系統(tǒng)功能：掃描隧道顯微鏡。
正文
1.NANOVISUA教學(xué)型掃描隧道顯微鏡
掃描隧道顯微鏡；圖像處理;掃描探針顯微鏡STM使人類第一次能夠?qū)崟r(shí)地觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物化性質(zhì)，在表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究中有著重大的意義和廣泛的應(yīng)用前景，被國際科學(xué)界公認(rèn)為20世紀(jì)80年代世界十大科技成就之一。為表彰STM的發(fā)明者們所作出的杰出貢獻(xiàn)，1986年賓尼和羅雷爾被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金.NanoVisual，教學(xué)型掃描隧道顯微鏡可在機(jī)械教學(xué)中發(fā)揮良好作用。
2.教學(xué)型NANOVISUAL掃描隧道顯微鏡
NanoVisual是針對(duì)高等院校實(shí)驗(yàn)課程和中學(xué)素質(zhì)教育而設(shè)計(jì)的教學(xué)型掃描隧道顯微鏡。為了適應(yīng)教學(xué)要求，NanoVisual去繁就簡，掃描部件高度集成，操作流程簡練便捷，具備工作原理清楚、穩(wěn)定性優(yōu)越等特點(diǎn)。控制軟件和后處理軟件用戶界面友好，輔以生動(dòng)的教學(xué)課件，引導(dǎo)學(xué)生輕松把握掃描隧道顯微鏡的原理和基本操作方法。NanoVisual掃描隧道顯微鏡具有一定的可擴(kuò)充性，可以根據(jù)需要增加某些功能部件，從而具備一定科研能力。
3.主要性能
掃描圖像BMP/TIFF全兼容文件格式，當(dāng)前全部工作環(huán)境參數(shù)同步保存。基于Windows XP/2000/9X的控制軟件和后處理分析軟件，簡約化的掃描隧道顯微鏡探頭，初學(xué)者只需經(jīng)簡單的培訓(xùn)即可把握操作方法，具有I-V曲線等測量分析功能，具有圖形刻蝕模式和矢量掃描模式的納米加工技術(shù)，樣品尺寸直徑30mm、厚度10mm。主控制系統(tǒng)采用德州儀器32位數(shù)字信號(hào)處理器，每秒可實(shí)現(xiàn)高達(dá)10億次32位運(yùn)算。主控制系統(tǒng)采用10M/100M快速以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接。全數(shù)字控制，系統(tǒng)狀態(tài)、儀器類型、掃描器和探針架參數(shù)智能識(shí)別和控制。具針尖表征及圖像重建功能。按功能模塊劃分的縱向插卡式結(jié)構(gòu)，便于日后系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)。
3.1.技術(shù)指標(biāo)
1）軟件系統(tǒng)：基于Windows XP/2000/9X的控制軟件和后處理軟件。
2）納米加工和操縱，包括圖形刻蝕模式和矢量掃描模式。
3）參數(shù)性能：電流檢測靈敏度：≤10pA。圖像分辨率：128X128，256X256，512X512，1024X1024。掃描角度：0～360°。掃描頻率：0.1～100Hz。預(yù)置隧道電流：0.1～10nA。偏置電壓：-2～+2V。
4）電子控制系統(tǒng)：8通道16-bitDAC，建立時(shí)間1.5微秒。通信接口：10M/100M快速以太網(wǎng)接口。
5）機(jī)械性能：樣品尺寸：最大可達(dá)直徑30mm，厚度10mm。全自動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制進(jìn)樣系統(tǒng)。
4.掃描隧道顯微鏡原理分析
掃描隧道顯微鏡的基本原理是利用量子理論中的隧道效應(yīng)。將原子線度的極細(xì)探針和被研究物質(zhì)的表面作為兩個(gè)電極，當(dāng)樣品與針尖的距離非常接近時(shí)，在外加電場的作用下，電子會(huì)穿過兩個(gè)電極之間的勢壘流向另一電極。這種現(xiàn)象即是隧道效應(yīng)。隧道電流I是電子波函數(shù)重疊的量度，與針尖和樣品之間距離S和平均功函數(shù)Φ有關(guān).。
隧道電流強(qiáng)度對(duì)針尖與樣品表面之間距非常敏感，假如距離S減小0.1nm，隧道電流I將增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，利用電子反饋線路控制隧道電流的恒定，并用壓電陶瓷材料控制針尖在樣品表面的掃描，則探針在垂直于樣品方向上高低的變化就反映出了樣品表面的起伏。
將針尖在樣品表面掃描時(shí)運(yùn)動(dòng)的軌跡直接在熒光屏或記錄紙上顯示出來，就得到了樣品表面態(tài)密度的分布或原子排列的圖象。這種掃描方式可用于觀察表面形貌起伏較大的樣品，且可通過加在z向驅(qū)動(dòng)器上的電壓值推算表面起伏高度的數(shù)值，這是一種常用的掃描模式。對(duì)于起伏不大的樣品表面，可以控制針尖高度守恒掃描，通過記錄隧道電流的變化亦可得到表面態(tài)度的分布。這種掃描方式的特點(diǎn)是掃描速度快，能夠減少噪音和熱漂移對(duì)信號(hào)的影響，但一般不能用于觀察表面起伏大于1nm的樣品。
是利用SPM進(jìn)行納米加工的客觀依據(jù)。同時(shí)也說明，SPM不是簡單用來成像的顯微鏡，而是可以用于在原子、分子尺度進(jìn)行加工和操作的工具。
參考資料 >