原子力显微镜与扫描电镜技术.ppt

Gobackfrom显微探测历史回History分辨率:人眼或仪器能分辨物体的最小间距(角分辨)。人眼分辨率:。显微镜:最高1600倍放太率,实际上有象差,·Ln·MA分划板M=。D当元=5500Aσ=,传统光学显微镜分辨率极限是2为提高分辨率,减小波长从可见光紫外光x射线x=1m-10m而更短的波长、电子射线2=0001mGobackfromHistory●公元13世纪,出现了为视力不济的人准备的眼镜一一种玻璃制造的透镜片。●16世纪末,荷兰的眼镜商詹森(hariasJanssen)制造的是第一台复合式显微镜。使用两个凸透镜,如果两个凸透镜一个能放大10倍,另一个能放大20倍,那么整个镜片组合的的放大倍数就是10*20=200倍。这就是现在的显微镜和望远镜的前身。虚像物体实像物镜焦点日镜GobackfromHistory1665年,英国科学家罗伯特胡克用他的显微镜观察软木切片的时候,惊奇的发现其中存在着一个一个“单元”结构。胡克把它们称作“细胞”。1632-1723荷兰人安东尼冯列文虎克(AnthonyVonLeeuwenhoek)制造的显微镜让人们大开眼界。他制造的显微镜其实就是一片凸透镜,而不是复合式显微镜。不过,由于他的技艺精湛,磨制的单片显微镜的放大倍数将近300倍超过了以往任何一种显微镜。GobackfromHistor●1938年,德国工程师MaxKno和ErnstRuska制造出了世界上第一台电子显微镜1952年,英国工程师CharlesOatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM),可观察三维形貌。电子显微镜是20世纪最重要的发明之使用可见光作为光源的显微镜,。任何小于02微米的结构都没法识别出来。提高显微镜分辨率的途径之一就是设法减小光的波长,或者,用电子束来代替光。GobackfromHisto根据德布罗意的物质波理论,运动的电子具有波动性而且速度越快,它的“波长”就越短。如果能把电子的速度加到足够高,且汇聚它,就有可能用来放大物体。由于电子的速度可以加到很高,电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9m)。很多在可见光下看不见的物体——例病毒(蚊子)—在电子显微镜下现出了原形。2GobackfromHisto●用电子代替光,这或许是一个反常规的主意。但是还有更令人吃惊的。1983年,BM公司苏黎世实验室的两位科学家GerdBinnig和HeinrichRohrer发明了扫描隧道显微镜(STM)。这种显微镜比电子显微镜更激进,它完全失去了传统显微镜的概念。诺贝尔奖:ErnstRuska,GerdBinnig和HeinrichRohrer(从左至右)分别因为发明电子显微镜和扫描隧道显微镜而分享1986年的诺贝尔物理学奖。电子显微镜的发明者卢斯卡扫描隧道显微镜的发明者宾尼格和罗勒GobackHist很显然,你不能直接“看到”原子。因为原子与宏观物质不同它不是光滑的、滴溜乱转的削球。扫描隧道显微镜依靠所谓的“隧道效应”工作。扫描隧道显微镜没有镜头,它使用一根探针。探针和物体之间加上电压。如果探针距离物体表面很近大约在纳米级的距离上—隧道效应就会起作用。电子会穿过物体与探针之间的空隙,形成一股微弱的电流。如果探针与物体的距离发生变化,这股电流也会相应的改变。这样,通过测量电流我们就能知道物体表面的形状,分辨率可以达到单个原子的级别。扫描隧道显微镜:图中的“|BM是由单个原子构成的GobackfromHisto●1988年中国科学院白春礼和姚俊恩研制出了我印美国国家关键技术计划把微米纳米制造技术列为经济繁荣和国防安全两方面都重要的技术,把这一技术的研究列为优先支持的项目。日本也把微细技术作为今后十年最重要的科技发展项目之纳米技术的基本特征,是以完美的控制和离散的方式(原子和分子)快速排列原子的结构,从而产生物质处理技术的革命。纳米深度的实时测量与控制技术实际上是纳米技术中的核心技术,它将促进超大规模微电子工程、微机械工程、微光学工程、生物工程等前沿工程学科研究的迅速发展。纳米技术纳米测试技术纳米测试仪器的主要组成部分纳米技术的意义及发展方向纳米技术nanotechnology量度:1nm=1031mn=10mm=10°m原子量级:1~2、3A9纳米技术:对尺寸1nm~100m的微型元件、结构进行观察、加工、制造、操控、测试的技术。纳米材料:纳米硅、纳米碳管、纳米金、纳米银等纳米机械:纳米马达、纳米齿轮以及纳米武器。装置尺度在1亳米~10毫米范围称为微小机械;在1微米~1毫米范围的称为微型机械;在1纳米~1微米范围的称纳米机槭。纳米技术的批量加工工具、技术、设