პიეზოელექტრული სკანერების მიკრო გადაადგილების მონიტორინგი.

მეტა რობოტები:ფიზიკური და ტექნიკური პრინციპების შემუშავება ობიექტების მიკრო-მოძრაობის უზრუნველსაყოფად სკანირების ზონდის მიკროსკოპში, რომელიც ხორციელდება პიეზოელექტრული სკანერების დახმარებით.

შედი

სკანირების ზონდის მიკროსკოპია (SPM) არის ერთ-ერთი ყველაზე რთული თანამედროვე მეთოდი მყარი ნივთიერების ზედაპირის თვისებების შესასწავლად. დღესდღეობით, თითქმის ყველა კვლევა ზედაპირული ფიზიკისა და მიკროტექნოლოგიის სფეროში შეუძლებელია SPM მეთოდების გამოყენების გარეშე.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპის პრინციპები შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც ძირითადი საფუძველი ნანომასშტაბიანი (1 ნმ = 10 ა) მყარი მდგომარეობის სტრუქტურების შექმნის ტექნოლოგიის განვითარებისათვის. უპირველეს ყოვლისა, ადამიანის ხელით შექმნილი ობიექტების შექმნის ტექნოლოგიური პრაქტიკა ანადგურებს ატომური დაკეცვის სანაცვლო პრინციპების კვებას სამრეწველო ვირუსების მომზადების დროს. ასეთი მიდგომა ხსნის პერსპექტივებს მოწყობილობების დანერგვისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ დიდი რაოდენობით ცალკეული ატომების განთავსება საწყობში.

სკანირების გვირაბის მიკროსკოპი (STM), პირველი ზონდის მიკროსკოპების ოჯახიდან, აღმოაჩინეს 1981 წელს შვეიცარიელმა მეცნიერებმა გ.ბინიგმა და გ.რორერმა. მათ რობოტებში მათ აჩვენეს, რომ შესაძლებელია მაღალი სივრცითი გარჩევადობით ზედაპირების თვალყურის დევნების მარტივი და ეფექტური გზის მიღწევა, ატომურ წესრიგამდე. ამ ტექნიკის სწორი ცოდნა მიღებული იქნა ატომური სტრუქტურის ვიზუალიზაციის შემდეგ მთელი რიგი მასალების ზედაპირზე, როგორიცაა სპორები და სილიკონის რეკონსტრუირებული ზედაპირები. 1986 წელს გვირაბის მიკროსკოპის განვითარებისთვის გ.ბინიგუს და გ.პოპერს მიენიჭათ ნობელის პრემია ფიზიკაში. გვირაბის მიკროსკოპის შემდეგ, მოკლე საათში, ატომური ძალის მიკროსკოპი (AFM), მაგნიტური ძალის მიკროსკოპი (MSM), ელექტრული ძალის მიკროსკოპი (ESM), ოპტიკური მიკროსკოპი (OFM), იგივე პრინციპთან ახლოს და მრავალი სხვა. შეიქმნა.კარგი, რომ შეიძლება არსებობდეს მუშაობის მსგავსი პრინციპები და სახელი სკანირების ზონდის მიკროსკოპები.

1. რობოტული ზონდის მიკროსკოპების ძირითადი პრინციპები, რომელთა სკანირება შესაძლებელია.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპებში ზედაპირის მიკრორელიეფის და ლოკალური სტრუქტურების გამოკვლევა ტარდება ჰოლოტიპის ტიპის ზონდების მომზადების სპეციალური მეთოდით. ასეთი ზონდების (vist) სამუშაო ნაწილის დამრგვალების რადიუსი დაახლოებით ათი ნანომეტრია. დამახასიათებელია, რომ ზონდსა და ლაქების ზედაპირს შორის მანძილი ზონდის მიკროსკოპებში იყოს 0,1 – 10 ნმ სიდიდის ზომით.

p align="justify"> ზონდის მიკროსკოპების მოქმედება ემყარება სხვადასხვა სახის ფიზიკურ ურთიერთქმედებას ზონდსა და ატომებს შორის ნაწილაკების ზედაპირზე. ამრიგად, გვირაბის მიკროსკოპის მოქმედება ეფუძნება განსახორციელებელ ლითონის თავსა და თვალს შორის გვირაბის ნაკადის გავლის აღმოჩენას; სხვადასხვა ტიპის ძალთა ურთიერთქმედება საფუძვლად უდევს ატომური ძალის, მაგნიტური ძალის და ელექტრული ძალის მიკროსკოპების მუშაობას.

მოდით შევხედოთ ბნელ ბრინჯს, რომელიც იკვებება სხვადასხვა ზონდის მიკროსკოპით. მოდით, ზონდის ურთიერთქმედება ზედაპირთან ხასიათდებოდეს კონკრეტული პარამეტრით რ. იმიტომ, რომ საკმარისია გაჭრა და პარამეტრის სიგრძე ორმხრივი ცალსახაა რსადგომის წინ არის ზონდი - ა P = P(z), მაშინ ეს პარამეტრი შეიძლება გამოყენებულ იქნას უკუკავშირის სისტემის (OS) ორგანიზებისთვის, რომელიც აკონტროლებს პოზიციას ზონდსა და ზონდს შორის. ნახ. სურათი 1 სქემატურად გვიჩვენებს სკანირების ზონდის მიკროსკოპის დასაკეცი სახსრის ორგანიზების ფუნდამენტურ პრინციპს.

Პატარა 1. ზონდის მიკროსკოპის კარიბჭის სისტემის სქემა

კარიბჭის სისტემა ინარჩუნებს პარამეტრის მნიშვნელობას რსტაბილური, თანაბარი ზომით რო, რომელიც მითითებულია ოპერატორის მიერ. როგორც კი ზონდი ჩასმულია, ზედაპირი იცვლება (მაგალითად, იზრდება), საჭიროა პარამეტრის ცვლილება (გადიდება). რ. OS სისტემა წარმოქმნის დიფერენციალურ სიგნალს მნიშვნელობის პროპორციულად. პ= პ - პო, რომელიც მცირდება საჭირო მნიშვნელობამდე და მიეწოდება საბოლოო ელემენტს IE. საბოლოო ელემენტი აწარმოებს რეზონანსულ სიგნალს ზონდის ზედაპირთან მიახლოებით ან შემდგომი ნაწილების ამოღებით, სანამ სიგნალი არ გახდება ნულოვანი. ამ გზით შესაძლებელია ზონდის მიღება მაღალი სიზუსტით. ჩვეულებრივ ზონდის მიკროსკოპებში ზონდის ზედაპირის გასწორების სიზუსტე აღწევს ~0,01 Å. როდესაც ზონდი მოძრაობს ნიმუშის ზედაპირიდან, იცვლება ურთიერთქმედების პარამეტრი რდაფარული ზედაპირის რელიეფით. OS სისტემა რეაგირებს ცვლილებებზე, ასე რომ, როდესაც ზონდი მოძრაობს X,Y არეში, სიგნალი საბოლოო ელემენტზე გამოჩნდება ზედაპირის ტოპოგრაფიის პროპორციულად.

SPM სურათების გადასაღებად საჭიროა სურათის სკანირების სპეციალური პროცესი. სკანირებისას, ზონდი მაშინვე იშლება ხაზის (მწკრივის) ზედაპირზე და სიგნალის მნიშვნელობა წვერის ელემენტზე, ზედაპირის რელიეფის პროპორციულად, ჩაიწერება კომპიუტერის მეხსიერებაში. შემდეგ ზონდი ბრუნავს გასასვლელ წერტილში და გადადის სკანირების შემდეგ რიგში (ჩარჩოების განლაგება) და პროცესი კვლავ მეორდება. ამ გზით ჩანაწერები, სკანირებისას, დაბრუნების სიგნალს ამუშავებს კომპიუტერი და შემდეგ ხდება ზედაპირის რელიეფის გამოსახულება. Z = f(x, y)იმუშავებს კომპიუტერული გრაფიკის დამატებით უნარებზე. ზედაპირის ტოპოგრაფიის შესასწავლად, ზონდის მიკროსკოპები საშუალებას გაძლევთ შეისწავლოთ ზედაპირის სხვადასხვა თვისებები: მექანიკური, ელექტრო, მაგნიტური, ოპტიკური და მრავალი სხვა.

7. სკანირების ზონდის მიკროსკოპის შეჩერება ბიოლოგიური ობიექტების გამოსაკვლევად

7. სკანირების ზონდის მიკროსკოპის შეჩერება ბიოლოგიურ ობიექტებზე დაკვირვებისთვის.

7.1. რობოტის მიზნები 2

7.2. ინფორმაცია ჩანართისთვის 3

7.4. მეთოდური დამატებები 31

7.5. უსაფრთხოების აღჭურვილობა 32

7.6. ზავდანნია 32

7.7. აკონტროლეთ კვება 32

7.8. ლიტერატურა 32

ლაბორატორიული სამუშაო შეიმუშავა ნიჟნი ნოვგოროდის სახელობის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მიერ. ნ.ი. ლობაჩევსკი

7.1.რობოტის მიზნები

ბიოლოგიური სტრუქტურების მორფოლოგიური პარამეტრების შესწავლა მნიშვნელოვანი ამოცანაა ბიოლოგებისთვის, რადგან ამ სტრუქტურების ზომა და ფორმა დიდწილად მიუთითებს მათ ფიზიოლოგიურ ძალაზე. მორფოლოგიური მონაცემების ფუნქციონალურ მახასიათებლებთან შედარება შესაძლებელია ღირებული ინფორმაციის მოპოვება ცოცხალი უჯრედების როლის შესახებ ადამიანის ან ცხოველის ორგანიზმის ფიზიოლოგიური ბალანსის შენარჩუნებაში.

ადრე ბიოლოგები და ექიმები იშვიათად ახერხებდნენ მათი პრეპარატების ანალიზს ოპტიკური და ელექტრონული მიკროსკოპების გამოყენებით. ამ გამოკვლევებმა მკაფიო სურათი მისცა უჯრედების მორფოლოგიის შესახებ, ფიქსირებული, ეკლიანი და თხელი ლითონის საფარით, გათლილი სასხლეტი ბილიკით. შეუძლებელი იყო ცოცხალი ობიექტების მორფოლოგიისა და მათი ცვლილებების მიკვლევა სხვადასხვა თანამდებობის პირების შემოდინებით, მაგრამ ეს კიდევ უფრო რთული იქნებოდა.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპია (SPM) გამოავლინა ახალი შესაძლებლობები შესწავლილ უჯრედებში, ბაქტერიებში, ბიოლოგიურ მოლეკულებში და დნმ-ში, რაც შეიძლება ახლოს მყოფ უჯრედებში. SPM შესაძლებელს ხდის ბიოლოგიური ობიექტების მონიტორინგს სპეციალური ფიქსატორების ან ბარვნიკოვის გარეშე, ღია ცის ქვეშ, ან იშვიათი მედიის თანდასწრებით.

ამჟამად, SPM გამოიყენება მრავალფეროვან დისციპლინებში, როგორც ფუნდამენტურ სამეცნიერო კვლევებში, ასევე მაღალტექნოლოგიურ განვითარებაში. რეგიონის მრავალი სამეცნიერო და მოწინავე ინსტიტუტი აღჭურვილია ზონდის მიკროსკოპის აპარატურით. ამასთან დაკავშირებით, მოთხოვნა მაღალი კლასის სპეციალისტებზე სტაბილურად იზრდება. კომპანიის კმაყოფილებისთვის NT-MDT (ზელენოგრადი, რუსეთი) შეიმუშავა სკანირების ზონდის მიკროსკოპის სპეციალიზებული პირველადი სამეცნიერო ლაბორატორია. ნანოპედაგოგი.

SPM NanoEducatorსპეციალურად შექმნილია სტუდენტების ლაბორატორიული სამუშაოებისთვის. ეს მიდგომა მიზნად ისახავს სტუდენტურ აუდიტორიას: ის მთლიანად კონტროლდება სხვა კომპიუტერიდან, აქვს მარტივი და ძირითადი ინტერფეისი, ანიმაციის მხარდაჭერა, ეტაპობრივად ათვისებული ტექნიკის გადაცემა, მრავალფეროვანი რთული კორექტირება და იაფი ხარჯები მასალების გარეშე.

ამ ლაბორატორიულ რობოტში თქვენ გაეცნობით სკანირების ზონდის მიკროსკოპის შესახებ, გაეცნობით მის საფუძვლებს, გაიგებთ საწყისი დიზაინის და მუშაობის პრინციპებს. SPM NanoEducatorისწავლეთ ბიოლოგიური პრეპარატების მომზადება მეთვალყურეობისთვის, გადაიღეთ რძემჟავა ბაქტერიების კომპლექსის პირველი SPM სურათები და ისწავლეთ ვიმირვანიის შედეგების დამუშავებისა და მოხსენების საფუძვლები.

7.2.ინფორმაცია სახელფასო 1

ლაბორატორიული სამუშაო რამდენიმე ეტაპისგან შედგება:

1. ნიმუშის მომზადებას წყვეტს თითოეული მოსწავლე ინდივიდუალურად.

2. ეკრანის კონტროლის ქვეშ ერთი მოწყობილობიდან ამოღებულია პირველი სურათი, შემდეგ კი მოსწავლე დამოუკიდებლად ადევნებს თავის სურათს.

3. თითოეული მოსწავლის მიერ ექსპერიმენტული მონაცემების დამუშავება უნდა მოხდეს ინდივიდუალურად.

კონდახი გამოკვლევისთვის: რძემჟავა ბაქტერიები შუშის ზედაპირზე.

სამუშაოს დაწყებამდე აუცილებელია შეარჩიოთ ზონდი ყველაზე დამახასიათებელი ამპლიტუდა-სიხშირის პასუხით (იგივე სიმეტრიული მაქსიმუმი) და გადაიღოთ მონიტორინგის ქვეშ მყოფი ნიმუშის ზედაპირი.

ლაბორატორიული რობოტი პასუხისმგებელია მათ შორის:

1. თეორიული ნაწილი (ვიდეოები საკონტროლო დიეტაზე).

2. ექსპერიმენტული ნაწილის შედეგები (განხორციელებული გამოკვლევების აღწერა, შედეგების აბსტრაქცია და დასკვნების შემუშავება).

1. ბიოლოგიური ობიექტების მორფოლოგიის თვალთვალის მეთოდები.

2. სკანირების ზონდის მიკროსკოპი:

SPM დიზაინი;

SPM-ის სახეები: STM, AFM;

SPM მონაცემთა ფორმატი; SPM მონაცემების ვიზუალიზაცია.

3. ნიმუშების მომზადება SPM შემდგომი დაკვირვებისთვის:

ბაქტერიული უჯრედების მორფოლოგია და სტრუქტურა;

SPM სტაგნაციისგან მორფოლოგიის განვითარების პრეპარატების მომზადება.

4. NanoEducator SPM-ის დიზაინისა და კონტროლის პროგრამის გაცნობა.

5. SPM გამოსახულების მორთვა.

6. გადაღებული სურათების დამუშავება და ანალიზი. კილკისნას ახასიათებს SPM გამოსახულება.

ბიოლოგიური ობიექტების მორფოლოგიის შესწავლის მეთოდები

უჯრედების დამახასიათებელი დიამეტრია 10  20 μm, ბაქტერიები 0,5-დან 3  5 μm-მდე, რაც 5-ჯერ აღემატება ნაწილს თითო ნაპოვნი ნაწილაკზე, რომელიც ჩანს შეუიარაღებელი თვალით. ამიტომ უჯრედების პირველი დიაგნოზი მხოლოდ ოპტიკური მიკროსკოპების გამოჩენის შემდეგ გახდა შესაძლებელი. მაგალითად, XVII ს. ანტონიო ვან ლეუვენჰუკმა გამოუშვა პირველი ოპტიკური მიკროსკოპი, სანამ ადამიანები არ ეჭვობდნენ პათოგენური მიკრობებისა და ბაქტერიების არსებობაზე [ლიტ. 7-1].

ოპტიკური მიკროსკოპია

უჯრედების დამუშავების სირთულეები დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ ბეღელგან თავისუფალი და ღია სივრცეების სუნი განპირობებულია იმით, რომ მათი ძირითადი სტრუქტურების აღდგენა შესაძლებელი გახდა მხოლოდ ბეღელ-კენკრის პრაქტიკაში დანერგვის შემდეგ. ბარვნიკი უზრუნველყოფდა გამოსახულების საკმარის კონტრასტს. ოპტიკური მიკროსკოპის გამოყენებით, ობიექტების განცალკევება შესაძლებელია, ერთმანეთისგან 0,2 მკმ-ით. ყველაზე პატარა ობიექტები, რომელთა განცალკევება შესაძლებელია ოპტიკურ მიკროსკოპში, არის ბაქტერიები და მიტოქონდრია. უჯრედების სხვა ელემენტების გამოსახულებები იქმნება სინათლის ქილური ბუნებით შთაგონებული ეფექტებით.

დიდი ხნის განმავლობაში შესანახი პრეპარატების მოსამზადებლად, უჯრედებს ამუშავებენ ფიქსატორით, რათა მოხდეს მათი იმობილიზაცია და შენარჩუნება. მეორეს მხრივ, ფიქსაცია ზრდის უჯრედების ხელმისაწვდომობას ჭიების მიმართ, რადგან კლინტის მაკრომოლეკულები ერთმანეთთან იმართება ჯვარედინი ბმულებით, რაც სტაბილიზებს და ამაგრებს მათ თავდაპირველ მდგომარეობაში. ყველაზე ხშირად, ალდეჰიდები და სპირტები მოქმედებენ როგორც ფიქსატორები (მაგალითად, გლუტარალდეჰიდი ან ფორმალდეჰიდი ქმნიან კოვალენტურ კავშირებს ცილების თავისუფალ ამინო ჯგუფებთან და ჯვარედინი კავშირში თხევადი მოლეკულებით). ქსოვილის დამაგრების შემდეგ, აუცილებლად გაჭერით ქსოვილი ძალიან თხელ ნაწილებად (1-დან 10 μm სისქემდე), რომლებიც შემდეგ მოთავსებულია სლაიდზე. მომზადების ამ მეთოდით შეიძლება დაზიანდეს უჯრედების ან მაკრომოლეკულების სტრუქტურა, ყველაზე მნიშვნელოვანი მეთოდი გაყინვაა. გაყინული ქსოვილი დავჭრათ ცივ კამერაში მოთავსებული მიკროტომით. კომბოსტოს ნაჭრების მომზადების შემდეგ მოამზადეთ ისინი. ძირითადად ამ მიზნით გამოიყენება ორგანული მარიგოლდები (მალაქიტის მწვანილი, შავი სუდანი და სხვ.). მათგან კანს ახასიათებს მისი სპორიდულობა უჯრედულ კომპონენტებთან, მაგალითად, ჰემატოქსილინს აქვს სპორიდულობა უარყოფითად დამუხტული მოლეკულებით, რაც საშუალებას აძლევს დნმ-ს აღმოაჩინოს უჯრედებში. ვინაიდან ეს მოლეკულა არის უჯრედში უმნიშვნელო რაოდენობით, უმჯობესია გამოიყენოთ ფლუორესცენტული მიკროსკოპია.

ფლუორესცენტური მიკროსკოპია

ფლუორესცენტური ბეღელი ერთ ვაზში მსუბუქად ქრება და სხვა, უფრო დიდ ვაზებში სინათლეს აძლევს ადგილს. თუ ასეთი მეტყველება ჩამოირეცხება სინათლით, მაშინ თავიდან აიცილებთ სინათლის ბოლო ნაწილს, რომელიც დაფარულია ბეღლით, შემდეგ კი ანალიზისთვის გამოიყენეთ ფილტრი, რომელიც გადის სინათლეს სინათლის ბოლო ბიტთან ერთად და, რომელიც შეესაბამება სინათლე, რომელიც წარმოიქმნება ბეწვის მიერ, ფლუორესცენტური მოლეკულა შეიძლება გამოვლინდეს ბნელ ველზე შუქით. სინათლის მაღალი ინტენსივობა, რომელიც წარმოიქმნება, ასეთი მოლეკულების დამახასიათებელი თვისებაა. ასეთი მიკროსკოპი ჰგავს ძირითად ოპტიკურ მიკროსკოპს, მაგრამ სინათლის შუქი გადის ფილტრების ორ კომპლექტში - ერთი გამოსახულებამდე წარმოქმნილი სინათლის გაფილტვრისთვის და მეორე გამოსახულებაზე ამოღებული შუქის გასაფილტრად. პირველი ფილტრი ისეა შექმნილი, რომ ის მხოლოდ გასული საუკუნის სინათლეს უშვებს, ისე რომ აღვიძებს მომღერალ ფლუორესცენტურ ბეღელს; ამავდროულად, კიდევ ერთი ფილტრი ბლოკავს ჩამოვარდნილ შუქს და უშვებს შუქს მანამ, სანამ ფლუორესცენცია არ გამოვლინდება.

ფლუორესცენტული მიკროსკოპია ხშირად გამოიყენება კონკრეტული ცილების ან სხვა მოლეკულების იდენტიფიცირებისთვის, რომლებიც ფლუორესცენტული ხდება ფლუორესცენტურ მოლეკულებთან კოვალენტურად შეკავშირების შემდეგ. ამ მიზნით ვიკორისტთან დაუძახეთ ორ ბარვნიკს - ფლუორესცეინი,რომელიც იძლევა ინტენსიურ ყვითელ-მწვანე ფლუორესცენციას, როდესაც გაიღვიძებს ღია ცისფერი შუქით, და როდამინი,რომელიც აწარმოებს მუქ წითელ ფლუორესცენციას ყვითელი მწვანე შუქის გაღვიძების შემდეგ. მოსამზადებლად სტაზის აგენტების და ფლუორესცეინისა და როდამინის გამოყენებით, შესაძლებელია სხვადასხვა მოლეკულების იზოლირება.

მუქი ფილმის მიკროსკოპია

უჯრედის სტრუქტურის დეტალების დანახვის უმარტივესი გზაა შუქის გამოყენება უჯრედის სხვადასხვა კომპონენტის ხაზგასასმელად. ბნელი ველის მიკროსკოპში, ილუმინატორი მიმართულია გვერდიდან და მხოლოდ გაფანტული შუქი ანათებს მიკროსკოპის ლინზაში. როგორც ჩანს, უჯრედი ბნელ ველზე განათებულ ობიექტს ჰგავს. ბნელი ველის მიკროსკოპის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა არის მიგრაციის პროცესში უჯრედების განადგურების თავიდან აცილების შესაძლებლობა. როგორც წესი, პოლიტიკური ნანგრევების აღმოჩენა საკმაოდ სწრაფად ხდება და რეალურ დროში ძნელია თავიდან აცილება. ამ შემთხვევაში შეგიძლიათ გამოიყენოთ ტაიმ-ლაფსი (ტაიმ-ლაფსი) მიკრო კინო ან ვიდეო ჩაწერა. ბოლო კადრები, ერთ საათში გამოყოფისას, ან ნორმალური სიჩქარით შექმნისას, რეალური სცენების სურათი დაჩქარდება.

ბოლო წლების განმავლობაში, ვიდეოკამერების განვითარებამ და მასთან დაკავშირებულმა გამოსახულების დამუშავების ტექნოლოგიებმა მნიშვნელოვნად გაზარდა ოპტიკური მიკროსკოპის შესაძლებლობები. საბოლოოდ ეს სტაგნაცია ადამიანის ფიზიოლოგიის თავისებურებების გამო სირთულეებმა დაძლია. სურნელია იმის, ვინც:

1. ყველაზე მოწინავე გონების თვალი ყველაზე სუსტ სინათლესაც კი არ აღრიცხავს.

2. თვალს არ შეუძლია ნათელ ბუგრზე სინათლის ინტენსივობის მცირე განსხვავებების დაფიქსირება.

ამ პრობლემების პირველი პრობლემა მოგვარდა მას შემდეგ, რაც მიკროსკოპში მაღალი მგრძნობელობის ვიდეო კამერები დაემატა. ამან შესაძლებელი გახადა კანის დაცვა სამი საათის განმავლობაში დაბალი განათების დონეზე, მათ შორის ნათელი შუქის ტრივიალური შემოდინებით. გამოსახულების დამუშავების სისტემები განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ცოცხალ უჯრედებში ფლუორესცენტური მოლეკულების გამოყენებისთვის. სურათის ფრაგმენტები ვიდეოკამერის მიერ იქმნება ელექტრონული სიგნალების სახით, რომლებიც შეიძლება გარდაიქმნას ციფრულ სიგნალებად, გაიგზავნოს კომპიუტერში და შემდეგ დაექვემდებაროს დამატებით დამუშავებას მიღებული ინფორმაციის ამოსაღებად.

მაღალი კონტრასტი, რომელიც მიიღწევა კომპიუტერის დახმარებით ჩარევის მიკროსკოპით, შესაძლებელს ხდის აღმოაჩინოს კიდევ უფრო პატარა ობიექტები, როგორიცაა მიკროტუბულები, რომელთა დიამეტრი დღეში მეათედზე ნაკლებია xvili light (0,025 μm). მიკროტუბულების კიდეები შეიძლება შეისწავლოს დამატებითი ფლუორესცენტული მიკროსკოპის გამოყენებით. თუმცა, ორივე შემთხვევაში არსებობს გარდაუვალი დიფრაქციული ეფექტები, რომლებიც მნიშვნელოვნად ცვლის სურათებს. განსაზღვრულია მიკროტუბულების დიამეტრი (0,2 μm), რაც არ იძლევა მიკროტუბულების კიდეების დაჭრის საშუალებას რამდენიმე მიკრომილაკის შეკვრაში. ამ მიზნით საჭიროა ელექტრონული მიკროსკოპი, რომელიც მოთავსებულია ხილული სინათლის საზღვრებს მიღმა.

ელექტრონული მიკროსკოპია

ურთიერთქმედება ორსა და ნებართვებს შორის შენახულია ელექტრონიკისთვის. თუმცა, ელექტრონული მიკროსკოპისთვის გარჩევადობა ძალიან დაბალია დიფრაქციული განსხვავების გამო. ელექტრონის ენერგიის რაოდენობა იცვლება მისი სითხის გაზრდის გამო. 100000 ძაბვის ელექტრონულ მიკროსკოპში ელექტრონის ძაბვა აღწევს 0,004 ნმ. თეორიის მიხედვით, ასეთი მიკროსკოპის განცალკევების მანძილი 0,002 ნმ-დან მერყეობს. თუმცა, სინამდვილეში, ელექტრონული ლინზების რიცხვითი დიაფრაგმის მცირე მნიშვნელობის გამო, მიმდინარე ელექტრონულმა მიკროსკოპებმა დაუშვა დიაფრაგმა 0,1 ნმ. ძნელია მოამზადოს zrace, yogo pushzhennya vipromіnyuvannyam vuttnovo to Normalnnu Rozdilnu, იაკი ბიოლოგისთვის Op'Kktvs გახდეს 2 ნმ (დაახლოებით 100 ვიშავში, NIZH სვიტლოვოის მიროსკოპში).

Dzherel elektroniv გადასცემს ელექტრონულ მიკროსკოპს (EM)ეს არის კათოდური ძაფი, რომელიც გაშლილია ხვეულის ცილინდრული სვეტის თავზე დაახლოებით ორი მეტრით. ელექტრონების დისპერსიის თავიდან ასაცილებლად, როდესაც ისინი ურთიერთქმედებენ ჰაერის მოლეკულებთან, სვეტში იქმნება ვაკუუმი. ელექტრონები, რომლებიც გამოიყოფა კათოდური ძაფით, აჩქარებულია უახლოესი ანოდით და შეაღწევს კრიტიკულ ღიობში, ქმნიან ელექტრონის უღელტეხილს, რომელიც გადის სვეტის ბოლოში. სასიმღერო ზედაპირზე კოლონიის დამონტაჟება შეიცავს რგოლის მაგნიტებს, რომლებიც ფოკუსირებენ ელექტრონის სხივს, მინის ლინზების მსგავსი, რომლებიც ფოკუსირებენ სინათლის სხივს ოპტიკურ მიკროსკოპში. ნიმუში მოთავსებულია საჰაერო საკეტით, სვეტის შუაში, ელექტრონული სხივის გზაზე. ზოგიერთი ელექტრონი შუშის გავლის მომენტში იშლება, ამ მონაკვეთში მეტყველების სიძლიერის მსგავსად, ჭარბი ელექტრონები ფოკუსირებულია და ქმნიან გამოსახულებას (მსგავსი სურათის ფორმირება ოპტიკურ მიკროსკოპში) ფოტოგრაფიაზე. ფირფიტაზე ან ფოსფორისცენტურ ეკრანზე.

ელექტრონული მიკროსკოპის ერთ-ერთი ყველაზე დიდი მინუსი არის ის, რომ ბიოლოგიური ნიმუშები საჭიროებს სპეციალურ დამუშავებას. ჯერ ღერო დააფიქსირეთ გლუტარალდეჰიდით, შემდეგ კი ოსმური მჟავით, რომელიც აკავშირებს და ასტაბილურებს ლიპიდებისა და ცილების შეჩერებულ ბურთულას. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ელექტრონები აწარმოებენ დაბალი შეღწევადობის თვისებებს, რომლებიც უნდა იმუშაონ თხელ ფენებში და ამ მიზნით ხდება წყლიანი და გაჟონვის ფისები. მესამე, აყვავების გასაძლიერებლად, ნაწილაკებს ასხამენ მნიშვნელოვანი ლითონების მარილებით, როგორიცაა ოსმიუმი, ურანი და ტყვია.

ზედაპირის ტრივიალური გამოსახულების მოსაშორებლად, თქვენ უნდა გამოიყენოთ სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი (SEM), აღმოჩენილია ელექტრონები, რომლებიც იშლება ან მრავლდება შუშის ზედაპირზე. ამ შემთხვევაში, გამოსახულება ფიქსირდება, აშრობს და დაფარულია მყარი ლითონის თხელი შპრიცით, შემდეგ კი სკანირებულია ელექტრონების ვიწრო სხივით. ამ შემთხვევაში, შეფასებულია ელექტრონების რაოდენობა, რომლებიც გამოიყოფა ზედაპირის დამსხვრევისას. შემდეგი მნიშვნელობები არჩეულია სხვა გაცვლის ინტენსივობის გასაკონტროლებლად, რომელიც იშლება პირველთან ერთდროულად და ქმნის სურათებს მონიტორის ეკრანზე. ნებადართულია მეთოდი იყოს 10 ნმ-მდე და ის არ ჩერდება შიდა უჯრედული ორგანოების იმპლანტაციისთვის. ამ მეთოდით გაზომილი ელექტრონების რაოდენობა განისაზღვრება ელექტრონების შეღწევადი წარმოებით ან მათი ენერგიით.

ყველა ამ მეთოდის მთავარი და არსებითი მინუსი არის ცომის წვრილმანი, დასაკეცი და მომზადების მაღალი ხარისხი.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპია

სკანირების ზონდის მიკროსკოპში (SPM) ელექტრონული გაცვლის ან ოპტიკური გაცვლის ნაცვლად გამოიყენება მკვეთრი ზონდი, თავი, რომელიც სკანირებს გამოსახულების ზედაპირს. ფიგურალურად რომ ვთქვათ, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ როდესაც ოპტიკური ან ელექტრონული მიკროსკოპი ირგვლივ იყურება, SPM ბინძურდება. შედეგად, შესაძლებელია ობიექტების სამგანზომილებიანი გამოსახულების მიღება სხვადასხვა მედიაში: ვაკუუმი, ქარი, გარემო.

ბიოლოგიური კვლევისთვის ადაპტირებული SPM-ების სპეციალური დიზაინი, საშუალებას აძლევს ცოცხალი უჯრედების ერთსაათიან სკანირებას სხვადასხვა იშვიათ მედიაში, ასევე ზედაპირზე ფიქსირებულ პრეპარატებს, ოპტიკურ პირობებში.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპი

სკანირების ზონდის მიკროსკოპის სახელწოდება ასახავს მისი მოქმედების პრინციპს - ნიმუშის ზედაპირის სკანირებას, რის შედეგადაც ხდება ზონდისა და ზედაპირის ურთიერთქმედების ნაკადის ეტაპი. სკანირების არეალის ზომა და N X N Y წერტილების რაოდენობა შეიძლება დაყენდეს. რაც უფრო დიდია წერტილი მითითებული, მით უფრო დიდია ზედაპირის გამოსახულების განცალკევება. სიგნალის წაკითხვის წერტილებს შორის პოზიციას სკანირების კიდე ეწოდება. სკანირებული ზედაპირის ბრალი არის ზედაპირის მცირე დეტალები, რომლებიც გრეხილია. ზონდის ზონდი სკანირების პროცესში (დივ. მალ. 7 -1) წააგავს სწორ დროში გასწორებულს (შვიდსკის სკანანის პირდაპირზე), რომელიც ეყრდნობა LININIY SLISHNISH-ის წინსვლას პერპენდიკულარულად. ინტენსივობა (ინტენსიური შერწყმის სკანირების დროს).

Პატარა 7 1. სკანირების პროცესის სქემატური ილუსტრაცია
(სიგნალი იკითხება სკანერის წინ დარტყმის დროს)

წაკითხული სიგნალის ბუნებიდან გამომდინარე, სკანირების მიკროსკოპებს აქვთ სხვადასხვა დანიშნულება:

ატომური ძალის მიკროსკოპი (AFM), რომელიც კითხულობს ზონდის ატომებსა და ნიმუშის ატომებს შორის ატომთაშორისი ურთიერთქმედების ძალებს;

გვირაბის მიკროსკოპი (STM), კითხულობს გვირაბის ნაკადს, რომელიც მიედინება გამტარ ქსოვილსა და განსახორციელებელ ზონდს შორის;

მაგნიტური ძალის მიკროსკოპი (MFM), რომელიც ზომავს ურთიერთქმედების ძალებს მაგნიტური მასალით დაფარულ ზონდსა და გამოსახულებას შორის, რომელიც ავლენს მაგნიტურ ძალას;

ელექტროსტატიკური ძალის მიკროსკოპი (ESM) საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ სურათი გამოსახულების ზედაპირის ელექტრული პოტენციალის განაწილების შესახებ. ზონდები, ნებისმიერი საფარის წვერი, გაფორმებულია თხელი ჩამოსხმით (ოქრო ან პლატინა).

SPM დიზაინი

SPM შედგება შემდეგი ძირითადი კომპონენტებისგან (ნახ. 7 -2): ზონდი, პიეზოელექტრული დისკები ზონდის X, Y, Z გამოსახულების ზედაპირზე გადასაადგილებლად, საყელო და კომპიუტერი სკანირების პროცესის გასაკონტროლებლად და სურათის გადაღება.

სურათი 7 2. სკანირების ზონდის მიკროსკოპის სქემა

ზონდის სენსორი - დენის ზონდის მიკროსკოპის კომპონენტი, რომელიც ასკანირებს ნიმუშს. ზონდის სენსორი მოთავსებულია სწორხაზოვანი (I-ის მსგავსი) ან ტრიკუტანური (V-ის მსგავსი) ტიპის კონსოლთან (საგაზაფხულო კონსოლთან) (Small 7 -3), რომლის ბოლოში არის მკვეთრი ზონდი (Small 7 -3). , რომელსაც შეუძლია შექმნას კონუსი ან პირამიდული ფორმა . კონსოლის მეორე ბოლო ეკვრის საფარს (ე.წ. ჩიპი). ზონდის სენსორები დამზადებულია სილიციუმის ან სილიციუმის ნიტრიდისგან. კონსოლის მთავარი მახასიათებელია ძალის მუდმივი (სიხისტის მუდმივი), რომელიც მერყეობს 0,01 ნ/მ-დან 1020 ნ/მ-მდე. ბიოლოგიური ობიექტების მონიტორინგისთვის გამოიყენება "რბილი" ზონდები 0,01  0,06 ნ/მ.

Პატარა 7 3. პირამიდული AFM ​​ზონდის სენსორების სურათები
ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით:
a – I–ის მსგავსი ტიპი, b–V–ს მსგავსი ტიპი, c–პირამიდა კონსოლის წვერზე

პეზოელექტრული დრაივები ან სკანერები - ზონდის კონტროლირებადი გადაადგილებისთვის თვალზე ან თავად თვალზე, ან ზონდის მცირე მანძილზე. პიეზოელექტრო დრაივებში გამოიყენება პიეზოკერამიკული მასალები, რომლებიც ცვლიან ზომებს, როდესაც მათ ემატება ელექტრო ძაბვა. გეომეტრიული პარამეტრების შეცვლის პროცესს ელექტრული ველის ინფუზიით ეწოდება შებრუნებული პიეზოელექტრული ეფექტი. ყველაზე გაფართოებული პლასტიკური მასალაა ტყვიის ცირკონატის ტიტანატი.

სკანერი არის ფოროვან-კერამიკული დიზაინი, რომელიც უზრუნველყოფს მოძრაობას სამ კოორდინატში: x, y (თვალის გვერდითი სიბრტყეზე) და z (ვერტიკალურად). არსებობს სკანერების რამდენიმე სახეობა, მათგან ყველაზე განიერია შტატივი და მილის ნაწილები (ნახ. 7-4).

Პატარა 7 4. სკანერის კონსტრუქციები: ა) – სამფეხა; ბ) – მილის ნაწილები

სამფეხის სკანერში სამი კოორდინატით გადაადგილება უზრუნველყოფს ორთოგონალური სტრუქტურის შექმნას სამი დამოუკიდებელი კერამიკულ-კერამიკული ღეროებით.

ცარიელი მილის სკანერში, პიეზოელექტრული მილი იხრება XZ და ZY სიბრტყეებში და იკუმშება ან შეკუმშულია Z ღერძის გასწვრივ ელექტროდებზე გამტარი ძაბვის გამოყენებისას, რაც უზრუნველყოფს მილის გადაადგილებას. XY სიბრტყეში მკლავის საკონტროლო ელექტროდები ბრუნავს მილის გარე ზედაპირზე; X და Y-ზე Z მოძრაობების გასაკონტროლებლად, ელექტროდებს მიეწოდება თანაბარი ძაბვები.

Lanzyug zvorotnogo zv'yazku - SPM ელემენტების ნაკრები, რომლის დამატებით სკანირებისას ზონდი მოთავსებულია ნიმუშის ზედაპირზე ფიქსირებულ ზედაპირზე (სურ. 7 -5). სკანირების პროცესში ზონდი შეიძლება განთავსდეს ნიმუშის ზედაპირის სხვადასხვა რელიეფის მონაკვეთებზე, ამ შემთხვევაში იცვლება ზონდი-ზონდის პოზიცია Z და ასევე შეიცვლება ზონდი-ზონდის ურთიერთქმედების მნიშვნელობა. .

Პატარა 7 5. სკანირების ზონდის მიკროსკოპის კარიბჭის სქემა

როგორც ზონდი უახლოვდება ზედაპირს, იზრდება ზონდის ურთიერთქმედების ძალები და იზრდება სიგნალი ჩამწერ მოწყობილობაზე. ვ(ტ), კოტრიი ჩნდება ძაბვის ერთეულებში. შედარებითი ათანაბრებს სიგნალს ვ(ტ) საცნობარო ძაბვით ვ მხარდაჭერაის ვიბრირებს დამახინჯებულ სიგნალს ვ კორესპონდენტი. კორექტირების სიგნალი ვ კორესპონდენტიმიეწოდება სკანერს და ზონდი შედის სურათში. საცნობარო ძაბვა არის ძაბვა, რომელიც შეესაბამება ჩამწერი მოწყობილობის სიგნალს, როდესაც ზონდი გამოჩნდება ეკრანის სამიზნე პოზიციაზე. სკანირების დროს ზონდ-ექსპოზიციის მხარდაჭერით, დაწყვილების სისტემა ინარჩუნებს ზონდ-ექსპოზიციის ურთიერთქმედების მითითებულ ძალას.

Პატარა 7 6. საჰაერო ზონდის ტრაექტორია ზონდისა და ზონდის ურთიერთქმედების მუდმივი ძალის დაბრუნების შეერთების სისტემის მიერ მხარდაჭერის პროცესში.

ბრინჯი. 7 -6 გვიჩვენებს ზონდის ბრუნვის ტრაექტორიას ზონდისკენ, ზონდის და წვერის ურთიერთქმედების სტაციონარული ძალის დაზოგვისას. როდესაც ზონდი გამოჩნდება ხვრელის ზემოთ, სკანერზე ვრცელდება ძაბვა, ხოლო სკანერის დაჭერისას ზონდი იკლებს.

ლანცეტის შეერთების ლიკვიდობა ზონდ-დანამატი სადგურის შეცვლას შორის (ზონდი-შტეფსელი ურთიერთქმედება) განისაზღვრება ლანცეტის მუდმივით გადართვის შეერთებაზე. კ. მნიშვნელობა კდამოკიდებულია კონკრეტული SPM-ის დიზაინის მახასიათებლებზე (სკანერის დიზაინი და მახასიათებლები, ელექტრონიკა), SPM მუშაობის რეჟიმზე (სკანირების არეალის ზომა, სკანირების სითხე და ა.შ.), ასევე ზედაპირის მახასიათებლებზე, რომლებიც მიმდინარეობს მონიტორინგი (მახასიათებლების მასშტაბი, რელიეფი, ტერიალუს სიმტკიცეც).

რიზნოვიდი სპმ

სკანირების გვირაბის მიკროსკოპი

STM ჩამწერი მოწყობილობით (Mal. 7 -7) ლითონის ზონდს შორის მიედინება გვირაბის ნაკადი, რომელიც განსხვავდება ნიმუშის ზედაპირზე არსებული პოტენციალისა და მისი ზედაპირის ტოპოგრაფიის მიხედვით. ზონდს აქვს მკვეთრი მახვილი თავი, მომრგვალებული წვერის რადიუსი შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ნანომეტრს. როგორც ზონდის მასალა, განიხილეთ ვიკორიზირებული ლითონები მაღალი სიმტკიცე და ქიმიური წინააღმდეგობა: ვოლფრამი ან პლატინი.

Პატარა 7 7. გვირაბის ზონდის სენსორის სქემა

ძაბვა გამოიყენება ზონდსა და გამტარ მავთულს შორის. როდესაც ზონდის წვერი ნიმუშის წინ 10A-მდე სიჩქარით ჩნდება, ელექტრონები ნიმუშიდან იწყებენ გვირაბს ზონდის უფსკრულიდან და საპირისპირო მიმართულებით, ძაბვის ნიშნიდან გამომდინარე (ნახ. 7 - 8). ).

Პატარა 7 8. ზონდის წვერსა და მინას შორის ურთიერთქმედების სქემატური წარმოდგენა

გვირაბის ნაკადი, რომელიც პასუხისმგებელია ამაზე, როგორც ჩანს, არის სარეგისტრაციო მოწყობილობა. იოგოს ზომა მე თგვირაბის კონტაქტზე ძაბვის პროპორციული მიწოდება ვდა დაწექით ექსპონენციალურად ამობურცულიდან თავიდან წვერამდე დ.

ამ გზით, მცირე ცვლილებები ხდება ზონდის წვერიდან დმიუთითებს გვირაბის დინების ექსპონენტურად დიდ ცვლილებებზე მე თ(გადაცემა, რა არის ძაბვა ვინარჩუნებს უცვლელს). შედეგად, გვირაბის ზონდის სენსორის მგრძნობელობა საკმარისია 0,1 ნმ-ზე ნაკლები სიმაღლის ცვლილებების დასადგენად და, შესაბამისად, ატომების გამოსახულების გადასაღებად მყარი სხეულის ზედაპირზე.

ატომური ძალის მიკროსკოპი

ატომური ძალის ურთიერთქმედების უმსხვილესი ზონდის სენსორი არის ზამბარის კონსოლი (კონსოლი), რომლის ბოლოში გაშლილი ზონდია. დიდი კონსოლის ზომა, რომელიც წარმოიქმნება ზონდსა და ზონდს შორის ძალის ურთიერთქმედების შედეგად (ნახ. 7 - 9), კონტროლდება დამატებითი ოპტიკური სარეგისტრაციო სქემებით.

ძალის სენსორის მუშაობის პრინციპი ემყარება ატომური ძალების დიაპაზონს, რომელიც მოქმედებს ზონდის ატომებსა და ნიმუშის ატომებს შორის. ზონდის ძალის შეცვლისას იცვლება კონსოლის გადაადგილების სიდიდე და ასეთი ცვლილება იზომება ოპტიკური რეგისტრაციის სისტემით. ამრიგად, ატომური ძალის სენსორი არის ცხელი ზონდი მაღალი მგრძნობელობით, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ჩაწეროთ ახლო ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალები.

ზონდის ძალასა და ზონდს შორის კავშირის მცირე პერიოდებისთვის ფდა კონსოლის წვერის გაძლიერება xმითითებულია ჰუკის კანონით:

დე კ - კონსოლის ძალის მუდმივი (სიხისტის მუდმივი).

მაგალითად, კონსოლი მუდმივით კ 1 ნ/მ რიგის მიხედვით, შემდეგ ზონდი-ნაწილაკების ურთიერთქმედების ძალის გავლენის ქვეშ 0,1 ნანონივტონის რიგის მიხედვით, კონსოლის გაფართოების მნიშვნელობა არის დაახლოებით 0,1 ნმ.

ასეთი მცირე მოძრაობების გამოსავლენად გამოიყენება ოპტიკური სენსორი (სურ. 7-9), რომელიც შედგება გამტარ ლაზერისა და მრავალსექციური ფოტოდიოდისგან. როდესაც კონსოლი მოხრილია, ახალი ლაზერული არხის გამოსავალი გადადის ფოტოდეტექტორის ცენტრისკენ. ამრიგად, კონსოლის მნიშვნელობა შეიძლება განისაზღვროს ფოტოდეტექტორის ზედა (T) და ქვედა (B) ნახევრის სიკაშკაშის შეცვლით.

სურათი 7 9. დენის სენსორის დიაგრამა

ზონდსა და ზონდს შორის ურთიერთქმედების ძალების სიძლიერე ზონდსა და ზონდს შორის

როდესაც ზონდი თვალთან ახლოსაა, თირკმელი იზიდავს ზედაპირს მიზიდულ ძალების არსებობის გამო (ვან დერ ვაალის ძალები). როდესაც ზონდი უფრო უახლოვდება ნაწილაკს, ზონდის ბოლოში მდებარე ატომების ელექტრონული გარსი და შუშის ზედაპირზე მდებარე ატომები იწყებენ გადახურვას, რაც იწვევს ძალას, რომელიც იზრდება. შემდგომი ცვლილებებით, ძალა, რომელიც იზრდება, დომინანტი ხდება.

ძალაუფლების დეპოზიტი ან ატომთაშორისი ურთიერთქმედება ფატომებს შორის რროგორც ჩანს:

.

კონსტანტი აі ბრომ სასცენო შოუ მі ნმდგომარეობს ატომების ტიპსა და ქიმიურ ბმების ტიპში. ვან დერ ვაალის ძალებისთვის მ= 7 ტ n=3. F(R) დონე ნათლად არის ნაჩვენები ნახ. 7-10.

Პატარა 7 10. ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალის ინტენსივობა ზედაპირიდან

SPM-მონაცემების ფორმატი, SPM-მონაცემების ვიზუალიზაცია

ოპტიკურ მიკროსკოპზე დაკვირვებისთვის აღებული ზედაპირის მორფოლოგიის შესახებ მონაცემები წარმოდგენილია ზედაპირის მონაკვეთის უფრო დიდი გამოსახულების სახით. ინფორმაცია, რომელიც აღებულია დამატებითი SPM-ით, ჩაიწერება A ij მთელი რიცხვების ორგანზომილებიანი მასივის სახით. კანის ღირებულება ij ეს მითითებულია ზედაპირზე ლაქით სკანირების ველის საზღვრებთან. გრაფიკულად გამოსახულ რიცხვთა მასივს ეწოდება SPM სკანირებულ სურათებს.

გამოსახულების სკანირება შეიძლება იყოს ორგანზომილებიანი (2D) ან სამგანზომილებიანი (3D). ზედაპირზე კანის წერტილის 2D ვიზუალიზაციით Z= ვ(x, y) დააყენეთ ფერის ტონი იმავე სიმაღლეზე, როგორც ზედაპირის წერტილი (ნახ. 7 - 11 ა). ზედაპირის გამოსახულების 3D ვიზუალიზაციით Z= ვ(x, y) იქნება აქსონომეტრიულ პერსპექტივაში დამატებითი აქცენტით პიქსელებზე და ხაზის რელიეფზე. 3D ფერწერის ყველაზე ეფექტური გზაა ტვინის ზედაპირის გამოკვეთა წერტილი dzherel-ით, დახატული ზედაპირის ზემოთ სივრცის პირველ წერტილში (ნახ. 7-11 ბ). რაც საშუალებას გაძლევთ ხაზგასმით აღვნიშნოთ რელიეფის მცირე თვისებები.

Პატარა 7 11. ადამიანის სისხლის ლიმფოციტები:
ა) 2D გამოსახულებები; ბ) 3D გამოსახულებები უკანა განათებით

ნიმუშების მომზადება SPM შემდგომი დაკვირვებისთვის

ბაქტერიული უჯრედების მორფოლოგია და სტრუქტურა

ბაქტერიები არის ერთუჯრედიანი მიკროორგანიზმები, რომლებსაც აქვთ მრავალფეროვანი ფორმა და დაკეცილი სტრუქტურა, რაც მიუთითებს მათი ფუნქციური საქმიანობის მრავალფეროვნებაზე. ბაქტერიებს ახასიათებთ შემდეგი ძირითადი ფორმები: სფერული (კულასტა), ცილინდრული (ღერო), ხვეული და ძაფისებრი [რეფ. 7-2].

კოკი (მრგვალი ფორმის ბაქტერიები) - გრძელვადიანი ჰემის მიდამოში და გარემომცველი ინდივიდების ზრდა იყოფა მიკროკოკებად (დაწოლილი კოკა), დიპლოკოკებად (თანამედროვე კოკა), სტრეპტოკოკებად (კოკუს ლანსები), სტაფილოკოკებად (რომლებიც აქვთ. ვაზის გამოჩენა), ტეტრაკოკი (ბოსტნეულის კოკა). ennya) ) რომ სარცინი (8 ან 16 კოკის შეფუთვა).

ჯოხის მსგავსი - ბაქტერიები იზრდება ერთუჯრედიანი, დიპლობაქტერიების ან სტრეპტობაქტერიების სახით.

გრეხილი - ვიბრაციები, სპირი და სპიროქეტები. ვიბრიონები ოდნავ მოხრილ ჩხირებს ჰგავს, სპირებს კი გრეხილი ფორმა აქვს რამდენიმე სპირალური ხვეულით.

ბაქტერიების ზომა მერყეობს 0,1-დან 10 მიკრონიმდე. ბაქტერიული უჯრედი შედგება კაფსულის, უჯრედის კედლის, ციტოპლაზმური მემბრანისა და ციტოპლაზმისგან. ციტოპლაზმა შეიცავს ნუკლეოტიდებს, რიბოზომებს და ჩანართებს. ზოგიერთი ბაქტერია მხარს უჭერს flagella და villi. რამდენიმე ბაქტერია ქმნის სუპერკაპებს. ბარძაყის გარე განივი ზომიდან გამომდინარე, სუპერ ლოყები აძლევენ მას ღეროს მსგავს ფორმას.

ოპტიკურ მიკროსკოპზე ბაქტერიების მორფოლოგიის შესასწავლად ამზადებენ ნატიურ (გადარჩენილ) პრეპარატებს და ფიქსირებულ ნაცხებს, რომლებიც მომზადებულია ანილინის ბეღლით. არსებობს სპეციალური მომზადების მეთოდები flagella-ს, უჯრედის კედლების, ნუკლეოტიდების და სხვადასხვა ციტოპლაზმური ჩანართების იდენტიფიცირებისთვის.

ბაქტერიული უჯრედების მორფოლოგიის SPM გამოკვლევა არ საჭიროებს პრეპარატის ინფუზიას. SPM საშუალებას იძლევა ბაქტერიების ფორმა და ზომა განისაზღვროს მაღალ დონეზე. საგულდაგულოდ მომზადებული პრეპარატით და დამრგვალების მცირე რადიუსის ვიკორისტული ზონდით შესაძლებელია ფლაგელას აღმოჩენა. ამავდროულად, უჯრედის კედლის დიდი სიხისტის გამო, ბაქტერიებს არ შეუძლიათ "გაარღვიონ" უჯრედის შიდა სტრუქტურები, როგორც ეს შეიძლება გაკეთდეს სხვა ადამიანის უჯრედებზე.

მორფოლოგიის SPM გამოკვლევისთვის პრეპარატების მომზადება

SPM-ის გამოყენებით პირველი საცდელისთვის რეკომენდებულია ბიოლოგიური პრეპარატის არჩევა, რომელიც არ საჭიროებს კომპლექსურ მომზადებას. ზოგადად, ადვილად ხელმისაწვდომი და არაპათოგენური რძემჟავა ბაქტერიები გვხვდება მჟავე კომბოსტოს ან ფერმენტირებული რძის პროდუქტების მარილწყალში.

ჰაერში SPM-ის დაკვირვებისთვის საჭიროა საყურადღებო ობიექტის გულდასმით დაფიქსირება ბალიშის ზედაპირზე, მაგალითად, მოხრილ სლაიდზე. გარდა ამისა, სუსპენზიაში არსებული ბაქტერიების სიძლიერე უნდა იყოს ისეთი, რომ უჯრედები, გარსზე დეპონირებისას, არ იწებება და მათ შორის სივრცე არ იყოს ძალიან დიდი, რათა სკანირებისას შესაძლებელი იყოს მცირე ნიმუშის აღება. ობიექტის ერთ ჩარჩოში გ. მნიშვნელოვანია გახსოვდეთ მომზადების სწორი რეჟიმის არჩევა. თუ ნაგვის წვეთს წაუსვით ბაქტერიების მოსაშორებლად გარსზე, მაშინ მოხდება მათი დალექვა და გადაბმა. ამ გაანგარიშების ძირითადი პარამეტრებია მცენარეში უჯრედების კონცენტრაცია და დალექვის დრო. სუსპენზიაში ბაქტერიების კონცენტრაცია განისაზღვრება ოპტიკური უბედურების სტანდარტის მიხედვით.

ამ შემთხვევაში ჩვენ გვაქვს მხოლოდ ერთი პარამეტრი - ინკუბაციის საათი. რაც უფრო მეტად ჩანს წვეთები მინაზე, მით უფრო მეტად გამოვლინდება ბაქტერიული უჯრედების სიძლიერე. ამავდროულად, თუ წვეთები დაიწყებენ გაშრობას, პრეპარატი ძლიერ დაბინძურდება ნარევის კომპონენტებით, რომლებიც დალექილია. ვასხურებ რუბლს ბაქტერიული უჯრედების მოსაშორებლად (როზსილი), ვანაწილებ ზედაპირზე, ვსვამ 5-60 კვილინს (დამოკიდებულია დეპოზიტზე). შემდეგ, წვეთების გაშრობის გარეშე, კარგად ჩამოიბანეთ გამოხდილი წყლით (პრეპარატი რამდენჯერმე დაასველეთ ბოთლში პინცეტით). გაშრობის შემდეგ პრეპარატი მზად არის SPM-ის გასაშრობად.

კონდახისთვის რძემჟავა ბაქტერიების პრეპარატები მომზადდა მჟავე კომბოსტოს ვარდის მარილწყალისგან. ვარდის მარილწყალში წვეთების ვიტრიმაციის საათი მოსახვევ ზედაპირზე არჩეული იყო 5 წუთი, 20 წუთი და 1 წელი (წვეთები უკვე დაწყებული იყო გაშრობა). SPM - კადრები წარმოდგენილი მალ. 7-12, პატარა 7-13,
Პატარა 7-14.

პატარებიდან ირკვევა, რომ ამ თვალსაზრისით ოპტიმალური ინკუბაციური საათი 510 წუთია. ლორწოვანი გარსის ზედაპირზე ხანგრძლივი ზემოქმედება იწვევს ბაქტერიული უჯრედების ერთმანეთთან შეკვრას. როდესაც ნაგვის წვეთები გაშრობას იწყებენ, ფრთხილად იყავით ზედაპირზე კლდის კომპონენტების დეპონირებისგან, რომელთა ამოღება შეუძლებელია.

Პატარა 7 12. რძემჟავა ბაქტერიების გამოსახულებები მოხრილ მინაზე,
წაიღეთ SPM დახმარებისთვის.

Პატარა 7 13. რძემჟავა ბაქტერიების გამოსახულებები მოხრილ მინაზე,
წაიღეთ SPM დახმარებისთვის. ინკუბაციის საათი: 20 წთ.

Პატარა 7 14. რძემჟავა ბაქტერიების გამოსახულებები მოხრილ მინაზე,
წაიღეთ SPM დახმარებისთვის. ინკუბაციის საათი 1 წელია.

ერთ-ერთი შერჩეული პრეპარატის გამოყენებით (სურ. 7-12) შევეცადეთ გაგვეგო, რა არის რძემჟავა ბაქტერიები და რა ფორმაა მათთვის დამახასიათებელი ამ პერიოდში. (მალ. 7 -15)

Პატარა 7 15. AFM – რძემჟავა ბაქტერიების გამოსახულებები მოხრილ მინაზე.
ინკუბაციის საათი 5 წუთია.

Პატარა 7 16. AFM – რძემჟავა ბაქტერიების ლანცეტის გამოსახულება მოხრილ მინაზე.
ინკუბაციის საათი 5 წუთია.

როზსოლუს ახასიათებს ბაქტერიების ღეროს მსგავსი ფორმა და შუბისებური წარმონაქმნი.

Პატარა 7 17. საწყისი SPM NanoEducator-ის საბაზისო პროგრამის ხედი.
ინსტრუმენტთა პანელი

საწყისი SPM NanoEducator პროგრამის VICOR ინსტრუმენტების გამოყენებით, ჩვენ განვსაზღვრეთ ბაქტერიული უჯრედების ზომა. სუნი დაწყობილი იყო დაახლოებით 0,5×1,6 მკმ
0,8×3,5 მიკრონი მდე.

მიღებული შედეგები შეიძლება შევადაროთ ბერგეის ბაქტერიების წარმოშობიდან მიღებულ მონაცემებს [ლიტ. 7-3].

რძემჟავა ბაქტერიები გადაეცემა ლაქტობაცილებს (Lactobacillus). ფლაპები ჯოხებს ჰგავს და სწორი ფორმისაა. ჩხირები გრძელია, ზოგჯერ კოკოს მსგავსი და მოკლე ფარნები აქვთ. ზომები 0,5 – 1,2 X 1,0 – 10 მიკრონი. სუპერეჩკა არ ამტკიცებს; ერთჯერადი აფეთქებებით, ისინი ცვივა პერიტრიქიალური დროშების გარსისთვის. შუა ნაწილში ფართოდ განიერია, ისინი განსაკუთრებით ხშირად ვიწროვდება მოხარშული და წყალმცენარეების წარმოშობის პროდუქტებში. რძემჟავა ბაქტერიები შედიან ბალახის ტრაქტის ნორმალურ მიკროფლორაში. ყველამ იცის, რომ მჟავე კომბოსტო ვიტამინებთან და დარიჩინთან ერთად ხელს უწყობს ნაწლავის მიკროფლორას გაუმჯობესებას.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპის დიზაინი ნანოპედაგოგი

ბრინჯი. ვიზუალიზაციის ხელმძღვანელის ამჟამინდელი გარეგნობის 7 -18 ნახვა SPM NanoEducatorდა მე გამოვყოფ ძირითად ელემენტებს, რათა მათი ანალიზი მოხდეს სამუშაო საათის განმავლობაში.

Პატარა 7 18. NanoEducator SPM-ის ვიზუალიზაციის ხელმძღვანელის გარე ხედი
1- საყრდენი, 2- დამჭერი მკლავი, 3- ურთიერთქმედების სენსორი, 4-ხრახნიანი სენსორის დამაგრება,
5 ხრახნი ხელით გადაადგილებისთვის, 6 ხრახნი სკანერის მინიდან ჰორიზონტალურ სიბრტყეში გადასატანად, 7 ხრახნი გადასაფარებლად ვიდეოკამერით

ბრინჯი. 7 -19 გვიჩვენებს ვიმირუვალის თავის დიზაინს. სადგამზე 1 არის მოსახსნელი სკანერი 8 ნიმუშის ტრიმახით 7, მექანიზმი, რომლითაც ნიმუში მიიყვანს ზონდს 2 საათის ძრავაზე დაყრდნობით. Დასაწყისში SPM NanoEducatorგამოსახულება მიმაგრებულია სკანერზე და გამოსახულების დასკანირება ხდება ურღვევი ზონდის გამოყენებით. ზონდის 6 კავშირი, რომელიც მიმაგრებულია ძალის ურთიერთქმედების სენსორზე 4, შეიძლება დარეგულირდეს სასურველ მნიშვნელობამდე დამატებითი ხელით ხრახნიანი 3-ის გამოყენებით. ადგილის წინ არჩევას მოჰყვება დამატებითი ხრახნი, რომელიც 9.

Პატარა 7 19. SPM NanoEducator-ის დიზაინი: 1 – ბაზა, 2 – კვების მექანიზმი,
3 – ხელით რეგულირების ხრახნი, 4 – ურთიერთქმედების სენსორი, 5 – სენსორის დამაგრების ხრახნი, 6 – ზონდი,
7 - გამოსახულების ტრიმახი, 8 - სკანერი, 9, 10 - ხრახნი სკანერის სურათიდან გადასატანად

უფროსი SPM NanoEducatorშედგება კაბელებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია გამოსახულების თავთან, SPM კონტროლერთან და დამხმარე კომპიუტერთან. მიკროსკოპი დაკავშირებულია ვიდეოკამერასთან. ურთიერთქმედების სენსორიდან სიგნალი გამაძლიერებლად გადაქცევის შემდეგ მიდის SPM კონტროლერზე. რობოტის კონტროლი SPM NanoEducatorმუშაობს კომპიუტერიდან SPM კონტროლერის მეშვეობით.

ძალის ურთიერთქმედების სენსორი და ზონდი

მზადაა ნანოპედაგოგივიბრაციის სენსორი კერამიკული კერამიკული მილის დანახვაზე ლ=7 მმ, დიამეტრი დ=1,2მმ სისქის კედელი თ=0,25 მმ, მყარად ფიქსირდება ერთ ბოლოზე. გამტარი ელექტროდი გამოიყენება მილის შიდა ზედაპირზე. ორი ელექტრო იზოლირებული ცილინდრული ელექტროდი გამოიყენება მილის გარე ზედაპირზე. ვოლფრამის მავთული დიამეტრით
100 მიკრონი (პატარა 7 -20).

Პატარა 7 20. NanoEducator მოწყობილობის უნივერსალური სენსორის დიზაინი

ბურღის გრძელი ბოლო, რომელიც გამოიყენება როგორც ზონდი, სიმკვეთრეა ელექტროქიმიურად, დამრგვალების რადიუსი არის 0,2  0,05 მკმ. ზონდი ელექტრულ კონტაქტს ახდენს მილის შიდა ელექტროდთან, რომელიც დაკავშირებულია მოწყობილობის დამიწებულ კორპუსთან.

პიეზოელექტრო მილზე ორი გარე ელექტროდის არსებობა საშუალებას აძლევს ძალის ურთიერთქმედების სენსორს (მექანიკური ზემოქმედების სენსორი) ვიბრაცია მოახდინოს პიეზოელექტრული მილის ერთი ნაწილის (ზედა, ნახ. 7 -21 შესაბამისად), ხოლო ვიკორისტის მეორე ნაწილი არის პეზოვიბრატორივით. ცვლადი ელექტრული ძაბვა მიეწოდება ოსცილატორს სიმძლავრის სენსორის რეზონანსული სიხშირის ტოლი სიხშირით. ხმის ამპლიტუდა ზონდის დიდი გაფართოებით მაქსიმალურია. იაკი მალიდან ჩანს. 7 -22, ჩაქუჩის პროცესში, ზონდი გადაადგილდება თანაბარი პოზიციიდან A მნიშვნელობით, რომელიც უდრის მისი შემაშფოთებელი მექანიკური ვიბრაციების ამპლიტუდას (მიკრომეტრის ნაწილების დასაყენებლად), ხოლო მეორე ნაწილზე ჭრის (შეჯახების სენსორი) ვაზი არსებობს ცვალებადი ელექტრული ძაბვა ზონდის პროპორციული გადაადგილების გამო და, როგორც ჩანს, ჯდება.

როდესაც ზონდი სინჯის ზედაპირთან ახლოსაა, ზონდი იწყებს ნიმუშზე გაჭიმვას დამსხვრევის პროცესში. ამპლიტუდა-სიხშირის მახასიათებლის (AFC) შესამცირებლად, სენსორის მოძრაობა მარცხნივ უდრის AFC-ს, რომელიც შორს არის ზედაპირზე (ნახ. 7 -22). ვინაიდან ვიბრაციის სიხშირე ექვემდებარება ვიბრაციის მუდმივ და თანაბარ სიხშირეს, მაშინ როდესაც ზონდი ზედაპირთან ახლოსაა, ვიბრაციის ამპლიტუდა იცვლება და ხდება ტოლი A. ვიბრაციის ეს ამპლიტუდა იცვლება და ხდება ტოლი. რეგისტრირებულია ჭრის სხვა ნაწილიდან.

Პატარა 7 21. პიეზოელექტრული მილის მუშაობის პრინციპი
როგორც ძალის ურთიერთქმედების სენსორი

Პატარა 7 22. დენის სენსორის სიხშირის შეცვლა
როდესაც თვალის ზედაპირთან ახლოსაა

სკანერი

მიკრო გადაადგილების ორგანიზების მეთოდი, რომელიც გამოიყენება მოწყობილობაში ნანოპედაგოგი, პერიმეტრის ირგვლივ დაწნეხილ ლითონის გარსზე ფუძეები, ზედაპირზე დაწებებული ფისოვანი ფირფიტით (მალ. 7 -23 ა). პლასტმასის ფირფიტის ზომის შეცვლა იმ ძაბვის გავლენის ქვეშ, რომელიც მას აკონტროლებს, გამოიწვევს მემბრანის დარღვევას. ასეთი გარსების კუბის სამი პერპენდიკულარული მხარის გასწვრივ და მათი ცენტრების დაკავშირების შემდეგ, თქვენ შეგიძლიათ ამოიღოთ 3-კოორდინატიანი სკანერი (ნახ. 7-23 ბ).

Პატარა 7 23. NanoEducator-ზე მიმაგრებული სკანერის მუშაობის პრინციპი (ა) და დიზაინი (ბ).

ტყავის ელემენტი 1, შესაკრავები კუბის 2-ის სახეებზე, ახალი ელექტრული ძაბვის დამატებით, შეგიძლიათ საკინძები გადაიტანოთ ახალ მე-3 ნაწილზე სამი ერთმანეთის პერპენდიკულარული სწორი ხაზიდან ერთ-ერთში - X, Y ან Z. როგორც ჩანს. პატარადან სამივე ნაწილი და ერთ წერტილში შეიკრიბა 4. ნებისმიერი სიახლოვისგან შეგიძლიათ შენიშნოთ, რომ ეს წერტილი მოძრაობს სამი კოორდინატის უკან X, Y, Z. ამ ეტაპზე, სტენდი 5 მიმაგრებულია ჩარჩო 6-ის ტრიმერზე. ამ გზით, ჩარჩო მოძრაობს სამი კოორდინატის გასწვრივ სამი დამოუკიდებელი დაძაბულობის ღეროების მოქმედებით. კიდეებზე ნანოპედაგოგიგამოსახულების მაქსიმალური მოძრაობა უახლოვდება 5070 μm, რაც ნიშნავს მაქსიმალურ სკანირების არეალს.

ზონდის ავტომატური წინსვლის მექანიზმი ლორწოსკენ (ლორწოვანი გარსის შეკავება)

Z-ღერძის სკანერის მოძრაობის დიაპაზონი უნდა იყოს დაახლოებით 10 μm, ამიტომ სკანირების დაწყებამდე აუცილებელია ზონდი მიიტანოთ მიზანთან ახლოს. ამ მიზნით, შემცირების მექანიზმი, რომლის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 7-19. Dvigun 1 Crokovy, როდესაც ემსახურება eogo electrichny izpulsіv gutifs 2 І Movish bar 3 s 3 zontia 4, მჭიდრო წყალქვეშა vid Zrazka 5, დამაგრებული სკანერზე 6. ერთი კროკის ღირებულება ხდება 2 μm-თან ახლოს.

Პატარა 7 24. ზონდის თვალის ზედაპირზე მიტანის მექანიზმის სქემა

კიდეზე ამოძრავებული მექანიზმის ფრაგმენტები მნიშვნელოვნად აღემატება საჭირო ზონდის გადაადგილების ზომას სკანირების პროცესის დროს, რათა თავიდან იქნას აცილებული ზონდის დეფორმაცია, რომელიც მიეწოდება კიდეების დისკის ერთსაათიან მუშაობას და გადაადგილდება yum სკანერი Z ღერძის გასწვრივ. მოწინავე ალგორითმის შემდეგ:

1. დასაკეცი სისტემა ჩართულია და სკანერი „გამოწეულია“, რაც ამცირებს ინდიკატორს ქვედა უკიდურეს პოზიციაზე.

2. ზონდის ჩასმის მექანიზმი იწყებს მუშაობას ერთხელ და შემდეგ ჩერდება.

3. რევერსიის სისტემა ჩართულია და სკანერი შეუფერხებლად აწევს ზონდს და ზონდი-სპექტრის ურთიერთქმედება ერთდროულად ანალიზდება.

4. თუ არის ყოველდღიური ურთიერთქმედება, პროცესი მეორდება 1 პუნქტიდან.

თუ სკანერის აწევისას გამოჩნდება ნულოვანი სიგნალი, დაწყვილების სისტემის სისტემა სკანერს მაღლა აყენებს და აფიქსირებს ურთიერთქმედების მნიშვნელობას მოცემულ დონეზე. ძალის ურთიერთქმედების სიდიდე, რომლის დროსაც იქნება ზონდის წვერი და ჩატარდება სკანირების პროცესი, მოწყობილობაში ნანოპედაგოგიხასიათდება პარამეტრით ჩახშობილი ამპლიტუდა (Დიაპაზონიჩახშობა) :

A = A o. (1- ამპლიტუდის ჩახშობა)

SPM სურათების გადაღება

პროგრამაზე დაჭერის შემდეგ ნანოპედაგოგიპროგრამის მთავარი ფანჯარა ჩნდება კომპიუტერის ეკრანზე (Mal. 7-20). რობოტი ბეჭდავს კვალს მენიუს ელემენტიდან ფაილიდა აირჩიე რაღაც ახალი ვიდკრიტიან კიდევ ახალიან დამატებითი ღილაკები ინსტრუმენტთა პანელზე (, ).

აირჩიეთ ბრძანებები ფაილი ახალინიშნავს გადასვლას ვიმირების SPM-ის შესრულებამდე და გუნდის შერჩევამდე ფაილი ვიდკრიტინიშნავს გადასვლას ადრე წაშლილი მონაცემების განხილვაზე და დამუშავებაზე. პროგრამა საშუალებას გაძლევთ ნახოთ და დაამუშავოთ მონაცემები ხედების პარალელურად.

Პატარა 7 25. Golovne vikno პროგრამა NanoEducator

გუნდის გამარჯვების შემდეგ ფაილი ახალიეკრანზე ჩნდება დიალოგური ფანჯარა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ ან შექმნათ სამუშაო საქაღალდე, რომელშიც ჩაიწერება შიდა რედაქტირების შედეგები. რედაქტირების პროცესში, ყველა მონაცემი წაიშლება და თანმიმდევრულად ჩაიწერება დასახელებულ ფაილებში ScanData+i.spm, დე ინდექსი მეგადადის ნულამდე პროგრამის დაწყებისას და იზრდება ყოველი ახალი ცვლილებისას. ფაილი ScanData+i.spmმოთავსებულია სამუშაო საქაღალდეში, რომელიც დაინსტალირებულია სამყაროს დაწყებამდე. ვირტუალიზაციის დროს შესაძლებელია სხვა სამუშაო საქაღალდის არჩევა. რისთვისაც თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს , ნაჩვენებია პროგრამის მთავარი ფანჯრის ინსტრუმენტთა პანელზე და აირჩიეთ მენიუს ელემენტი სამუშაო საქაღალდის შეცვლა.

ნაკადის მაყურებლის შედეგების შესანახად, თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს გადაარჩინე იაკისკანირების ფანჯარაში, დიალოგურ ფანჯარაში აირჩიეთ საქაღალდე და მიუთითეთ ფაილის სახელი, რომლის ფაილიც ScanData+i.spm, რომელიც ემსახურება როგორც დროებით ფაილს მონაცემების შესანახად რედაქტირების პროცესში, დაერქმევა სახელის მოცემული ფაილის სახელის მიხედვით. დამუშავების შემდეგ, ფაილი შეინახება სამუშაო საქაღალდეში, რომელიც მითითებულია წაშლამდე. თუ არ გააუქმებთ ჩაქრობის შედეგების შენახვის ოპერაციას, მაშინ პროგრამის გაშვების დროს შედეგები ჩაიწერება დროის ფაილებში ScanData+i.spm, თანმიმდევრულად გადაიწერება (თუ სამუშაო საქაღალდე არ შეცვლილა). სამუშაო მამაში მოდიფიკაციის შედეგების დროზე მგრძნობიარე ფაილების გამოვლენის შესახებ, მიღწევები ჩანს პროგრამების დახურვამდე და გაშვების შემდეგ. სამუშაო საქაღალდის შეცვლა ექსპერიმენტის ჩატარებამდე საშუალებას გაძლევთ დაიცვათ წინა ექსპერიმენტის შედეგები წაშლისაგან. სტანდარტული ScanDataამის შეცვლა შეგიძლიათ ფანჯრიდან სამუშაო საქაღალდის არჩევით. საქაღალდის შერჩევის ფანჯარა დაწკაპუნება ღილაკზე დაჭერისას , ნაჩვენებია პროგრამის მთავარი ფანჯრის პანელზე. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეინახოთ გაჯანსაღების შედეგები ბრაუზერის სკანირება, საჭირო ფაილების ნახვისა და არჩეულ საქაღალდეში შენახვის გზით.

შესაძლებელია დამატებითი NanoEducator მოწყობილობის გამოყენებით დაფიქსირებული შედეგების ექსპორტი ASCII ფორმატში და Nova ფორმატში (NTMDT კომპანია), რომლის იმპორტირება შესაძლებელია NT MDT Nova პროგრამის, გამოსახულების ანალიზისა და სხვა პროგრამების მიერ. ASCII ფორმატი ექსპორტს ახორციელებს სკანირების სურათებს, მონაცემებს მათი კვეთის შესახებ და ვიბრაციული სპექტროსკოპიის შედეგებს. მონაცემების ექსპორტისთვის, თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს ექსპორტი, ნაჩვენებია პროგრამის მთავარი ფანჯრის ხელსაწყოთა ზოლში ან აირჩიეთ ექსპორტიმენიუს პუნქტში ფაილიამ ფანჯარაში აირჩიეთ შესაბამისი ექსპორტის ფორმატი. დამუშავებისა და ანალიზისთვის მონაცემები შეიძლება გაიგზავნოს პირდაპირ ადრე გაშვებულ გამოსახულების ანალიზის პროგრამაში.

დიალოგური ფანჯრის დახურვის შემდეგ, პანელი გამოჩნდება ეკრანზე
(მალ. 7 -26).

Პატარა 7 26. Panel keruvannya დამონტაჟებული

პანელის მარცხენა მხარეს არის მოწყობილი ღილაკები SPM კონფიგურაციის ასარჩევად:

SSM- სკანირების ძალის მიკროსკოპი (SFM)

STM- სკანირების გვირაბის მიკროსკოპი (STM).

ვიმირების ჩატარება საწყის SPM NanoEducator-ზე მოიცავს შემდეგ ოპერაციებს:

1. ხედვის მონტაჟი

UVAGA! ზონდის ჩასმამდე აუცილებელია სენსორის ამოღება ზონდიდან, რათა არ დაზიანდეს ზონდი.

სიმბოლოს მიმაგრების ორი გზა არსებობს:

მაგნიტურ მაგიდაზე (ამ შემთხვევაში გამოსახულებები მაგნიტურ ბალიშზეა მიმაგრებული);

ორმხრივ წებოვან ზოლზე.

UVAGA! ორმხრივ წებოვან ზოლზე ეტიკეტის დასაყენებლად საჭიროა ტრიმერი სადგამებიდან (ისე, რომ არ დააზიანოთ სკანერი) და შემდეგ ისევ დააბრუნოთ, სანამ ოდნავ არ გაჩერდება.

თუ არსებობს მაგნიტური დამაგრება, შემცვლელი ნაწილი შეიძლება გამოვიდეს ნაწილის ამოღების გარეშე.

2. ზონდის სენსორის დაყენება

UVAGA! დააინსტალირეთ სენსორი კვალის ზონდით ჯერ კვალის დაყენების შემდეგ.

საჭირო ზონდის სენსორის არჩევის შემდეგ (სენსორის მორთვა ფუძის ლითონის კიდეებით) (განცალკევება მალ. 7 -27), გახსენით ზონდის სენსორის სამაგრი ხრახნი ვიბრაციული თავის გვირგვინზე, ჩადეთ სენსორი ტრიმახის სოკეტი, სანამ არ გაჩერდება, დაამაგრეთ ხრახნი საიუბილეო გვერდის უკან, ვამტვრევ სანამ არ აანთებს.

Პატარა 7 27. ზონდის სენსორის დაყენება

3. აირჩიეთ მდებარეობის სკანირება

გაფართოების დიზაინის შერჩევისას გამოიყენეთ ხრახნი X ღერძის ცხრილის გადასატანად, რომელიც გადაადგილებულია დანართის ქვედა ნაწილში.

4. მიიტანეთ ზონდი თვალამდე

წინა გაფართოების ოპერაცია არ არის სავალდებულო კანის ტესტისთვის, საჭიროა ყურადღება მიაქციოთ თვალსა და ზონდის ბოლოებს შორის მანძილის ზომას. წინ მიახლოების ოპერაცია უნდა განხორციელდეს, როდესაც მანძილი ზონდის წვერსა და ნიმუშის ზედაპირს შორის გადადის 0,51მმ. თუ ავტომატური ზონდი სამიზნემდე მიიყვანს მათ შორის დიდი მანძილიდან, პროცესი საკმაოდ საათს მიიღებს.

გამოიყენეთ ხელით ხრახნი ზონდის დასაწევად, ვიზუალურად შეამოწმეთ, არის თუ არა ის განლაგებული მასსა და თვალის ზედაპირს შორის.

5. პობუდოვას რეზონანსული მრუდი და მუშაობის სიხშირის დაყენება

ეს ოპერაცია აუცილებლად გულისხმობს კანის ინფექციის დასაწყისს და სანამ დოკი არ გატყდება, გადადის ბლოკირების აღმოფხვრის შემდგომ ეტაპებზე. გარდა ამისა, კოდის გაუქმების პროცესში წარმოიქმნება სიტუაციები, რომლებიც მოითხოვს იგივე ოპერაციის განმეორებას (მაგალითად, კონტაქტის დაკარგვის შემდეგ).

აშკარაა, რომ რეზონანსი ისმის მოწყობილობის პანელზე ღილაკის დაჭერით. ეს ოპერაცია გადასცემს ზონდის ვიბრაციის ამპლიტუდას ვიბრაციების სიხშირის შეცვლისას, რომლებიც დაყენებულია გენერატორის მიერ. რისთვისაც თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს გაშვება(მალ. 7 -28).

Პატარა 7 28. როგორ ვიმუშაოთ რეზონანსის ძიებით და მუშაობის სიხშირის დაყენებით:
ა) – ავტომატური რეჟიმი; ბ) – მექანიკური რეჟიმი.

რეჟიმში ავტოგენერატორის სიხშირე ავტომატურად დაყენებულია იმავე სიხშირეზე, როგორც ზონდის რხევის მაქსიმალური ამპლიტუდა. გრაფიკი, რომელიც ასახავს ზონდის ამპლიტუდის ცვლილებას მოცემულ სიხშირის დიაპაზონში (ნახ. 7-28a) საშუალებას გაძლევთ აკონტროლოთ რეზონანსული პიკის ფორმა. იმის გამო, რომ რეზონანსულ პიკს არ აქვს საკმარისი გამოხატულება, რადგან რეზონანსის სიხშირეზე ამპლიტუდა მცირეა ( 1 ვ-ზე ნაკლები), მაშინ საჭიროა ვიბრაციის პარამეტრების შეცვლა და რეზონანსული სიხშირის ხელახლა არჩევა.

ვისთვისაც რეჟიმი არის მინიჭებული სახელმძღვანელო. როდესაც ფანჯრიდან აირჩევთ ამ რეჟიმს რეზონანსული სიხშირის მნიშვნელობაგამოჩნდება როგორც დამატებითი პანელი
(Mal. 7 -28b), რომელიც საშუალებას გაძლევთ დააკონფიგურიროთ შემდეგი პარამეტრები:

ზონდის ძაბვა, რაც დაყენებულია გენერატორის მიერ. რეკომენდირებულია ამ მნიშვნელობის დაყენება მინიმუმამდე (მთლიანად ნულამდე) და არაუმეტეს 50 მვ.

ამპლიტუდის გაზრდის ფაქტორი ( გაზრდილი ამპლიტუდა). თუ ამპლიტუდა არასაკმარისია, ზონდი იჭრება (<1 В) рекомендуется увеличить коэффициент გაზრდილი ამპლიტუდა.

ოპერაციის დასაწყებად, მოძებნეთ რეზონანსი, თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს დაწყება.

რეჟიმი სახელმძღვანელოსაშუალებას გაძლევთ ხელით შეცვალოთ არჩეული სიხშირე მწვანე კურსორის გადაადგილებით მაუსის უკან გრაფიკაზე, ასევე გაარკვიოთ ვიბრაციის ამპლიტუდის ცვლილების ბუნება მნიშვნელობების ვიწრო დიაპაზონში არჩეული სიხშირის მახლობლად (რისთვისაც გჭირდებათ ჯემპერის დასაყენებლად მექანიკური რეჟიმიბანაკში ზუსტადდააჭირეთ ღილაკს დაწყება).

6. ორმხრივი დაკრძალვა

ორმხრივი ურთიერთქმედების უზრუნველსაყოფად, შემუშავებულია პროცედურა ზონდის კონტროლირებადი სიახლოვისა და დამატებითი ავტომატური მიდგომის მექანიზმთან კავშირისთვის. ეს პროცედურა ხორციელდება მოწყობილობასთან ერთად სამკურნალო პანელზე ღილაკის დაჭერით. SCM-ით მუშაობის საათში ეს ღილაკი ხელმისაწვდომი ხდება ოპერაციის დასრულებისა და რეზონანსული სიხშირის დაყენების შემდეგ. ვიკნო SSM, Pіdvedennya(მინ. 7 -29) მოათავსეთ ცერიუმის ელემენტები ზონდის მილებზე, ასევე იმ პარამეტრების ინდიკატორები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ გააანალიზოთ პროცედურის პროცესი.

Პატარა 7 29. ზონდის ჩასმის პროცედურის ჩვენება

ფანჯარასთან Pіdvedennyaანალიტიკოსს შეუძლია თვალი ადევნოს შემდეგ მნიშვნელობებს:

სკანერის დეტალები ( სკანერიზ) Z ღერძის გასწვრივ მაქსიმუმამდე, აღებული როგორც ერთი. სკანერის შეყვანის რაოდენობა ხასიათდება მარცხენა ინდიკატორის ფერით შევსების დონით, რაც მიუთითებს ზონაში, რომელშიც ამჟამად მდებარეობს სკანერი: მწვანე ფერი - სამუშაო ზონა, ლურჯი - სამუშაო ზონის პოზა, წითელი - სკანერი მიმდინარეობს. ნაკერი უნდა იყოს თვალის ზედაპირთან ახლოს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ზონდის დეფორმაცია. ზოგჯერ პროგრამა აჩვენებს ხმის წინსვლას;

ზონდის ამპლიტუდაამრიგად, ამ ვიბრაციის ამპლიტუდა ძალის ურთიერთქმედების გარეშე აღებულია როგორც ერთი. ზონდის წყლის ამპლიტუდის მნიშვნელობა ნაჩვენებია შინდისფერი ფერის შევსების დონის მარჯვენა ინდიკატორზე. ჰორიზონტალური ნიშანი ინდიკატორზე ზონდის ამპლიტუდამიუთითებს, რომ ნებისმიერი ანალიზის გავლისას სკანერი ავტომატურად გამოჩნდება ოპერაციულ მდგომარეობაში;

მოსავლის რაოდენობა ( შდიახ), მოცემული მიმართულების შემდეგ: Pіdvedennya - სიახლოვე, Vіdvedennya - vidalennya.

ზონდის დაწევის პროცესის დაწყებამდე აუცილებელია:

შეამოწმეთ სიახლოვის პარამეტრების პარამეტრების სისწორე:

საყელოს რგოლის ლანცეტის გამაგრების კოეფიციენტი ძლიერი OSჩასმა მნიშვნელობებზე 3 ,

რომელ პარამეტრზე გადაიყვანეთ ჩახშობაამპლიტუდა (სიძლიერე)მნიშვნელობა უახლოვდება 0.2-ს (დივ. პატარა 7 -29). სხვა ვარიანტში დააჭირეთ ღილაკს ძალისდა ფანჯარასთან კომუნიკაციის პარამეტრების დაყენება (ნახ. 7-30)დააყენეთ ღირებულებები ჩახშობადიაპაზონირივნე 0.2. პარამეტრის მნიშვნელობის უფრო დელიკატური წარმოდგენისთვის ჩახშობადიაპაზონიშესაძლოა, მაგრამ ნაკლები .

შეამოწმეთ პარამეტრების ფანჯარაში პარამეტრების სისწორე Პარამეტრები, მხარე წარდგენის პარამეტრები.

ორივე ურთიერთქმედება შეიძლება მიეთითოს მარცხენა ინდიკატორით სკანერიზ. სკანერის გარეთ (მთელი ინდიკატორი სკანერიზშევსება ლურჯი ფერით), ასევე შინდისფერი ფერის ინდიკატორით შევსების ზედაპირი კოლივანის ზონდის ამპლიტუდა(მალ. 7 -29) მიუთითებს ურთიერთობის არსებობაზე. რეზონანსის შემოწმებისა და მუშაობის სიხშირის დაყენების შემდეგ, ზონდის ძლიერი ვიბრაციის ამპლიტუდა დაყენებულია ერთზე.

როგორც კი სკანერი გამორთულია, არ ჩავრთავ, სანამ საათი არ მოვა და პროგრამა აჩვენებს შეტყობინებას: „გარიგება!“ ზონდი ძალიან ახლოს არის თვალთან. შეცვალეთ თქვენი ფიზიკური აღზრდის კურსის პარამეტრები. თუ გსურთ უსაფრთხო ადგილას წასვლა, რეკომენდებულია შემდეგი პროცედურების შენელება:

ა. შეცვალეთ ერთ-ერთი პარამეტრი:

გაზარდოს ურთიერთქმედების რაოდენობა, პარამეტრი ჩახშობადიაპაზონი, ან

გაზარდოს ღირებულება ძლიერი OS, ან

გაზარდეთ გამორთვის დრო სიახლოვის საფეხურებს შორის (პარამეტრი ინტეგრაციის საათიგვერდზე წარდგენის პარამეტრებივიკნა Პარამეტრები).

ბ. გაზარდეთ მანძილი ზონდსა და თვალს შორის (ამ ოპერაციისთვის, აღწერილია პარაგრაფში და ოპერაციაში რეზონანსი, რის შემდეგაც გადადით შემდეგ პროცედურაზე Pіdvedennya.

Პატარა 7 30. ფანჯარა ზონდის ურთიერთქმედების და გამოხატვის მნიშვნელობის დასაყენებლად

ურთიერთქმედების შენახვის შემდეგ, შეტყობინება გამოჩნდება " Pіdvedennya Wikonan".

თუ საჭიროა ერთი დაწკაპუნებით მიახლოება, დააჭირეთ ღილაკს. ამ შემთხვევაში ჯერ კრიტერიუმი განისაზღვრება, შემდეგ კი ურთიერთქმედების დეპონირების კრიტერიუმები. როკზე დასაჭერად, თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს. ამოღების ოპერაციის დასასრულებლად, თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს სწრაფი გამოტანისთვის

ან დააჭირეთ ღილაკს სრული შეყვანისთვის. საჭიროების შემთხვევაში დააჭირეთ ღილაკს თითო ციკლის წინ გადასასვლელად. რა შემთხვევაში ჯერ განისაზღვრება კრიტერიუმი, შემდეგ კი მოწმდება ორმხრივი ურთიერთქმედების დეპონირების კრიტერიუმები

7. Scanuvannya

საბოლოო პროცედურის დასრულების შემდეგ ( Pіdvedennya) ეს საცავი ხელმისაწვდომი ხდება სკანირებისთვის (ღილაკი ხელსაწყოების პანელის ფანჯრის გვერდით).

ამ ღილაკზე დაჭერის შემდეგ (შეხედეთ სკანირების ფანჯარას ნახ. 7 -31), ოპერატორი დაუყოვნებლივ იწყებს მუშაობას მოდიფიკაციის განხორციელებამდე და მოდიფიკაციის შედეგების ამოღებამდე.

სკანირებამდე, თქვენ უნდა დააყენოთ სკანირების პარამეტრები. ეს პარამეტრები დაჯგუფებულია ფანჯრის ზედა პანელის მარჯვენა მხარეს სკანუვანია.

პირველ რიგში, პროგრამის დაწყების შემდეგ, stinks დაყენებულია:

სკანირების მოედანი - რეგიონი (Xნმ*ინმ): 5000*5000 ნმ;

ქულების რაოდენობაგასწორება ღერძების გასწვრივ- X, Y: NX=100, NY=100;

შლიახ სკანუვანია - პირდაპირნიშნავს პირდაპირ სკანირებას. პროგრამა საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ პირდაპირი სკანირების ღერძი (X ან Y). პროგრამის დაწყებისას პროგრამა დაინსტალირებულია პირდაპირ

სკანირების პარამეტრების დაყენების შემდეგ, თქვენ უნდა დააჭიროთ ღილაკს ზასტოსუვატიღილაკები შეყვანილი პარამეტრების დასადასტურებლად დაწყებაკობ სკანირებისთვის.

Პატარა 7 31. პროცესის მარტივი კონტროლი და SFM სკანირების შედეგების ჩვენება

7.4.მეთოდური დამატებები

ჯერ დაბეჭდეთ რობოტი სკანირების ზონდის მიკროსკოპზე NanoEducator მომხმარებლის სახელმძღვანელოს წაკითხვის შემდეგ [ლიტ. 7-4].

7.5.უსაფრთხოების ტექნიკა

მოწყობილობის მუშაობისთვის გამოიყენება ძაბვა 220 ვ. NanoEducator სკანირების ზონდის მიკროსკოპის მუშაობა ხორციელდება ელექტრული დანადგარების PTE და PTB 1000 ვ-მდე ძაბვის შესაბამისად.

7.6.ზავდანნია

1. მოამზადეთ დამოუკიდებელი ბიოლოგიური ნიმუშები დაკვირვებისთვის SPM მეთოდით.

2. განვიხილოთ NanoEducator დანართის პრაქტიკული დიზაინი.

3. გაიცანით NanoEducator პროგრამა.

4. გადაიღეთ პირველი SPM სურათები კომპიუტერის კონტროლის ქვეშ.

5. შეასრულეთ გადაღებული სურათის დამუშავება და ანალიზი. ბაქტერიების რა ფორმებია თქვენს კულტურაში? რა განსაზღვრავს ბაქტერიული უჯრედების ფორმასა და ზომას?

6. აიღეთ Burgee ბაქტერიის შედეგი და შეადარეთ შედეგები იქ არსებულ აღწერილობებს.

7.7.საკვების კონტროლი

1. როგორია ბიოლოგიური ობიექტების თვალთვალის მეთოდები?

2. რა არის სკანირების ზონდის მიკროსკოპია? რა პრინციპი დევს მის საფუძველში?

3. დაასახელეთ SPM-ის ძირითადი კომპონენტები და მათი ფუნქციები.

4. რა არის პიეზოელექტრული ეფექტი და რითი გამოირჩევა SPM-ში? აღწერეთ სკანერების სხვადასხვა დიზაინი.

5. აღწერეთ NanoEducator მოწყობილობის ძირითადი დიზაინი.

6. აღწერეთ ძალთა ურთიერთქმედების სენსორი და მისი მოქმედების პრინციპი.

7. აღწერეთ NanoEducator მოწყობილობის წვერზე ზონდის მიტანის მექანიზმი. ახსენით პარამეტრები, რომლებიც განსაზღვრავენ ზონდსა და ზონდს შორის ურთიერთქმედების სიძლიერეს.

8. ახსენით შემობრუნების რგოლის სკანირებისა და რობოტული სისტემის პრინციპი. გვითხარით სკანირების პარამეტრების არჩევის კრიტერიუმების შესახებ.

7.8.ლიტერატურა

განათებული 7 1. პოლ დე კრუი. საიდუმლოებები ბაქტერიებისთვის. მ.ტერა. 2001 წ.

განათებული 7 2. მიკრობიოლოგიის პრაქტიკული გაკვეთილების გზამკვლევი. ეგოროვის რედაქტირებულია ნ.ს. M: ნაუკა, 1995 წ.

განათებული 7 3. Hoult J., Craig N., P. Sneath, J. Staley, S. Williams. // ბაქტერიების წარმოშობა ბერგი. M.: Svit, 1997. T. No. 2. P. 574.

განათებული 7 4. Pos_bnik koristuvach prladu ნანოპედაგოგი.ობიექტები. ნიჟნი ნოვგოროდი. მეცნიერებისა და განათლების ცენტრი...

პირველი მოწყობილობები, რომლებმაც შესაძლებელი გახადა ნანოობიექტების მონიტორინგი და მათი გადატანა, იყო სკანირების ზონდის მიკროსკოპი - ატომური ძალის მიკროსკოპი და სკანირების გვირაბის მიკროსკოპი, რომლებიც მოქმედებენ მსგავსი პრინციპით. ატომური ძალის მიკროსკოპია (AFM) შეიმუშავეს გ.ბინიგმა და გ.რორერმა, რომლებსაც 1986 წელს მიენიჭათ ნობელის პრემია კვლევისთვის. ატომური ძალის მიკროსკოპის შექმნამ, რომელსაც შეუძლია გამოავლინოს მიზიდულობისა და მოძრაობის ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება მეზობელ ატომებს შორის, შესაძლებელი გახადა ნანოობიექტების „დამსხვრევა და გახეხვა“.

Malyunok 9. რობოტული სკანირების ზონდის მიკროსკოპის პრინციპი. წერტილოვანი ხაზი აჩვენებს ლაზერის პროგრესს. სხვა განმარტებები ტექსტში.

AFM-ის საფუძველი (დივ. სურ. 9) არის სილიკონისგან დამზადებული ზონდი და წარმოადგენს თხელ კონსოლის ფირფიტას (მას უწოდებენ კონსოლს, ინგლისური სიტყვიდან „კონსოლი“ - კონსოლი, სხივი). კონსოლის ბოლოს (სიგრძე 500 μm, სიგანე 50 μm, სისქე 1 μm) არის ძალიან მკვეთრი წვეტი (სიგრძე 10 μm, დამრგვალების რადიუსი 1-დან 10 ნმ-მდე), რომელიც მთავრდება ერთი ან რამდენიმე ატომის ჯგუფში. (დივ. სურ. 10).

Malyunok 10. ერთი და იგივე ზონდის ელექტრონული მიკროფოტოები, დაყოფილი მცირე (ზედა) და დიდ მატებად.

როდესაც მიკროზონდი მოძრაობს ზედაპირის ზედაპირის გასწვრივ, მწვერვალის წვერი ამოდის და ეცემა, ასახავს ზედაპირის მიკრორელიეფს, ისევე, როგორც გრამოფონის თავი მოძრაობს ჩამწერის გარშემო. კონსოლის ამობურცულ ბოლოში (სპიკის ზემოთ, დივ. სურ. 9) არის სარკისებური უბანი, სადაც ლაზერის დანა ვარდება და საიდანაც ის სცემს. როდესაც მწვერვალი ეშვება და ამოდის უსწორმასწორო ზედაპირებზე, დარტყმული მემბრანა ამოისუნთქება და ეს ვიბრაცია აღირიცხება ფოტოდეტექტორით, ხოლო ძალა, რომლითაც წვეტი იზიდავს მიმდებარე ატომებს, აღმოაჩენს ფოტოდეტექტორს.

ფოტოდეტექტორისა და ფოტოდეტექტორის მონაცემები ინტეგრირებულია დაწყვილების სისტემაში, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს, მაგალითად, ურთიერთქმედების ძალის მუდმივი სიდიდე მიკროზონდისა და ნიმუშის ზედაპირს შორის. შედეგად, რეალურ დროში შესაძლებელია გამოსახულების ზედაპირის მოცულობითი რელიეფის დადგენა. AFM მეთოდის გამოყოფის მანძილი არის დაახლოებით 0,1-1 ნმ ჰორიზონტალურად და 0,01 ნმ ვერტიკალურად. კოლიფორმული ბაქტერიების სურათი, გადაღებული ზონდის მიკროსკოპის გამოყენებით და დასკანირებული, ნაჩვენებია ნახ. თერთმეტი.

მალუნოკი 11. ნაწლავის კოლის ბაქტერია ( ეშერიხია კოლი). სურათი მიღებული იქნა სკანირების ზონდის მიკროსკოპის გამოყენებით. ბაქტერიის სიგრძეა 1,9 მიკრონი, სიგანე 1 მიკრონი. ფლაგელის სისქე არის 30 ნმ და 20 ნმ, მსგავსი.

საცდელი მიკროსკოპების კიდევ ერთი ჯგუფი, რომელიც სკანირებს ზედაპირზე რელიეფის შესაქმნელად, ცნობილია როგორც კვანტურ-მექანიკური „გვირაბის ეფექტი“. გვირაბის ეფექტის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ელექტრული ნაკადი ბასრი ლითონის თავსა და ზედაპირს შორის, რომელიც გაშლილია დაახლოებით 1 ნმ მანძილზე, იწყებს დაწოლას ამ ზედაპირის ქვემოთ - რაც უფრო ნაკლები დგახართ, მით მეტი ნაკადი. არიან, იმყოფებიან. თუ საფუძველსა და ზედაპირს შორის გამოიყენება 10 ვ ძაბვა, ეს „გვირაბის“ ნაკადი შეიძლება დარეგულირდეს 10 pA-დან 10 nA-მდე. ნათლად ეს შტრიხი და მისი სტაბილურობის შენარჩუნებით, შეგიძლიათ შეინარჩუნოთ იგი მუდმივი და დადგეთ შიშველსა და ზედაპირს შორის. ეს იძლევა მოცულობითი ზედაპირის პროფილის (დივ. პატარა 12) საშუალებას. ატომური ძალის მიკროსკოპის ნაცვლად, გვირაბის მიკროსკოპს, რომელიც სკანირებს, შეუძლია მხოლოდ ლითონების ან გამტარების ზედაპირების სკანირება.

Malyunok 12. გვირაბის მიკროსკოპის თავი, რომელიც სკანირებს, განლაგებულია სტაციონარულ მდგომარეობაში (განაწილებული ისრებით) მიკვლეულ ზედაპირზე ატომების ბურთების ზემოთ.

სკანირების გვირაბის მიკროსკოპი შეიძლება შემობრუნდეს ნებისმიერი ატომის გადასატანად ოპერატორის მიერ შერჩეულ წერტილში. მაგალითად, თუ მიკროსკოპის თავსა და ნიმუშის ზედაპირს შორის ძაბვა ოდნავ აღემატება საჭირო ზედაპირს, მაშინ ნიმუშის უახლოესი ატომი გადაიქცევა იონად და „ხტება“ თავში. თავის ოდნავ გადაადგილებისა და ძაბვის შეცვლის შემდეგ, შეგიძლიათ თვალის ზედაპირზე „ზოლიანი“ ატომის უკან დახევა. ასევე შესაძლებელია ატომების მანიპულირება და ნანოსტრუქტურების შექმნა და ა.შ. ზედაპირული სტრუქტურების ზომები მერყეობს ნანომეტრის მიხედვით. ჯერ კიდევ 1990-იან წლებში IBM-ის თანამგზავრმა მეცნიერებმა აჩვენეს, თუ რა იყო შესაძლებელი 35 ატომის ქსენონის დარიცხვით მათი კომპანიის სახელზე ნიკელის საფასურით (ნახ. 13).

სურათი 13. დაკეცილი ქსენონის 35 ატომისგან ნიკელის გადახდის დროს IBM კომპანიის სახელით, რომელიც აწყობილია კომპანიის მეცნიერების მიერ სკანირების ზონდის მიკროსკოპისთვის 1990 წელს.

ზონდის მიკროსკოპის დახმარებით შესაძლებელია ატომების განადგურება და მათ თვითორგანიზებაში ცვლილებების შექმნა. მაგალითად, თუ ლითონის ფირფიტაზე არის წყლის წვეთი თიოლების გადასატანად, მაშინ მიკროსკოპის ზონდი მგრძნობიარე იქნება ამ მოლეკულების ისეთი ორიენტაციის მიმართ, რომელშიც მათი ორი ნახშირწყლოვანი კუდი წარმოიქმნება ფირფიტაზე. შედეგად, შესაძლებელია შეიქმნას თიოლის მოლეკულების მონობოლი, რომელიც ეწებება ლითონის ფირფიტას (არაჩვეულებრივი სურ. 14). ლითონის ზედაპირზე მოლეკულების მონოსფეროს შექმნის ამ მეთოდს ეწოდება "ნაწილაკების ნანოლითოგრაფია".

სურათი 14. სიბნელეში – სკანირების ზონდის მიკროსკოპის კონსოლი (ნაცრისფერი ფოლადი) ლითონის ფირფიტის ზემოთ. მარჯვნივ არის ფართობის უფრო დიდი გამოსახულება (თეთრად გამოკვეთილი პატარა მარცხენა ხელით) კონსოლის ზონდის ქვეშ, თიოლის მოლეკულის სქემატური გამოსახულებით, იისფერი ნახშირწყლების კუდებით, რომლებიც განლაგებულია მონობოლში ზონდის წვერთან ახლოს. ადაპტირებულია Scientific American-დან, 2001, სექტემბერი, გვ. 44.

შედი

ამჟამად სწრაფად ვითარდება სამეცნიერო და ტექნოლოგიური სფერო - ნანოტექნოლოგია, რომელიც მხარს უჭერს ფუნდამენტური და გამოყენებითი კვლევების ფართო სპექტრს. ეს არის ფუნდამენტურად ახალი ტექნოლოგია, რომელიც უქმნის პრობლემებს სხვადასხვა სფეროში, როგორიცაა კომუნიკაციები, ბიოტექნოლოგია, მიკროელექტრონიკა და ენერგეტიკა. დღეს ასზე მეტი ახალგაზრდა კომპანია ავითარებს ნანოტექნოლოგიურ პროდუქტებს, რომლებიც ბაზარზე შემოვა უახლოეს ორ-სამ წელიწადში.

ნანოტექნოლოგიები გახდება წამყვანი ტექნოლოგიები 21-ე საუკუნეში და ხელს შეუწყობს ქორწინების ეკონომიკისა და სოციალური სფეროს განვითარებას და ისინი შეიძლება გახდეს რევოლუციური ახალი ინდუსტრიული რევოლუცია. გასული ორასი წლის განმავლობაში ინდუსტრიული რევოლუციის პროგრესი მიღწეული იქნა დედამიწის რესურსების დაახლოებით 80%-ის გაფლანგვის ფასად. ნანოტექნოლოგიები საშუალებას მოგვცემს საგრძნობლად შევცვალოთ რესურსების მოხმარება და არ ჩაერთოს ზედმეტად საშუალოზე; ისინი მნიშვნელოვან როლს შეასრულებენ კაცობრიობის ცხოვრებაში, როგორც, მაგალითად, კომპიუტერი გახდა ადამიანების ცხოვრების უხილავი ნაწილი.

ნანოტექნოლოგიაში პროგრესი სტიმულირებულია ექსპერიმენტული თვალთვალის მეთოდების შემუშავებით, ყველაზე ინფორმაციული, როგორიცაა სკანირების ზონდის მიკროსკოპის მეთოდები, გამომავალი და განსაკუთრებით ასეთი სინათლის გაფართოება, რის შედეგადაც ნობელის პრემიის ლაურეატები 198 6 - პროფესორ ჰაინრიხ რორერს და დოქტორ გერდ ბინიგს. .

არსებობს ატომების ვიზუალიზაციის ასეთი მარტივი მეთოდების მომხიბვლელობის სამყარო, ისევე როგორც მათი მანიპულირების შესაძლებლობა. ბევრმა სლედნიცკის წინამორბედმა ჯგუფმა დაიწყო საკუთარი მოწყობილობების შექმნა და ექსპერიმენტები ამ მიმართულებით. შედეგად, შემუშავდა მექანიკური რეგულირების არაერთი სქემა და შემუშავდა სხვადასხვა მეთოდები ზონდის ზედაპირის ურთიერთქმედების შედეგების ვიზუალიზაციისთვის, როგორიცაა გვერდითი ძალის მიკროსკოპია, მაგნიტური ძალის მიკროსკოპია და რაინსტონის მიკროსკოპია. მაგნიტური, ელექტროსტატიკური სტრატეგიები, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებები. ინტენსიურად განვითარდა ახლო ველის ოპტიკური მიკროსკოპის მეთოდი. შემუშავებულია ზონდ-ზედაპირის სისტემაში პირდაპირი, კონტროლირებადი ინფუზიის მეთოდები, მაგალითად, ნანოლითოგრაფია - ზონდ-ზედაპირის სისტემაში ელექტრული, მაგნიტური ინფუზიების, პლასტიკური დეფორმაციების და სინათლის ზემოქმედებით ზედაპირზე ხდება ცვლილებები. შეიქმნა ტექნოლოგიები ზონდების წარმოებისთვის განსაზღვრული გეომეტრიული პარამეტრებიდან, სპეციალური საფარებითა და სტრუქტურებით სხვადასხვა ზედაპირის თვისებების ვიზუალიზაციისთვის.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპია (SPM) არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი თანამედროვე მეთოდი მყარი სხეულის ზედაპირის მორფოლოგიისა და ლოკალური თვისებების შესასწავლად მაღალი სივრცით. ბოლო 10 წლის განმავლობაში, სკანირების ზონდის მიკროსკოპია გარდაიქმნა ეგზოტიკურ ტექნიკად, ხელმისაწვდომი მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობის წინასწარი კვლევის ჯგუფებისთვის, ფართოდ გაფართოვდა და წარმატებით შეიქმნა ინსტრუმენტი ზედაპირული ავტორიტეტების თვალყურის დევნებისთვის. დღესდღეობით, თითქმის ყველა კვლევა ზედაპირული ფიზიკის და წვრილ საწვავის ტექნოლოგიების სფეროში შეუძლებელია SPM მეთოდების გამოყენების გარეშე. სკანირების ზონდის მიკროსკოპის შემუშავება საფუძვლად დაედო ნანოტექნოლოგიაში ახალი მეთოდების შემუშავებას - ნანომეტრის მასშტაბით სტრუქტურების შექმნის ტექნოლოგიას.

1. ისტორიული ფონი

სხვა ობიექტების დასაკვირვებლად ჰოლანდიელმა ანტონ ვან ლეუვენჰუკმა მე-17 საუკუნეში მიკროსკოპი გამოიყენა მიკრობების შუქის გამოსავლენად. მათი მიკროსკოპები არასრული იყო და 150-დან 300-ჯერ გაიზარდა. საბოლოოდ, მისმა მემკვიდრეებმა დაასრულეს ეს ოპტიკური აპარატურა, ჩაუყარეს საფუძველი ბიოლოგიაში, გეოლოგიასა და ფიზიკაში მდიდარ აღმოჩენებს. თუმცა, მე-19 საუკუნის ბოლოს (1872), გერმანელმა ოპტიკოსმა ერნსტ კარლ აბემ აჩვენა, რომ სინათლის დიფრაქციით, მიკროსკოპის ცალკეული ნაწილია (მაშინ არის მინიმალური მანძილი ობიექტებს შორის, თუ ისინი არ არიან გაბრაზებული ერთ სურათზე. ) გარშემორტყმულია მსუბუქი ძაფის მტრედით (0,4 – 0, 8 მკმ). თავად ტიმმა დაზოგა ბევრი ოპტიკოსი, რომლებიც ცდილობდნენ უფრო საფუძვლიანი მიკროსკოპების შემუშავებას, მაგრამ იმედგაცრუებული დარჩა ბიოლოგები და გეოლოგები, რომლებმაც დაკარგეს იმედი, რომ ეპოვათ გზა 1500-ზე მეტი ღირებულების გაზრდის მიზნით.

ელექტრონული მიკროსკოპის შექმნის ისტორია არის სასწაულებრივი მაგალითი იმისა, თუ როგორ შეუძლია დამოუკიდებლად განვითარებული მეცნიერება და ტექნოლოგია, მოპარული ინფორმაციის გაცვლით და მუდმივი მუშაობით, შექმნას ახალი მძლავრი სამეცნიერო ინსტრუმენტი შემდგომი დაკვირვებით. კლასიკური ფიზიკის მწვერვალი იყო ელექტრომაგნიტური ველის თეორია, რომელიც ხსნიდა სინათლის გაფართოებას, ელექტრული და მაგნიტური ველების ზრდას, ამ ველებში დამუხტული ნაწილაკების ნაკადს, როგორც ელექტრომაგნიტური ველების გაფართოებას. ჰვილის ოპტიკამ შეიმუშავა დიფრაქციის ინტელექტუალური ფენომენი, გამოსახულების ფორმირების მექანიზმი და ფაქტორების ჯგუფი, რომლებიც მიუთითებენ სინათლის მიკროსკოპზე. თეორიული და ექსპერიმენტული ფიზიკის წარმატება განპირობებულია ელექტრონის აღმოჩენით მისი სპეციფიკური ძალებით. ამასთან, როგორც ჩანს, დამოუკიდებელმა განვითარებამ განაპირობა ელექტრონული ოპტიკის საფუძვლების შექმნა, 1930-იანი წლების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პროგრამა. ამგვარი შესაძლებლობის უშუალო მითითებით, შეიძლება მხედველობაში მივიღოთ ჰიპოთეზა ელექტრონის ჰვილიური ბუნების შესახებ, რომელიც შემოთავაზებულია 1924 წელს ლუი დე ბროლის მიერ და ექსპერიმენტულად დადასტურებული 1927 წელს კ. დევისონისა და ლ. გერმერის მიერ აშშ-ში და ჯ. ტომსონმა. ინგლისში. თავად ტიმი აიძულა ანალოგიით, რამაც მას საშუალება მისცა დაიცვას ძროხის ოპტიკის კანონები. ჰ.ბუშმა აღმოაჩინა, რომ ელექტრული და მაგნიტური ველების დახმარებით შესაძლებელია ელექტრონული გამოსახულების ფორმირება. პირველს ორი ათწლეული და 20 საუკუნე აქვს. განხორციელდა აუცილებელი ტექნიკური ცვლილებები. სამრეწველო ლაბორატორიები, რომლებიც მუშაობდნენ ელექტრონულ-ელექტრონულ ოსცილოგრაფზე, უზრუნველყოფდნენ ვაკუუმ ტექნოლოგიას, სტაბილური მაღალი ძაბვის მოწყობილობებს და ჭავლებს და კარგ ელექტრონულ ემიტერებს.

1931 წელს რ. რუდენბერგმა შეიტანა საპატენტო განაცხადი ელექტრონული მიკროსკოპისთვის, რომელიც ანათებს, ხოლო 1932 წელს M. Knoll-მა და E. Ruska-მ შექმნეს პირველი ასეთი მიკროსკოპი, რომელიც იყენებდა გაყინულ მაგნიტურ ლინზებს ელექტრონების ფოკუსირებისთვის. ეს მოწყობილობა გამოიყენებოდა როგორც სასაზღვრო მიმდინარე ოპტიკური ელექტრონული მიკროსკოპისთვის (OPEM). (რუსკა გახდა ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში 1986 წელს.) 1938 წელს რუსკამ და ბ. ფონ ბორისმა შეიმუშავეს სამრეწველო OPEM-ის პროტოტიპი Siemens-Halske კომპანიისთვის ნიმეჩინაში; ეს მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ გარჩევადობას 100 ნმ. რამდენიმე წლის შემდეგ, ა. პრებუსმა და ჯ. ჰილერმა წამოიწყეს პირველი მაღალი დონის OPEM ტორონტოს უნივერსიტეტში (კანადა).

OPEM-ის ფართო შესაძლებლობები მაშინვე აშკარა გახდა. ეს სამრეწველო წარმოება ერთდროულად დაიწყო Siemens-Halske კომპანიამ გერმანიაში და RCA კორპორაციამ აშშ-ში. 1940-იანი წლების ბოლოს ასეთი მოწყობილობების წარმოება სხვა კომპანიებმა დაიწყეს.

REM უახლესი ფორმით დაარსდა 1952 წელს ჩარლზ ოტლის მიერ. მართალია, ასეთი მოწყობილობის ყველაზე ადრეული ვერსიები იყო შთაგონებული Knoll-ის მიერ 1930-იან წლებში გერმანიაში და ზვორიკინისა და მისი კოლეგების RCA კორპორაციის 1940-იან წლებში, მაგრამ სხვა მოწყობილობები უფრო საფუძვლიანად დაბალტექნოლოგიურ საფუძველს გამოიყენებდნენ, ასე რომ. REM-ის სამრეწველო ვარიანტის შემუშავება დასრულდა 1960-იანი წლების შუა ხანებში. ასეთი მარტივი მოწყობილობით მოცულობითი გამოსახულებით და ელექტრონული გამომავალი სიგნალით მცხოვრები ადამიანების რაოდენობა გაიზარდა ვიბრაციის სითხის გამო. ამ დროისთვის სამ კონტინენტზე არის ათეული კომერციული REM მოწყობილობა და ათიათასობით ასეთი მოწყობილობა, რომლებიც ტესტირებას განიცდიან ლაბორატორიებში მთელ მსოფლიოში.5 მილიონი ვოლტი RTM buv დაარსებული G. Binnig-ისა და R. Rohrer-ის მიერ 1979 წელს ციურიხში, RTM Binnig and Rohrer-ის შექმნამ (ამავე დროს რუსკასთან) მიიღო ნობელის პრემია.

1986 წელს რორერმა და ბუნინგმა აღმოაჩინეს ზონდის მიკროსკოპი, რომელიც სკანირებს. დაარსების დღიდან STM ფართოდ იქნა მიღებული სხვადასხვა სპეციალობით, რომელიც მოიცავს თითქმის ყველა საბუნებისმეტყველო დისციპლინას, დაწყებული ფუნდამენტური კვლევებიდან ფიზიკის, ქიმიის, ბიოლოგიის სფეროებში და სპეციფიკურ ტექნოლოგიურ მიღწევებამდე. STM-ის პრინციპი იმდენად მარტივია და პოტენციალი იმდენად დიდია, რომ შეუძლებელია მისი ნაკადის გადატანა მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაზე მომავალამდე.

როგორც გაირკვა, პრაქტიკაში, ცხელი ზონდის ნებისმიერი ურთიერთქმედება ზედაპირთან (მექანიკური, მაგნიტური) შეიძლება გარდაიქმნას ზედაპირზე დამატებითი მოწყობილობებისა და კომპიუტერული პროგრამების გამოყენებით.

სკანირების ზონდის მიკროსკოპის დაყენება შედგება რამდენიმე ფუნქციური ბლოკისგან, რომლებიც ნაჩვენებია ნახ. 1. უპირველეს ყოვლისა, თავად მიკროსკოპი აღჭურვილია ზონდის გამოკვლევისთვის წნევის მანიპულატორით, რომელიც გვირაბის ნაკადს აქცევს ძაბვისა და გამოსახულების გამოსაწერ სისხლის ძრავად; ანალოგური ციფრული და ციფრული ანალოგური გადამყვანების და მაღალი ძაბვის გამაძლიერებლების ბლოკი; კერუვანიას ბლოკი ნიანგის ძრავით; დაფა სიგნალის პროცესორით, რომელიც ამუშავებს სადაზღვევო სიგნალს; კომპიუტერი, რომელიც აგროვებს ინფორმაციას და უზრუნველყოფს კომპიუტერთან ინტერფეისს. სტრუქტურულად, DAC და ADC დანადგარი დამონტაჟებულია იმავე კორპუსში, სადაც ელექტრომომარაგებაა. დაფა სიგნალის პროცესორით (DSP - Digital Signal Processor) ADSP 2171 ანალოგური მოწყობილობებიდან დამონტაჟებულია პერსონალური კომპიუტერის ISA გაფართოების სლოტში.

მიკროსკოპის მექანიკური სისტემის დეტალური ხედი ნაჩვენებია ნახ. 2. მექანიკური სისტემა მოიცავს საფუძველს ფსევდომანიპულატორით და გამოსახულების გლუვი კვების სისტემას მბრუნავ ძრავზე გადაცემათა კოლოფით და ორი ვიბრაციული ვიბრაციული თავით რობოტის მუშაობისთვის სკანირების გვირაბის და ატომური ძალის მიკროსკოპის რეჟიმებში ii. მიკროსკოპი საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ სტაბილური ატომური მონაცემები ტრადიციულ საცდელ ზედაპირებზე დამატებითი სეისმური და აკუსტიკური ფილტრების გაშრობის გარეშე.

2. რობოტული სკანირების ზონდის მიკროსკოპების პრინციპები

სკანირების ზონდის მიკროსკოპებში ზედაპირის და ლოკალური სტრუქტურების მიკრორელიეფის დაკვირვება ხორციელდება დამატებითი სპეციალური პროცედურის გამოყენებით ზონდების მოსამზადებლად თავის ზედა ნაწილში. ასეთი ზონდების სამუშაო ნაწილი (ვისტრა) დაახლოებით ათი ნანომეტრია. დამახასიათებელია, რომ ზონდსა და ლაქების ზედაპირს შორის მანძილი ზონდის მიკროსკოპებში იყოს 0,1 – 10 ნმ სიდიდის ზომით. p align="justify"> ზონდის მიკროსკოპების მოქმედება ემყარება ზონდსა და ზედაპირს შორის ურთიერთქმედების სხვადასხვა ტიპს. ამრიგად, გვირაბის მიკროსკოპის მოქმედება ეფუძნება განსახორციელებელ ლითონის თავსა და თვალს შორის გვირაბის ნაკადის გავლის აღმოჩენას; სხვადასხვა ტიპის ძალთა ურთიერთქმედება საფუძვლად უდევს ატომური ძალის, მაგნიტური ძალის და ელექტრული ძალის მიკროსკოპების მუშაობას. მოდით შევხედოთ ბნელ ბრინჯს, რომელიც იკვებება სხვადასხვა ზონდის მიკროსკოპით. ზონდის ურთიერთქმედება ზედაპირთან ხასიათდება გარკვეული პარამეტრით P. ვინაიდან ზონდის ამაღლებისას მკაფიოა პარამეტრის სიმკვეთრე და ცალსახა მნიშვნელობა, მაშინ ეს პარამეტრი შეიძლება გამოყენებულ იქნას დაბრუნების შეერთების სისტემის (OS) ორგანიზებისთვის. კონტროლი დადექით ზონდსა და თვალს შორის. ნახ. SPM-ის კარიბჭის ორგანიზების ფუნდამენტური პრინციპის 3 სქემატური მითითება.

კარიბჭის სისტემა ინარჩუნებს P პარამეტრის მნიშვნელობას უცვლელად, რაც ტოლია ოპერატორის მიერ დადგენილ მნიშვნელობას. ზონდის ზედაპირის პოზიციის შეცვლისთანავე იცვლება P პარამეტრი. OS სისტემა წარმოქმნის დიფერენციალურ სიგნალს, პროპორციული ΔP = P - P მნიშვნელობისა, რომელიც მცირდება საჭირო მნიშვნელობამდე და მიეწოდება ბოლო ელემენტს IE. საბოლოო ელემენტი აწარმოებს რეზონანსულ სიგნალს ზონდის ზედაპირთან მიახლოებით ან შემდგომი ნაწილების ამოღებით, სანამ სიგნალი არ გახდება ნულოვანი. ამ მეთოდით დიდი სიზუსტით არის შესაძლებელი ზონდ-გამოსახულების მიღება. როდესაც ზონდი მოძრაობს ნიმუშის ზედაპირიდან, ურთიერთქმედების პარამეტრი P განისაზღვრება ზედაპირის რელიეფით. OS სისტემა რეაგირებს ცვლილებებზე, ასე რომ, როდესაც ზონდი მოძრაობს X, Y არეში, საბოლოო ელემენტზე სიგნალი გამოჩნდება ზედაპირის ტოპოგრაფიის პროპორციულად. SPM სურათების გადასაღებად საჭიროა სურათის სკანირების სპეციალური პროცესი. სკანირებისას, ზონდი მაშინვე იშლება ხაზის (მწკრივის) ზედაპირზე და სიგნალის მნიშვნელობა წვერის ელემენტზე, ზედაპირის რელიეფის პროპორციულად, ჩაიწერება კომპიუტერის მეხსიერებაში. შემდეგ ზონდი ბრუნავს გასასვლელ წერტილში და გადადის სკანირების შემდეგ რიგში (ჩარჩოების განლაგება) და პროცესი კვლავ მეორდება. ამ გზით ჩანაწერები, სკანირების საათში, გამორთვის სიგნალი მუშავდება კომპიუტერის მიერ, შემდეგ კი ზედაპირის რელიეფის გამოსახულება წარმოიქმნება დამატებითი კომპიუტერული გრაფიკის გამოყენებით. ზედაპირის ტოპოგრაფიის შესასწავლად ზონდის მიკროსკოპები საშუალებას გაძლევთ შეისწავლოთ ზედაპირის სხვადასხვა თვისებები: მექანიკური, ელექტრო, მაგნიტური, ოპტიკური და სხვა.

3. ზონდის მიკროსკოპების სკანირების ელემენტები (სკანერები).

3.1 ელემენტების სკანირება

ზონდის მიკროსკოპების მუშაობისთვის აუცილებელია ზონდის სამუშაო პოზიციის კონტროლი და ზონდის გადაადგილების აღმოჩენა ნიმუშის სიბრტყეში მაღალი სიზუსტით (ანგსტრომის სიხშირეების ექვივალენტი). ეს ამოცანა ხორციელდება სპეციალური მანიპულატორების - სკანირების ელემენტების (სკანერების) დახმარებით. ზონდის მიკროსკოპების სკანირების ელემენტები მზადდება პიეზოელექტრული მასალებისგან - მასალებისგან, რომლებსაც აქვთ პიეზოელექტრული ძალა. P'ezoelectrics იცვლის ზომას გარე ელექტრული ველის საპასუხოდ. ბრუნვის ეფექტის დონე კრისტალებისთვის იწერება სახით:

სადაც u არის დეფორმაციის ტენსორი, E არის ელექტრული ველის კომპონენტები, d არის პიეზოელექტრული კოეფიციენტის ტენზორის კომპონენტები. პიეზოელექტრული კოეფიციენტის ტენზორის ტიპი განისაზღვრება კრისტალების სიმეტრიის ტიპით.

სხვადასხვა ტექნიკურ პროგრამებში შემუშავდა ტექნოლოგიების ფართო სპექტრი პუიზოკერამიკული მასალების გამოყენებით. პეზოკერამიკა არის პოლარიზებული პოლიკრისტალური მასალა, რომელიც წარმოიქმნება კრისტალური ფეროელექტრიკის ფხვნილების აგლომერაციით. ამ გზით ხორციელდება კერამიკის პოლარიზაცია. კერამიკა თბება კურიის ტემპერატურაზე მაღლა (კერამიკული კერამიკის უმეტესობისთვის ტემპერატურა 300C-ზე ნაკლებია) და შემდეგ მთლიანად გაცივდება ძლიერ (დაახლოებით 3 კვ/სმ) ელექტრულ ველში. გაგრილების შემდეგ, კერამიკული კერამიკა ინდუცირებულია პოლარიზაციის შედეგად და იწყებს მათი ზომების შეცვლას (იზრდება ან იცვლება პოლარიზაციის ვექტორისა და გარე ელექტრული ველის ვექტორის ურთიერთ მიმართულების მიხედვით).

ფართო სიგანის სკანირების ზონდის მიკროსკოპის დროს გამოჩნდა პიეზოელემენტების მილისებური ნაწილები (ნახ. 4). ისინი საშუალებას გაძლევთ გაუმკლავდეთ ობიექტების დიდ გადაადგილებას შედარებით დაბალი ძაბვის კონტროლისთვის. ნავთობქიმიური ელემენტების მილისებური ნაწილები არის პეტროკერამიკული მასალისგან დამზადებული ცარიელი თხელკედლიანი ცილინდრები. ელექტროდები, რომლებიც ლითონის თხელ ბურთულებს ჰგავს, გამოიყენება მილის გარე და შიდა ზედაპირებზე, ხოლო მილის ბოლოები რჩება დაუფარავი.

შიდა და გარე ელექტროდებს შორის პოტენციალის განსხვავების გამო, მილი ცვლის ზომებს. ამ შემთხვევაში, გვიანი დეფორმაცია ელექტრული რადიალური ველის გავლენის ქვეშ შეიძლება ჩაიწეროს სახით:

დე ლ - დოვჟინას მილი დეფორმირებულ წისქვილში. აბსოლუტურად ქვემოჭრის ერთი

სადაც h არის საჭრელი კედლის სისქე, V არის პოტენციალის სხვაობა შიდა და გარე ელექტროდებს შორის. ამრიგად, იგივე V ძაბვით, მილის წნევა უფრო დიდი იქნება, რაც უფრო დიდი იქნება წნევა და მით უფრო მცირეა კედლის სისქე.

სამი მილის ერთ მილში შეერთება მიკროსკოპის ზონდის ზუსტი მოძრაობების საშუალებას იძლევა სამი ერთმანეთის პერპენდიკულარული მიმართულებით. ასეთ სკანირების ელემენტს სამფეხა ეწოდება.

ასეთი სკანერის უარყოფითი მხარეა დიზაინის დასაკეცი და დიზაინის ძლიერი ასიმეტრია. დღეს ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სკანირების ზონდის მიკროსკოპია არის სკანერები, რომლებიც დამზადებულია ერთი მილის ელემენტის საფუძველზე. მილაკოვანი სკანერის ფარული გარეგნობა და ელექტროდების განლაგების დიაგრამა წარმოდგენილია ნახ. 5. მილის მასალა რადიალურად ემთხვევა პოლარიზაციის ვექტორს.

შიდა ელექტროდი შესაფერისია. სკანერის გარე ელექტროდი გამყარების ცილინდრს ყოფს ოთხ ნაწილად. როდესაც ანტიფაზური ძაბვა გამოიყენება გარე ელექტროდის პროქსიმალურ მონაკვეთზე (ან შიდა), მილის მონაკვეთი მცირდება იმ ადგილას, სადაც ველი პირდაპირ არის თავიდან აცილებული პირდაპირი პოლარიზაციის დროს, და კონცენტრირებულია იქ, სადაც ისინი არიან. პირდაპირ დაყრილ მხარეს. ეს არის მილის პირდაპირ მთავარ ხაზთან დაკავშირება. ამ გზით ხდება სკანირება X, Y ზონაში. შიდა ელექტროდის პოტენციალის შეცვლა ყველა გარე მონაკვეთში იწვევს მილის გაფართოებას ან დამოკლებას Z ღერძის გასწვრივ. ამ გზით შესაძლებელია ორგანიზება. სამკოორდინატი სკანერი ერთი მილის საფუძველზე. რეალურ სკანირების ელემენტებს ხშირად აქვთ დასაკეცი სტრუქტურა და მათი მუშაობის პრინციპები თავისთავად იკარგება.

სკანერები, რომლებიც დაფუძნებულია ბიმორფულ ფისოვან ელემენტებზე, ასევე სულ უფრო ფართოდ გავრცელდა. ბიმორფი შედგება ორი პიეზოელექტრული ფირფიტისგან, რომლებიც ერთმანეთთან ისეა მიბმული, რომ მათ კანში პოლარიზაციის ვექტორები საპირისპირო მიმართულებით იყოს (ნახ. 6). როგორ გამოვიყენოთ ძაბვა ბიმორფულ ელექტროდებზე, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 6 შემდეგ ერთი ფირფიტა გაფართოვდება, მეორე კი შეკუმშდება, რაც გამოიწვევს მთელი ელემენტის კოლაფსს. ბიმორფული ელემენტების რეალურ დიზაინში, პოტენციალის განსხვავება იქმნება შიდა და გარე ელექტროდებს შორის ისე, რომ ერთ ელემენტში ველი არის პოლარიზაციის ვექტორის მიმართულებით, ხოლო მეორეში არის პირდაპირი ოვალური პროტილენი.

ბიმორფის განვითარება ელექტრული ველების შემოდინების ქვეშ ქმნის საფუძველს ბიმორფული პიეზოსკანერების მუშაობისთვის. სამი ბიმორფული ელემენტის ერთ დიზაინში გაერთიანებით შესაძლებელია ბიმორფულ ელემენტებზე დაფუძნებული სამფეხის დანერგვა.

თუ ბიმორფული ელემენტის გარე ელექტროდები გამოყოფილია ერთი და იმავე სექტორიდან, შესაძლებელია ზონდის ბრუნვის ორგანიზება Z ღერძის გასწვრივ ერთი ბიმორფული ელემენტის X, Y სიბრტყეში (ნახ. 7).

ეფექტურად, ანტიფაზური ძაბვის გამოყენებით გარე ელექტროდების მონაკვეთების პროქსიმალურ წყვილებზე, შესაძლებელია ბიმორფის აალება ისე, რომ ზონდი იშლება X, Y არეში (ნახ. 7 (ა, ბ)). და შიდა ელექტროდის პოტენციალის შეცვლით გარე ელექტროდების ყველა მონაკვეთთან მიმართებაში, ბიმორფი შეიძლება აღკვეთოს ზონდის Z მიმართულებით გადაადგილებით (ნახ. 7(c, d)).

3.2 კერამიკული კერამიკის არაწრფივობა

კრისტალებთან შედარებით მრავალი ტექნოლოგიური უპირატესობის მიუხედავად, კერამიკულ კერამიკას აქვს გარკვეული ნაკლოვანებები, რაც უარყოფითად მოქმედებს მოძრავი ელემენტების მუშაობაზე. ერთ-ერთი ასეთი ნაკლოვანებაა ელექტროენერგიის არაწრფივობა. ნახ. 8, როგორც კონდახი, Z სწორ ხაზზე ჭრილის გადაადგილების მნიშვნელობა განისაზღვრება გამოყენებული ველის მნიშვნელობის მიხედვით. საპირისპირო მიმართულებით (განსაკუთრებით დიდი კერამიკული ველებით), კერამიკული კერამიკა ხასიათდება დეფორმაციის არაწრფივი ხარისხით ველში (ან ძაბვაში, რომელიც აკონტროლებს მას).

ამრიგად, კერამიკული კერამიკის დეფორმაცია არის გარე ელექტრული ველის კომბინირებული ფუნქცია:

წვრილმარცვლოვანი მინდვრებისთვის მოცემული საბადო შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი სახით:

u = d* E+ α* E*E+…

სადაც d და α არის პიეზოელექტრული ეფექტის წრფივი და კვადრატული მოდულები.

E ველის ტიპიური მნიშვნელობები, რომლებისთვისაც იწყება არაწრფივი ეფექტები, უახლოვდება 100 ვ/მმ. ამიტომ, დასასკანერებელი ელემენტების სწორი ფუნქციონირებისთვის, აიძულეთ კერამიკული ველები კერამიკის წრფივობის არეში იყოს ვიკორიზირებული (E< Е) .

სკანირების ზონდის ელექტრონული მიკროსკოპი

3.3 კერამიკული კერამიკის გამაგრება და კერამიკული კერამიკის ჰისტერეზი

კერამიკული კერამიკის კიდევ ერთი მინუსი ეწოდება მცოცავი - დაგვიანებული რეაქცია საკონტროლო ელექტრული ველის მნიშვნელობის ცვლილებაზე.

ცოცხალი მიყვანილია იქამდე, რომ SPM გამოსახულებები ფრთხილობენ, რომ არ შექმნან გეომეტრიული ცვლილებები, რომლებიც დაკავშირებულია ამ ეფექტთან. ცოცხალი განსაკუთრებით ძლიერია იმ საათში, როდესაც სკანერები გამოიყოფა მოცემულ მომენტში ადგილობრივ გადაშენებამდე და სკანირების პროცესის საწყის ეტაპებზე. კერამიკის ცოცვის სიჩქარის შესაცვლელად, საჭიროა გარკვეული პროცესების დრო-საათის კორექტირება, რაც ხშირად ანაზღაურებს სკანერის შეფერხებებს.

კერამიკული კერამიკის კიდევ ერთი მინუსი არის ელექტრული ველის ცვლილების მიმართულების გაურკვევლობა (ჰისტერეზი).

ეს მივყავართ იქამდე, რომ ძალიან მაღალი ძაბვის პირობებშიც კი, კერამიკული კერამიკა ჩნდება ტრაექტორიის გასწვრივ სხვადასხვა წერტილში, პირდაპირ ნაკადის მიმართულებით. SPM გამოსახულების პროცესის გამორთვისთვის, კერამიკული კერამიკის ჰისტერეზის გამო, სურათების სკანირებისას ინფორმაციის რეგისტრაცია შეირჩევა ერთ-ერთ საწოლზე.

4. ზონდისა და გამოსახულების ზუსტი მოძრაობის მოწყობილობები

4.1 მექანიკური გადაცემათა კოლოფი

სკანირების ზონდის მიკროსკოპის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ტექნიკური პრობლემაა ზონდის ზუსტი მოძრაობის საჭიროება და მიკროსკოპის სამუშაო სივრცის შექმნისა და შესამოწმებელი ნაწილის არჩევის მეთოდი. ზედაპირის გარეშე. ამ პრობლემის დასასრულებლად, არსებობს სხვადასხვა ტიპის მოწყობილობები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ობიექტების გადაადგილებას მაღალი სიზუსტით. შეიქმნა სხვადასხვა მექანიკური გადაცემათა კოლოფის ფართო სპექტრი, რომლებშიც გამომავალი ლილვის უხეშ მოძრაობაზე მითითებულია გადაადგილებული ობიექტის წვრილი მოძრაობა. მოძრაობის შემცირების მეთოდები შეიძლება განსხვავდებოდეს. არსებობს მნიშვნელოვანი მოწყობილობების ფართო სპექტრი, რომლებშიც გადაადგილების რაოდენობის შემცირება ხდება მნიშვნელოვანის მხრებს შორის სხვაობის გამო. მნიშვნელოვანი გადაცემათა კოლოფის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 9.

მექანიკური მნიშვნელობა საშუალებას იძლევა გადაადგილების შემცირება კოეფიციენტით დარეგულირდეს

ამ გზით, რაც უფრო დიდია მანძილი L-სა და L-ს შორის, მაშინ ზონდთან და თვალთან მიახლოების პროცესი უფრო ზუსტად შეიძლება გაკონტროლდეს.

ასევე, მიკროსკოპების დიზაინში ფართოდ გამოიყენება მექანიკური გადაცემათა კოლოფები, რომლებშიც მოძრაობის შემცირება მიიღწევა ორი თანმიმდევრულად დაკავშირებული ზამბარის ელემენტის სიხისტის კოეფიციენტებს შორის სხვაობით (ნახ. 1 0). სტრუქტურა შედგება ხისტი ბაზის, ზამბარისა და ზამბარის სხივისგან. ზამბარის k-ის სიმტკიცე და ზამბარის სხივი შეირჩევა ისე, რომ გონება ჩამოყალიბდეს: k.< K .

ტრადიციული საგაზაფხულო ელემენტის სიხისტის კოეფიციენტის შემცირების კოეფიციენტი:

ამ გზით, რაც უფრო მეტია სხივის სიხისტე დაყენებული ზამბარის სიხისტეზე, მაშინ მიკროსკოპის სამუშაო ელემენტის გადაადგილება უფრო ზუსტად შეიძლება გაკონტროლდეს.

4.2 ელექტროძრავები

სისხლის ელექტროძრავები (SMO) არის ელექტრომექანიკური მოწყობილობები, რომლებიც გარდაქმნის ელექტრულ იმპულსებს დისკრეტულ მექანიკურ გადაადგილებად. ელექტროძრავების მნიშვნელოვანი უპირატესობა ის არის, რომ ისინი უზრუნველყოფენ როტორის პოზიციის ცალსახად შესაბამისობას ნაკადის შეყვანის იმპულსებთან, ასე რომ როტორის ბრუნვა განისაზღვრება კონტროლირებადი იმპულსების რაოდენობით. SHED-ში მობრუნების მომენტი იქმნება მაგნიტური ნაკადებით, სტატორისა და როტორის კოლაფსირებული პოლუსებით, რომლებიც აშკარად ორიენტირებულია ერთმანეთის მიყოლებით.

უმარტივესი დიზაინი არის მუდმივი მაგნიტებისაგან დამზადებული ძრავები. ისინი წარმოიქმნება სტატორისგან, რომელიც შეიცავს გრაგნილებს და როტორს, რომელიც შეიცავს მუდმივ მაგნიტებს. ნახ. სურათი 11 გვიჩვენებს ელექტროძრავის გამარტივებულ დიზაინს.

როტორის ბოძებს, რომლებიც შედგენილია, აქვთ სწორხაზოვანი ფორმა და მოძრაობენ ძრავის ღერძის პარალელურად. მცირე ძრავის მითითებები მოიცავს 3 წყვილი როტორის ბოძს და 2 წყვილი სტატორის ბოძს. ძრავას აქვს 2 დამოუკიდებელი გრაგნილი, რომელთაგან თითოეული დახვეულია ორ პარალელურ სტატორის ბოძზე. ძრავის ჩვენებები აჩვენებს მნიშვნელობას 30 გრადუსს. როდესაც ელექტროენერგია ჩართულია, ერთ-ერთი გრაგნილი, როტორი, არ დაიკავებს ისეთ პოზიციას, რომელშიც როტორისა და სტატორის სხვადასხვა პოლუსი ერთმანეთის საპირისპიროა. უწყვეტი შეფუთვისთვის აუცილებელია გრაგნილების მონაცვლეობით ჩართვა.

პრაქტიკაში, აშენებულია ელექტროძრავები, რომლებიც კვებავს დასაკეცი სტრუქტურას და უზრუნველყოფს 100-დან 400 ძრავას როტორის ბრუნზე. ვინაიდან ასეთი ძრავა მუშაობს წყვილებში ხრახნიანი კავშირებით, შემდეგ ძაფის ზომით 0,1 მმ, ობიექტის პოზიციონირების სიზუსტე უზრუნველყოფილია 0,25 - 1 მიკრონი რიგით. სიზუსტის გასაზრდელად გამოიყენება დამატებითი მექანიკური გადაცემათა კოლოფი. ელექტრული გათბობის სიმძლავრე იძლევა SHED-ის ეფექტურ გამოყენებას ზონდების სიახლოვის ავტომატურ სისტემებში და სკანირების ზონდის მიკროსკოპების გამოსახულებაზე.

4.3 სისხლის მიმოქცევა

შესაძლებელია მოწყობილობების კარგი იზოლაციის უზრუნველყოფა გარე ვიბრაციებისგან და ზონდის მიკროსკოპების მუშაობის აუცილებლობა ვაკუუმური სარეცხი საშუალებებით აწესებს სერიოზულ შეზღუდვებს მექანიკური მოწყობილობების სტაგნაციაზე ზონდისა და გამოსახულების გადასაადგილებლად. ამასთან დაკავშირებით, კავშირი ძალიან ფართო გახდა ზონდის მიკროსკოპებში, შემუშავდა მოწყობილობები პიეზოელექტრული გადამყვანების მოწყობით, რაც საშუალებას იძლევა დისტანციურად მართოს ობიექტების მოძრაობა.

მბრუნავი ინერციული ძრავის ერთ-ერთი დიზაინი ნაჩვენებია ნახ. 12. მოათავსეთ ეს მოწყობილობა ფუძეზე (1), რომელზედაც დამაგრებულია პიეზოელექტრული მილი (2). მილი ატარებს ელექტროდებს (3) გარე და შიდა ზედაპირებზე. გაყოფილი ზამბარა (4) ფიქსირდება მილის ბოლოს, რომელიც არის ცილინდრი მიმდებარე მარცვლებით. ზამბარას აქვს დაყენებული საგნის ტრიმახი (5) - გაპრიალებული ზედაპირით გამკაცრდეს ცილინდრი. ობიექტი, რომელიც მოძრაობს, შეიძლება დამაგრდეს ზამბარის ან თავსახურის თხილის მიღმა, რაც საშუალებას აძლევს მოწყობილობას იმუშაოს სივრცეში ნებისმიერ ორიენტაციაში.

მოწყობილობა მუშაობს ჩვეულ რეჟიმში. ობიექტის ტრიმახის Z ღერძის მიმართულებით საჭრელ ელექტროდებზე გადასატანად გამოიყენება ხერხის ფორმის იმპულსური ძაბვა (სურ. 13).

ხერხის მსგავსი ძაბვის ბრტყელ წინა მხარეს მილი შეუფერხებლად იკუმშება ან იკუმშება პოზიციაში ძაბვის პოლარობის გამო, და ბოლოს, ობიექტის ზამბართან და ტრიმერთან ერთად, გადაადგილდება სადგამზე:

ხერხის მსგავსი ძაბვის გათავისუფლების მომენტში, მილი ბრუნავს გასასვლელში a აჩქარებით, ისე რომ აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას:

გვიან კოლაფსირებული მილის დე-რეზონანსული სიხშირე. როდესაც ვიკონანა უმოვი ფ< ma (m – масса держателя объекта, F - сила трения между держателем объекта и разрезной пружиной), держатель объекта, в силу своей инерционности, проскальзывает относительно разрезной пружины. В результате держатель объекта перемещается на некоторый шаг К Δl относительно исходного положения. Коэффициент К определяется соотношением масс деталей конструкции и жесткостью разрезной пружины. При смене полярности импульсов управляющего напряжения происходит изменение направления движения объекта. Таким образом, подавая пилообразные напряжения различной полярности на электроды пьезотрубки, можно перемещать объект в пространстве и производить сближение зонда и образца в сканирующем зондовом микроскопе .

5. ზონდის მიკროსკოპების დაცვა გარე ინექციებისგან

5.1 დაცვა ვიბრაციისგან

მოწყობილობების გარე ვიბრაციისგან დასაცავად გამოიყენეთ სხვადასხვა ტიპის ვიბრაციულ-საიზოლაციო სისტემები. ინტელექტუალურად ისინი შეიძლება დაიყოს პასიურ და აქტიურებად. პასიური ვიბრაციული საიზოლაციო სისტემის მთავარი იდეა არის მომავალში. მექანიკური სისტემის შემაშფოთებელი ვიბრაციების ამპლიტუდა სწრაფად მცირდება ამაღელვებელი ძალის სიხშირესა და სისტემის გარე რეზონანსულ სიხშირეს შორის გაზრდილი სხვაობის გამო (გირაოს სისტემის ტიპიური ამპლიტუდა-სიხშირის მახასიათებელი (AFC) ნაჩვენებია ნახ. 14).

აქედან გამომდინარე, გარე შემოდინება სიხშირეებით > პრაქტიკულად პრაქტიკულად არ წარმოქმნის რაიმე მნიშვნელოვან შემოდინებას კოვალენტურ სისტემაზე. Ozhe, yakshcho romstiti vimiruvalnu ზონდის მიკროსკოპის ხელმძღვანელი vіbro -ovyuchu პლატფორმის წყალქვეშა ღერო piddvis (ნახ. 15), შემდეგ გადადით მიროსკოპის გარსაცმზე, გაიარეთ კოლივანის ლიქენი სიხშირეებით, ახლოს რეზონანსული სიხშირეზე. სისტემა. დააყენეთ SPM თავების ჰაერის სიხშირე 10 – 100 kHz, ვიბრაციულ-საიზოლაციო სისტემის რეზონანსული სიხშირის დაბალი არჩევით (დაახლოებით 5 – 10 Hz), შეგიძლიათ ეფექტურად დაიცვათ მოწყობილობა გარე ვიბრაციისგან. ვიბრაციულ-საიზოლაციო სისტემის მაღალ რეზონანსულ სიხშირეებზე ვიბრაციის ჩაქრობით შემოდის ბლანტი ხახუნის მქონე გამანადგურებელი ელემენტები.

ამრიგად, ეფექტური დაცვის უზრუნველსაყოფად აუცილებელია ვიბრაციულ-საიზოლაციო სისტემის რეზონანსული სიხშირე იყოს რაც შეიძლება დაბალი. მნიშვნელოვანია, რომ პრაქტიკულად დანერგოთ თუნდაც დაბალი სიხშირეები.

SPM თავების დასაცავად წარმატებით გამოიყენება გარე ვიბრაციების ჩახშობის აქტიური სისტემები. ასეთ მოწყობილობებს აქვთ ელექტრომექანიკური სისტემები უარყოფითი შეერთებით, რაც უზრუნველყოფს ვიბრაციულ-საიზოლაციო პლატფორმის სტაბილურ პოზიციას სივრცეში (სურ. 16).

5.2 დაცვა აკუსტიკური ხმაურისგან

კიდევ ერთი ფაქტორია ზონდის მიკროსკოპების დიზაინის ელემენტების ვიბრაცია და სხვადასხვა ხასიათის აკუსტიკური ხმაური.

აკუსტიკური ტრანზიტორების თავისებურებაა ის, რომლებშიც აკუსტიკური ძაფები დაუყოვნებლივ მიედინება SPM თავების სტრუქტურულ ელემენტებზე, რაც იწვევს ზონდის რხევას, სანამ ის არ მიაღწევს ნიმუშის ზედაპირს. SPM-ის აკუსტიკური გარდამავლებისგან დასაცავად, გამოიყენება სხვადასხვა საშრობი ჩანთები, რაც საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად შეამციროს აკუსტიკური გარდამავალი დონე მიკროსკოპის სამუშაო სივრცეში. ყველაზე ეფექტური დაცვა აკუსტიკური დარღვევებისგან არის ზონდის მიკროსკოპის ვიბრაციული თავის განთავსება ვაკუუმ კამერასთან (ნახ. 17).

5.3 ზონდის პოზიციის თერმული დრეიფის სტაბილიზაცია ზედაპირის ზემოთ

SPM-ის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი პრობლემაა ზონდის სტაბილიზაცია მონიტორინგის ქვეშ მყოფი ნიმუშის ზედაპირზე. ზონდის არასტაბილურობის მთავარი მიზეზი არის გარემოს ტემპერატურის ცვლილება ან ზონდის მიკროსკოპის დიზაინის ელემენტების გათბობა მუშაობის საათში. მყარი ტემპერატურის ცვლილებები იწვევს თერმული წყაროს დეფორმაციას. ასეთი დეფორმაციები ხშირად შეინიშნება ზონდის მიკროსკოპებში. თერმული დრიფტის შესაცვლელად, SPM ვიბრაციული თავების ტემპერატურის კონტროლის სტაბილიზაცია ან თავების დიზაინში ტემპერატურის კომპენსაციის ელემენტების შეყვანა. თერმოკომპენსაციის იდეა გავრცელებულია წარსულში. როგორიც არ უნდა იყოს SPM-ის დიზაინი, შესაძლებელია ელემენტების მიწოდება სხვადასხვა თერმული გაფართოების კოეფიციენტებით (ნახ. 18(a)).

თერმული დრიფტის კომპენსაციის მიზნით, კომპენსაციის ელემენტები შეყვანილია SPM ვიბრაციული თავების დიზაინში ისე, რომ იქმნება გაფართოების სხვადასხვა კოეფიციენტები ისე, რომ ტემპერატურის გაფართოების ჯამი სტრუქტურის სხვადასხვა მკლავებზე ნულის ტოლია:

ΔL = ∑ ΔL = ΔT ∑αl0

ზონდის პოზიციის თერმული დრეიფის შეცვლის ყველაზე მარტივი გზა Z ღერძის გასწვრივ არის SPM ელემენტების შეყვანა დიზაინში იმავე მასალისა და იგივე დამახასიათებელი ზომების კომპენსაციისთვის, როგორც ძირითადი სტრუქტურული ელემენტები (ნახ. 18 (ბ)). ამ დიზაინის ტემპერატურის შეცვლისას, ზონდის წნევა Z მიმართულებით იქნება მინიმალური. X, Y სიბრტყეში ზონდის პოზიციის დასასტაბილურებლად, მიკროსკოპების ვიბრაციული თავები მზადდება ღერძულად სიმეტრიული სტრუქტურების სახით.

6. SPM გამოსახულების ფორმირება და დამუშავება

6.1 სკანირების პროცესი

ზონდის მიკროსკოპში ზედაპირის სკანირების პროცესი, რომელიც სკანირდება, ტელევიზორის ელექტრონულ მილში ეკრანზე ელექტრონის ნაკადის მსგავსია. ზონდი იშლება ხაზის (მწკრივების) გასწვრივ სწორი ხაზის გასწვრივ, შემდეგ კი შემობრუნების სწორ ხაზზე (მწკრივის მწკრივზე) და შემდეგ გადადის წინსვლის მწკრივზე (ჩარჩოს მწკრივზე) (ნახ. 19). ზონდი სკანერის უკან მოძრაობს პატარა ნაჭრებად, ხერხის მსგავსი ძაბვების მოქმედებით, რომლებიც წარმოიქმნება ციფრულ-ანალოგური გადამყვანებით. ზედაპირული რელიეფის შესახებ ინფორმაციის აღრიცხვა ხდება, როგორც წესი, პირდაპირ უღელტეხილზე.

ზონდის სკანირების მიკროსკოპის გამოყენებით დაფიქსირებული ინფორმაცია ინახება SPM ჩარჩოში - ორგანზომილებიანი მთელი რიცხვების მასივი a (მატრიცა). ამ ნომრების ფიზიკური მდებარეობა განისაზღვრება იმავე მნიშვნელობით, რაც ციფრულ იქნა სკანირების პროცესში. ij ინდექსების წყვილის კანის მნიშვნელობა მითითებულია სკანირების ველს შორის ზედაპირზე არსებული პატარა წერტილით. ზედაპირის წერტილების კოორდინატები გამოითვლება შესაბამისი ინდექსის უბრალოდ გამრავლებით იმ წერტილებს შორის, სადაც ინფორმაცია ჩაწერილია.

როგორც წესი, SPM ჩარჩოები არის 2 ზომის კვადრატული მატრიცები (ძირითადად 256x256 და 512x512 ელემენტები). SPM ჩარჩოების ვიზუალიზაცია ხორციელდება კომპიუტერული გრაფიკის გამოყენებით, ძირითადად ტრივიალური (3D) და ორგანზომილებიანი 2D ნათელი სურათების სახით. 3D რენდერით, ზედაპირის გამოსახულება ნაჩვენები იქნება აქსონომეტრიული პერსპექტივით პიქსელების ან ხაზების გამოყენებით. გარდა ამისა, არსებობს პიქსელების განათების სხვადასხვა გზა, რაც მიუთითებს სხვადასხვა სიმაღლეზე და ზედაპირის ტოპოგრაფიაზე. 3D ნახატის დახატვის ყველაზე ეფექტური გზაა ზედაპირის განათება წერტილოვანი ჟერელით, დახატული ზედაპირის ზემოთ სივრცის პირველ წერტილში (სურ. 20). ამ შემთხვევაში შესაძლებელი ხდება რელიეფის მცირე ზომის უთანასწორობაზე საუბარი. ასევე, კომპიუტერული დამუშავებისა და გრაფიკის გამოყენებით, რეალიზებულია 3D SPM გამოსახულების მასშტაბირება და შეფუთვა. როდესაც კანის ზედაპირის წერტილის 2D ვიზუალიზაცია დაყენებულია იმავე ფერზე. ყველაზე ფართოდ გამოიყენება გრადიენტური პალიტრები, რომლებშიც გამოსახულების დაჩრდილვა იცვლება სიმღერის ფერის ტონით, რომელიც შეესაბამება ზედაპირის წერტილის სიმაღლეს.

ადგილობრივი SPM სიძლიერე ასოცირდება მონიტორინგის რაოდენობის დეპოზიტების რეგისტრაციასთან სხვადასხვა პარამეტრებში. მაგალითად, ზონდის ზედაპირის კონტაქტში გამოყენებული ძაბვის საშუალებით ელექტრული ნაკადის სიდიდის მიხედვით, ზონდსა და ზედაპირს შორის ძალის ურთიერთქმედების სხვადასხვა პარამეტრებზე დამოკიდებულება ზონდ-ზონდის ინტერფეისიდან და ა.შ. ეს ინფორმაცია ინახება ვექტორული მასივების სახით ან 2 x N მატრიცის სახით.მათი ვიზუალიზაციისთვის ფუნქციური გრაფიკების ჩვენების სტანდარტული ფუნქციების ნაკრები გადადის მიკროსკოპის პროგრამულ პროგრამაში ій.

6.2 გამოსახულების მეთოდები

ზონდის მიკროსკოპის მეთოდების გამოყენებით ობიექტების სიმძლავრის შესწავლისას, რომლებიც სკანირებენ, სამეცნიერო კვლევის მთავარი შედეგი, როგორც წესი, ამ ობიექტების ზედაპირის ტრივიალური გამოსახულებებია. გამოსახულების ინტერპრეტაციის ადეკვატურობა დამოკიდებულია სპეციალისტის კვალიფიკაციაზე. ამავდროულად, გამოსახულების დამუშავებისას გამოიყენება ტრადიციული ტექნიკის დაბალი დონე, რომელიც უნდა იყოს ცნობილი სურათის ანალიზამდე. სკანირების ზონდის მიკროსკოპი აღნიშნავს კომპიუტერული ტექნოლოგიების ინტენსიური განვითარების მომენტს. ამიტომ, ამასობაში ჩავწერ ტრივიალურ სურათებს კომპიუტერებისთვის შემუშავებული ინფორმაციის შენახვის ახალი Vikoristan ციფრული მეთოდებიდან. ამან გამოიწვია მნიშვნელოვანი სირთულე ამ სურათის ნიმუშის ანალიზში, მაგრამ აუცილებელი იყო ფოტოგრაფიული ფუნჯი შეეწირა ელექტრონული მიკროსკოპის მეთოდებს. ზონდის მიკროსკოპის გამოყენებით მიღებული ინფორმაცია კომპიუტერში წარმოდგენილია მთელი რიცხვების ორგანზომილებიანი მატრიცის სახით. კანის ნომერი ამ მატრიცაში დამოკიდებულია სკანირების რეჟიმზე, ეს შეიძლება იყოს გვირაბის ნაკადის მნიშვნელობები, ისტერიის მნიშვნელობები ან მეტი დასაკეცი ფუნქციების მნიშვნელობები. თუ ამ მატრიცას ვუჩვენებთ ადამიანებს, მაშინ ჩვენ ვერ მოვაშორებთ იმავე შემაკავშირებელ ფენომენს მიკვლეულ ზედაპირზე. ისე, პირველი პრობლემა არის რიცხვების გადაქცევა ვიზუალურად, რაც ადვილი გასარკვევია. ასე ბრძოლა. გამომავალი მატრიცის რიცხვები მდგომარეობს მინიმალური და მაქსიმალური მნიშვნელობების დიაპაზონში. მთელი რიცხვების რომელი დიაპაზონი ენიჭება ფერთა პალიტრას. ამ გზით, მატრიცის კანის მნიშვნელობა ნაჩვენებია მართკუთხა გამოსახულების ფერის წერტილში. ადგილების სერია, რომელშიც არის მნიშვნელოვანი მნიშვნელობები, ხდება წერტილის კოორდინატები. შედეგად ვიღებთ სურათს, სადაც, მაგალითად, ზედაპირის სიმაღლე ფერით არის გადმოცემული – როგორც გეოგრაფიული რუკა. რუკაზე ალბათ ათობით ფერია, მაგრამ ჩვენს სურათზე ასობით და ათასობითაა. იდენტიფიკაციის გამარტივებისთვის, წერტილები, რომლებიც ახლოს არის სიმაღლეში, უნდა იყოს გადმოცემული მსგავსი ფერებით. შეიძლება ჩანდეს, და ეს ჩვეულებრივ ხდება, რომ გამომავალი მნიშვნელობების დიაპაზონი უფრო დიდია, ვიდრე შესაძლო ფერების რაოდენობა. ამ შემთხვევაში ხდება ინფორმაციის დაკარგვა და ფერების რაოდენობის ზრდა არ არის გამოსავალი ამ სიტუაციიდან, რაც ტოვებს ადამიანის თვალის შეზღუდვის შესაძლებლობას. საჭიროა ინფორმაციის დამატებითი დამუშავება და დამუშავება შეიძლება განსხვავდებოდეს შეკვეთის მიხედვით. ვის სჭირდება მთლიანი სურათის დაწვრილებით დანახვა, მაგრამ ვისაც უნდა დეტალების დათვალიერება. ამ მიზნით გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდი.

6.3 სტაციონარული ნახილის გამოცხადება

ზედაპირის გამოსახულებები, რომლებიც გადაღებულია ზონდის მიკროსკოპის დახმარებით, იწყება ბნელი ველის სახით. ეს შეიძლება იყოს მრავალი მიზეზის გამო. უპირველეს ყოვლისა, დაზიანება შეიძლება გამოწვეული იყოს ზონდის არაზუსტი დამონტაჟებით; წინააღმდეგ შემთხვევაში, შეიძლება იყოს კავშირი ტემპერატურის დრეიფთან, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ზონდის გადაადგილება პერსპექტივამდე; მესამე, პიეზოსკანერი შეიძლება მოძრაობდეს არაწრფივობის გამო. დიდი ძალისხმევა იხარჯება SPM ჩარჩოში არსებულ სურათზე, ისე რომ სურათის სხვა დეტალები არ ჩანს. ამ დეფექტის მოსაშორებლად ტარდება ოპერაცია მუდმივი ჭრილობის მოსაშორებლად. რისთვისაც პირველ ეტაპზე მიახლოებითი ფართობი გვხვდება უმცირესი კვადრატების მეთოდით

P(x,y), რომელსაც აქვს მინიმალური ზემოქმედება ზედაპირის რელიეფზე Z = f(x,y), მაშინ მოცემული ფართობი აღებულია ZZM გამოსახულებიდან. აუცილებელია მისი სრული განადგურება სხვადასხვა გზით, დაავადების ბუნებიდან გამომდინარე.

თუ SPM გამოსახულება ამოღებულია ზონდის გამოსახულების გამოსახულებიდან, მაშინ აუცილებელია უბნის მთლიანად შემოტრიალება კუთხისკენ, რაც მიუთითებს ფართობზე ნორმალურ ზონასა და მთელ Z-ს შორის; რომელზედაც ზედაპირის კოორდინატები Z = f(x, y) ხელახლა იქმნება სივრცითი ბრუნვის შესაბამისად. თუმცა, ამ ტრანსფორმაციით შესაძლებელია ზედაპირის გამოსახულების დახატვა მდიდარი მნიშვნელობის მქონე ფუნქციის Z = f (x, y) გამოჩენიდან. თუ თერმულმა დრეიფმა გავლენა მოახდინა გაგებაზე, მაშინ პროცედურა შეიძლება შემცირდეს Z-ის იდენტიფიკაციამდე - Z სიბრტყის კოორდინატები - SPM გამოსახულების კოორდინატები:

შედეგი არის მასივი მნიშვნელობების უფრო მცირე დიაპაზონით და გამოსახულების სხვა დეტალები ნაჩვენებია დიდი რაოდენობით ფერებით, რაც უფრო თვალსაჩინო ხდება.

6.4 სკანერის ხარვეზებთან დაკავშირებული პრობლემების მოგვარება

სკანერის სიმძლავრის არასრულყოფილება იწვევს იმ ფაქტს, რომ SPM გამოსახულებები ექვემდებარება დაბალ სპეციფიკურ პირობებს. ხშირად, სკანერის ნაკლოვანებები, როგორიცაა დარღვევები სკანერის წინ და უკან მოძრაობაში (ჰისტერეზი), კრიპტოვალუტები და კერამიკული კერამიკის არაწრფივიობა, კომპენსირდება აპარატურით და სკანირების ოპტიმალური რეჟიმების არჩევით. თუმცა, ამის მიუხედავად, ZZM გამოსახულება მცდარი წარმოდგენაა, რომელიც მნიშვნელოვანია ტექნიკის დონეზე დაყენება. გამოსახულებაში, სკანერის ფრაგმენტები გამოსახულების სიბრტყეში ავსებს ზონდის პოზიციას ზედაპირის ზემოთ, SPM გამოსახულებები არის რეალური რელიეფის სუპერპოზიცია და სხვა (და ხშირად უფრო დიდი) რიგის ფაქტობრივი ზედაპირი.

ამ ტიპის პრობლემის გადასაჭრელად უმცირესი კვადრატების მეთოდის გამოყენებით, ჩვენ ვპოულობთ სხვადასხვა რიგის P(x,y) მიახლოებულ ზედაპირს, რომელიც მინიმალურ გავლენას ახდენს გამომავალ ფუნქციაზე Z = f(x,y) და შემდეგ ამ ზედაპირს. მიღებულია მათგან ერთი SPM სურათი:

არაწრფივობასთან და არაორთოგონალურობასთან ურთიერთქმედების სხვა ტიპი არის სკანერის მოძრაობა X, Y სიბრტყეში. ეს არის იგივე გეომეტრიული პროპორციების მისაღწევად SPM გამოსახულების ზედაპირის სხვადასხვა ნაწილში. ასეთი პრობლემების აღმოსაფხვრელად, მიჰყევით SPM კორექტირების პროცედურას კორექტირების კოეფიციენტების დამატებითი ფაილის გამოყენებით, რომელიც იქმნება სატესტო სტრუქტურების სკანირებისას კონკრეტული სკანერით ცნობილ რელიეფში.

6.5 SPM გამოსახულების ფილტრაცია

აღჭურვილობის ხმაური (ძირითადად ძალიან მგრძნობიარე შეყვანის გამაძლიერებლების ხმაური), ზონდის ექსპოზიციის კონტაქტის არასტაბილურობა სკანირების დროს, გარე აკუსტიკური ხმაური და ვიბრაცია იწვევს იმ ფაქტს, რომ SPM გამოსახულება შეესაბამება იმ ძირითად ინფორმაციას, რომელშიც მე ვარ. ხმაურის საწყობი. SPM გამოსახულების ნაწილობრივი ხმაურის ამოღება შესაძლებელია პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით.

6.6 მედიანური ფილტრაცია

მედიანური ფილტრაცია იძლევა კარგ შედეგებს EPM ჩარჩოებში მაღალი სიხშირის გარდამავალი შეცდომების გამოვლენისას. ეს არის დამუშავების არაწრფივი მეთოდი, რომლის არსი შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად. აირჩიეთ სამუშაო ფილტრის ფანჯარა, რომელიც შედგება nxn წერტილებისგან (მნიშვნელოვნებისთვის აიღეთ 3 x 3 ფანჯარა 9 პუნქტის დასაყენებლად (ნახ. 24)).

ფილტრაციის პროცესში ფანჯარა მოძრაობს ჩარჩოს გარშემო წერტილიდან წერტილამდე და პროცედურა მთავრდება. ამ ფანჯრის წერტილებში SPM გამოსახულების ამპლიტუდის მნიშვნელობები გამოითვლება მასშტაბის მიხედვით, ხოლო მნიშვნელობები, რომლებიც დგას დახარისხებული მწკრივის ცენტრში, შედის ფანჯრის ცენტრალურ წერტილში. შემდეგ ყოველთვის არჩეულია არჩეული წერტილი და მეორდება დახარისხების პროცედურა. ამგვარად, ასეთი დალაგებით მძიმე ამოვარდნილები და წარუმატებლობები ყოველთვის ჩნდება დახარისხებული მასივის კიდეზე და არ ქრება გაფილტრული სურათიდან. ამ სახის კიდეების მორთვით, ჩარჩოს ჩამოშორდება გაუფილტრავი ადგილები, რომლებიც ჩანს გამოსახულების ბოლოს.

6.7 ზედაპირის განახლების მეთოდები SPM სურათების გამოყენებით

სკანირების ზონდის მიკროსკოპის ყველა მეთოდისთვის საერთო მინუსი არის ზონდების სამუშაო ნაწილის ბოლო ზომა, რომელიც ანალიზდება. ეს არის მიკროსკოპების სივრცითი გარჩევადობის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესების მიღწევა და SPM გამოსახულებების მნიშვნელოვანი განსხვავებები არათანაბარი რელიეფის მქონე ზედაპირის სკანირებისას, რომელიც შეესაბამება ზონდის სამუშაო ნაწილის დამახასიათებელ ზომებს.

სინამდვილეში, SPM გამოსახულება აღებულია ზონდის "კისრით" და მონიტორინგის ზედაპირით. ზონდის ფორმის „ფორმირების“ პროცესი ზედაპირის რელიეფით ილუსტრირებულია ნახ. 25.

ეს პრობლემა ხშირად შეიძლება მოგვარდეს SPM გამოსახულების მეთოდით, რომელიც ეფუძნება SPM მონაცემების კომპიუტერულ დამუშავებას ზონდების სპეციფიკურ ფორმაზე. ზედაპირის განახლების ყველაზე ეფექტური მეთოდია რიცხვითი დეკონვოლუციის მეთოდი, რომელიც წარმოადგენს ზონდის ვიკორისტულ ფორმას, რომელიც ექსპერიმენტულად მიღებულია საცდელი სტრუქტურების სკანირებით (ცნობილი ზედაპირის რელიეფით) სტრუქტურების სკანირებით.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ გამოსახულების გარე ზედაპირის მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ ორი გონების კომბინაციით: სკანირების პროცესში ზონდი ეხება ზედაპირის ყველა წერტილს და ამავდროულად, ზონდი ეხება მხოლოდ ერთ წერტილს ზედაპირზე. . თუ ზონდი სკანირების პროცესში ვერ აღწევს ზედაპირის რამდენიმე მონაკვეთს (მაგალითად, თუ რელიეფის მონაკვეთები ექვემდებარება გადახურვას), მაშინ რელიეფი ნაკლებად ხშირად განახლდება. უფრო მეტიც, რაც უფრო მეტი წერტილია ზედაპირზე ზონდი სკანირებისთვის, მით უფრო საიმედოდ იქნება შესაძლებელი ზედაპირის რეკონსტრუქცია.

პრაქტიკაში, SPM გამოსახულება და ექსპერიმენტულად განისაზღვრა ზონდის ფორმა დისკრეტული მნიშვნელობების ორგანზომილებიანი მასივებით, რისთვისაც მსგავსი და ცუდად განსაზღვრული მნიშვნელობა. მაშასადამე, მსგავსი დისკრეტული ფუნქციების პრაქტიკაში გაანგარიშების ნაცვლად, SPM-ის რიცხვითი დეკონვოლუციით, შესაძლებელია ვიზუალურად ვიზუალურად გამოვავლინოთ მინიმალური მანძილი ზონდსა და ზედაპირს შორის საშუალო საშუალო სიმაღლიდან სკანირებისას.

ზედაპირის რელიეფის რა სიმაღლეზე ამ ეტაპზე შეიძლება ავიღოთ მინიმალური მანძილი ზონდის წერტილსა და ზედაპირის საცნობარო წერტილს შორის ზონდის ამ პოზიციისთვის ზედაპირზე. თავის ფიზიკურ ადგილას ეს მენტალიტეტი სხვების გონებრივი მონდომების ტოლფასია, პროვონი საშუალებას გაძლევთ მოძებნოთ ზონდის ზედაპირის წერტილი უფრო ადეკვატური მეთოდით, რაც მნიშვნელოვნად აჩქარებს რელიეფის რეკონსტრუქციის დროს.

ზონდების სამუშაო ნაწილის დაკალიბრებისა და ფორმის დასადგენად გამოიყენება სპეციალური საცდელი სტრუქტურები ზედაპირის ტოპოგრაფიის ცნობილი პარამეტრებით. ყველაზე ფართო საცდელი სტრუქტურების ხედები და მათი დამახასიათებელი გამოსახულებები, გადაღებული ატომური ძალის მიკროსკოპის გამოყენებით, წარმოდგენილია ნახ. 26 და ნახ. 27.

კალიბრაციის ბადე, რომელიც მკვეთრ წვეტებს ჰგავს, საშუალებას გაძლევთ სწორად განსაზღვროთ ზონდის წვერი, ხოლო სწორი ჭრის ბუჩქები ხელს უწყობს კონდახის ზედაპირის ფორმის განახლებას. ამ ბადეების სკანირების კომბინირებულ შედეგებს შეუძლია მთლიანად შეცვალოს ზონდების სამუშაო ნაწილი.

7. სუჩასნი სპმ

1) სკანირების ზონდის მიკროსკოპი SM-300

ფორების სივრცის მორფოლოგიური თავისებურებებისა და სტრუქტურის მოდიფიკაციის მიზნები. SM-300 (ნახ. 28) უზრუნველყოფს ოპტიკურ პოზიციონირების მიკროსკოპს, რომელიც გამორიცხავს ინტერესთა ზონის ძიების აუცილებლობას. ნიმუშის ფერადი ოპტიკური გამოსახულება ნაჩვენებია კომპიუტერის მონიტორზე მცირე გაუმჯობესებით. ოპტიკურ სურათზე კვეთა მიუთითებს ელექტრონების გაცვლის პოზიციაზე. კვეთაზე დაყრდნობით, თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ პოზიციონირების შემოწმება, რათა განისაზღვროს ფართობი, რომელიც საინტერესოა რასტრული ანალიზისთვის

Პატარა 28. SPM SM-300 ელექტრონული მიკროსკოპი. ოპტიკური პოზიციონირების განყოფილება დაკავშირებულია კომპიუტერთან, რაც უზრუნველყოფს მის აპარატურულ დამოუკიდებლობას მიკროსკოპისგან, რომელიც სკანირებს.

ტევადობა SM - 300

· გარანტირებული ცალკე წარმოება 4 ნმ

· უნიკალური ოპტიკური პოზიციონირების მიკროსკოპი (დამატებითი)

· ინტუიციურად ინტუიციური Windows ® პროგრამული უზრუნველყოფა

· რასტრული მიკროსკოპისა და ყოველდღიური გამოსახულების სრული კომპიუტერული კონტროლი

· სტანდარტული ტელევიზორის წარმოება ციფრული სიგნალის დამუშავებით

· კომპიუტერიზებული დაბალი ვაკუუმის სისტემა (სურვილისამებრ)

· ყველა კვალი, რომელიც ჯდება აპლიკაციის ღერძის ერთ პოზიციაზე (12 მმ)

· ელემენტარული რენტგენის მიკროანალიზი დაბალი და მაღალი ვაკუუმის რეჟიმში (დამატებითი)

· მუშაობის ძალა ოთახის ნორმალური განათების გონებაში

· არაგამტარ სიგნალების დაკვირვება მათი წინასწარი მომზადების გარეშე

· 5.5 ნმ გამოყოფა დაბალი ვაკუუმის რეჟიმში

· რეჟიმის გადართვის პროგრამირებადი კონტროლი

· არჩევადი კამერის ვაკუუმის დიაპაზონი 1.3 - 260 Pa

· სურათების ჩვენება კომპიუტერის მონიტორის ეკრანზე

· თანმიმდევრული V-უკან რობინსონის სენსორი

2) მაღალი გაყოფის სკანირების ზონდის მიკროსკოპი Supra50VP INCA Energy+Oxford მიკროანალიზის სისტემით.

დანართი (სურ. 29) განკუთვნილია მატერიალური მეცნიერების ყველა დარგში, ნანოტექნოლოგიისა და ბიოტექნოლოგიის სფეროში კვლევების ჩასატარებლად. მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ დაამუშავოთ დიდი ზომის ნიმუშები, გარდა ამისა, იგი მხარს უჭერს რობოტულ რეჟიმს დაფქვის ვიზის გონებაში არაგამტარ ნიმუშების კვალის მომზადების გარეშე. Პატარა 29. SPM Supra50VP

ᲞᲐᲠᲐᲛᲔᲢᲠᲔᲑᲘ:

წინადაძაბვის ძაბვა 100 V – 30 კვ (საველე კათოდი)

მაქს. გაზრდა x 900000-მდე

ოვერჰედის განცალკევება - 1 ნმ-მდე (20 კვტ-ზე)

ვაკუუმის რეჟიმი ცვლადი წნევით 2-დან 133 Pa-მდე

მწვავე ძაბვა – 0,1-დან 30 კვ-მდე

მოტორიზებული მაგიდა თავისუფლების ხუთი საფეხურით

ცალკე EDX დეტექტორი 129 eV Ka(Mn) ხაზზე, სიჩქარე 100000 imp/s-მდე

3) LEO SUPRA 25 მოდერნიზებული მიკროსკოპი „GEMINI“ სვეტით და ველის ემიტერით (სურ. 30).

– დაყოფილია გალუსის ნანოანალიზში კვლევისთვის

- შეუძლია EDX და WDX სისტემების დაკავშირება მიკროანალიზისთვის

- ცალკე კონსტრუქცია 1.5 ნმ 20 კვტ-ზე, 2 ნმ 1 კვ.

ვისნოვოკი

წლების განმავლობაში ზონდის მიკროსკოპია საშუალებას გვაძლევს მიგვეღწია უნიკალური სამეცნიერო შედეგები ფიზიკის, ქიმიისა და ბიოლოგიის სხვადასხვა დარგში.

მიუხედავად იმისა, რომ პირველი სკანირების ზონდის მიკროსკოპები იყო ინდიკატორი მოწყობილობები მკაფიო გამოკვლევებისთვის, ამჟამინდელი სკანირების ზონდის მიკროსკოპი არის მოწყობილობა, რომელიც აერთიანებს 50-მდე სხვადასხვა გამოკვლევის ტექნიკას. თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ გადაადგილების ამოცანები ზონდ-ზონდის სისტემაში 0,1%-მდე სიზუსტით, განსაზღვროთ ზონდის ფორმის ფაქტორი, განახორციელოთ ზუსტი გაზომვები და მიაღწიოთ დიდ ზომებს (200 მკმ-მდე სკანირების ზონაში და 15-20 მკმ მეასედში. ) და, შესაბამისად, უსაფრთხო სუბმოლეკულური დოზა.

სკანირებადი ზონდის მიკროსკოპი გახდა სამეცნიერო კვლევითი აღჭურვილობის ერთ-ერთი ყველაზე მოთხოვნადი კლასი სინათლის ბაზარზე. მუდმივად იქმნება მოწყობილობების ახალი დიზაინები, სპეციალიზირებული სხვადასხვა დანამატებზე.

ნანოტექნოლოგიის დინამიური განვითარება მოითხოვს წინა ტექნოლოგიების შესაძლებლობების შემდგომ გაფართოებას. მაღალტექნოლოგიური კომპანიები მთელ მსოფლიოში მუშაობენ წინასწარი კვლევისა და ტექნოლოგიური ნანოკომპლექსების შემუშავებაზე, რომლებიც გაერთიანებულია ანალიტიკური მეთოდების ჯგუფთან, როგორიცაა: იუვანნაიას სინათლის კომბინირებული ვარდების სპექტროსკოპია, ლუმინესცენციის სპექტროსკოპია, რენტგენის სპექტროსკოპია ელემენტებისთვის. ანალიზი, მიკროსხივური ოპტიკური მეთოდები. სისტემები იძენენ ინტენსიურ ინტელექტუალურ შესაძლებლობებს: სურათების ამოცნობისა და კლასიფიკაციის უნარს, საჭირო კონტრასტების დანახვას, შედეგების მოდელირების უნარს და გამოთვლითი ძალისხმევის უზრუნველყოფა სუპერკომპიუტერებს.

ტექნოლოგიას, რომელიც ფრაგმენტირებულია, შეიძლება ჰქონდეს პოტენციალი, მაგრამ საბოლოოდ ის ძირს უთხრის სამეცნიერო შედეგებს. თავად ამ ტექნოლოგიის შესაძლებლობების გაფართოება მაღალი დონის სირთულის ამოცანების საფუძველზე, რაც მოითხოვს მაღალი კლასის ფახივების მომზადებას, რომლებსაც შეუძლიათ ეფექტურად გამოიყენონ ეს მოწყობილობები და სისტემები.

ცნობების სია

1. Nevolin V.K. გვირაბის-ზონდის ტექნოლოგიის საფუძვლები / V.K. Nevolin, - M.: Nauka, 1996, - 91 გვ.

2. Kulakov Yu. A. ელექტრონული მიკროსკოპია / Yu. A. Kulakov, - M.: Zannanya, 1981, - 64 გვ.

3. ვოლოდინი ა.პ. სკანირების მიკროსკოპია / A. P. Volodin, - M.: Nauka, 1998, - 114 გვ.

4. ბიოპოლიმერების სკანირების ზონდის მიკროსკოპია / რედაქტირებულია ი. V. Yaminsky, - M.: Naukoviy Svit, 1997, - 86 გვ.

5. Mironov U. Fundamentals of scanning probe microscopy / U. Mironov, – M.: Tekhnosphere, 2004, – 143 pp.

6. Rikov S. A. გამტარი მასალების სკანირების ზონდის მიკროსკოპია / S. A. Rikov, - სანკტ-პეტერბურგი: Nauka, 2001, - 53 გვ.

7. ბიკოვი ვ.ა., ლაზარევი მ.ი. სკანირების ზონდის მიკროსკოპია მეცნიერებისა და მრეწველობისთვის / V.A. Bikov, M.I. ლაზარევი // ელექტრონიკა: მეცნიერება, ტექნოლოგია, ბიზნესი, – 1997, – No5, – გვ. 7 - 14.