаимодействия вихревых токов, возбуждаемых в медных пластинах, прикрепленных к внутреннему блоку СТМ, и магнитного поля внешнего постоянного магнита.

Рис. 2

Разрешение СТМ.

Высокое разрешение СТМ по вертикали обусловлено сильной зависимостью туннельного тока от ширины промежутка. Изменение промежутка на Δd = 1Å приводит к изменению тока на порядок величины, или, если ток поддерживается постоянным с точностью 2%, то промежуток остается неизменным с точностью 0,01Å. Горизонтальное разрешение СТМ определяется тем фактом, что до 90% туннельного тока протекает через промежуток между «последним» атомом иглы и ближайшим к нему атомом поверхности (рис. 3). Атом, выступающий над поверхностью зонда, находится ближе к поверхности на расстояние, равное величине периода кристаллической решетки. Поскольку зависимость туннельного тока от расстояния экспоненциальная, то ток в этом случае течет, в основном, между поверхностью образца и выступающим атомом на кончике зонда. В СТМ можно различить атомы поверхности, находящиеся на расстоянии ~2Å друг от друга.

Рис. 3

Сканируя иглой вдоль поверхности, можно получить картину топографии поверхности. Однако нужно иметь в виду, что СТМ чувствительна не столько к положению атомов, сколько к локальной плотности электронных состояний (рис. 4).

Рис. 4

Дата добавления: 2015-05-09