Электрондық микроскоп әдістерін түсіндіріңіз.

1675 жылы голланд ғалымы А.Левенгук қолданылмалы құнға ие оптикалық микроскопты тапқырлады. 1931 жылы неміс ғалымы Боршей дүниедегі тұңғыш электронды микроскопты жасап шықты. Олардың ортақ қағидасы: жарық шоғыры немесе электр шоғырынан пайдаланып, шоғырландыру арқылы кескін түсіру техникасымен үлкейтілген кескін қалыптастырады. Сол арқылы көзбен анық көре алмайтын немесе мүлде көрінбейтін құрылымның жай-жапсарын бақылайды.

Левенгук бірде ойламаған жерден «әйнекті егеп кішкентай дөңес линза жасауға, онымен кішкентай заттарды бірнеше есе үлкейтіп көруге болады» деген сөздерді оқиды. Бұл Левенгуктың ынтасын қозғайды. Ол бос уақыты болса-ақ көрші әйнек дүкеніне барып, линза егеп жасау өнерін үйренеді. Ол өмірінде елу еседен артық үлкейтіп көрсете алатын төрт жүздің үстінде линза жасаған. Ол 1674 жылдан бастап бактерия мен қарапайым жәндіктерді бақылап, төмен сатылы жануарлардың тіршілік тарихын зерттей бастады. 1677 жылы Англия патшалық ғылыми қоғамының мүшесі Роберт Гук Левенгуктің мәліметі бойынша бір микроскоп жасап, Левенгуктің байқағанын бақылап көріп, бірінші болып «клетка» ұғымын ортаға қойып, микроорганизмдерді ашты. Левенгук осы байқаулары үшін 1680 жылы ағылшын патшалық ғылыми қоғамына мүшелікке қабылданады.

Электронды микроскоптың тапқырлануы Левенгуктың тапқырлығынан әлдеқайда күрделі болды. ХХ ғасырдың 20-шы жылдарында Франция ғалымы Деброглие микро түйіршіктерде толқымалық қасиет болатындығын, әрі, толық ұзындығы мен энергия арасындағы байланысты көрсетіп беріп, алпыс мың вольттық жоғары қысыммен электрондардың жылдамдығын тездетуге болатындығын ортаға қойды. Сонымен адамдардың ойына толық ұзындығы ерекше қысқа электронды жарық шоғының орнына пайдаланып микроскоп жасау түсіп, сол арқылы анықтық дәрежесін жоғарылату мақсатына жетті. Герман ғалымы Бош 1931 жылы электрондық мылтық арқылы электронды атып, электро шоғырының қаттылығы мен бұрыштық саңлау диаметрін электр мылтық пен үлгі аралығындағы шоғырландырғыш магнитті линза жүйесі меңгеретін жобаны сәтті жасады. Осылайша, Бош Деброглиенің толық теориясын шын өмірде көрсетіп, электронның қолданылу көлемін оптика ғылымына дейін кеңейтіп, адамзатқа микро әлемнің қақпасын ашты.

Микроскоп адамзатқа көзбен көруге болмайтын микро дүниенің алуан түрлі хикметін ашып көрсетіп, жан-жануар тіршілік етіп жатқан ұлы табиғат адам баласына жаңа бір белесіне мінгізді.Электронды микроскоптың экрандағы үлкейту еселігі мың да елу мың есе болып, оны электронды үдеткіш немесе оптикалық үңіліс әйнегі арқылы және де үлкейтуге болатын болды. Сондықтан, электронды микроскоптың анықтық дәрежесі оптикалық микроскоптан әлдеқайда жоғары, онымен молекулаларды, тіпті атом қабатын да көруге болады.

Электронды микроскоп анықтық дәреженің жоғары сатысына қарай дамуда. 1938 жылы жасалу қағидасы ұқсамайтын жаймалау формасындағы микроскоп зерттеліп жасалды. 1939 жылы Германиялық Бершер және де көлеңкелі электронды микроскопты тапқырлады. 1982 жылы неміс ғалымы Гуард Бенс пен швециялық ғалым Ханлишро Ролер электронды тоннель әсері микроскопты зерттеп жасады. Осы микроскоптардың үлкейту еселігі үш жүз миллион есеге жетті. Айқындау аралығы 0,01 ангстем, атом радиусының 1/10-індей ғана, осы тапқарлықтарының арқасы жоғарыда аталған екі ғалым Нобель Физика сыйлығын еншіледі.Осыдан кейінгі жылдары оптика ғылымы мен электрон ғылымы бірігуі арқасында АҚШ ғалымдары да Нобель сахнасына көтерілді. Микро технология адамзатқа жаңаша тіршілік ету формасын ұсынды. Оның даму болашағы шексіз, әрі бай мазмұнды.

Электрондық микроскоп – нанобөлшектердің морфологиялық ерекшеліктері мен құрылымдық элементтерін, оларды «айқындауға» электронды пайдалана отырып, зерттеудің хабарландыратын тәсілі болып табылады. Бұл әдіс нысандардың қатты үлкейтілген көріністерін алуға мүмкіндік береді.

Қазіргі кезде наноматериаларды зерттеуге арналған негізгі қондырғы болып табылатын электрондық микроскопияның даму тарихы бұдан 19 мың жыл бұрын бастау алды.Ол кездеУ.Р. Гамильтон жарық сәулелінің оптикалық біртекті емес ортада және күш өрістеріндегі бөлшектердің траекториясының арасындағы ұқсастықты бекітті.Ал кейінірек, Луи де Бройльрек, Луи де Бройль корпускулалық-толқындық теорияны қорытып шығарды.

22. Сканерлеуші туннельді микроскоп (СТМ)

1980 жылы ІВМ фирмасының Швейцариядағы бөлімшесінің қызметкерлерімен бірге Г. Биннинг жəне Г. Рорермен құрастырған сканерлеуші туннельдік микроскоп (СТМ) өлшемдері 0,01нм болатын металдық жəне жартылай өткізгіш төсеніштер зақымданбмай бақылауға жəне анализдеуге мүмкіндік берді.СТМ көмегімен атомдық ажырату қабілеті арқылы өткізгіш Туннельдік-зондтық нанотехнологияның физикалық негіздері материалдар болатын келетін əртүрлі монокристалдық жəне поликристалдық материалдардың бет бедерінің бейнелері алынған болатын, қатты денелердің бет бедерлерін зерттеудің жаңа əдістері ойлап табылды.

СТМ жұмыс істеу принципі қарапайым: сканерлеуші туннельдік зонд үш координаталы пьезоқұрал ішіне орнатылған жəне зерттелетін үлгі бетіне перпендикуляр орнатылатын металдық ине тəріздес электрод ретінде келеді. Пьезоқұрал арқылызонд туннельдік ток пайда болғанға дейін үлгінің бетіне қарай жылжитын болады. Бұл туннельдік ток зонд пен үлгі бетінің арасындағы саңылау жəне электродтар арасындағы кернеумен анықталатын болады. Егер де туннельдік ток жəне кернеу тұрақты болса, онда зонд арқылы сканерлеген кезде зерттеліп отырған үлгінің бет бедері туралы əртүрлі ақпарат алуға болады. СТМ зерттелетін материалдардың бет бедерінің физикасын атомдық деңгейде зерттеудегі таптырмайтын құрал болып келеді.Туннельдік микроскопия əртүрлі процестерді, соның ішінде химиялық немесе иондық өңдеу процестері кезіндегі материалдар бет бедерлері құрылымының өзгеруін, сонымен қатар пленкаларды алудағы əртүрлі процестерді зерттеуге мүмкіндік берді. Туннельдік микроскопты ойлап тапқан ғалымдар бірінші болып оны туннельдік зондтан материалдың булануы арқылы өткізгіш төсенішін алуға болатыны туралы жария еткен.Кейінгі зерттеу жұмыстары СТМ негізінде зондтық нанотехнология сияқты жаңа технологияны дамытуға болатынын көрсетті.Бұл технологияның негізінде туннельдік зондты əртүрлі үлгілер бетіне кейбір объектілерді өрнектеу, сонымен қатар ол объектілерді нанометрлік аймақтарда қалыптастыру үшін қолдануға болады.Зонд əртүрлі материалдардың бет бедерлерін зерттеу үшін айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізуге мүмкіндік берді. Зонд айтарлықтай сезімтал арқалыққа (зонды бар арқалық жəне оның ұстағышы кантилевер деп аталады) бекітілетін сканерлеуші атомдық-күштік микроскоптар (АКМ) құрастырылған болатын. Атомдық-күштік микроскоптар диэлектрлік үлгілердің бет бедерін атомдық ажырату қабілетімен зерттеуге мүмкіндікбереді. Туннельдік – зондтық нанотехнология (ТЗН) екі негізгі бағыт бойынша дами бастады: ультражоғары вакуумды нанотехнология жəне атмосфералық қысымдағы газдар мен сұйықтардағы
нанотехнология, себебі жоғары вакуумда да, атмосфералық жағдайларда да жұмыс істейтін СТМ құрастырылған болатын. Жоғары вакуумды ТЗН негізгі артықшылықтары ретінде жекелеген молекулалар мен атомдардың орын ауыстыруына байланысты əрекеттер жасауға мүмкіндік беретін таза көлемдегітаза үлгілермен жұмыс істеу мүмкіндігін айтып кетуге болады.
Алайда ине тəріздес электрод пен үлгі арасындағы массалық тасымал, молекулалар мен атомдардың үлгі бетінде жинақталуы, олардың электродтар аралық саңылаудан алыстауы жəне қоспалардың вакуумдық көлемнен келіп түсуі үлгінің бет бедері мен көлем ішіндегі жағдайларға əсер етуі мүмкін. Газдар мен сұйықтардағы ТЗН концепциясы бойынша белгілі бір талаптарға сай етіп таңдалып алынған ультражоғары жиілікті технологиялық тасымалдағыштар арқылы терең вакууммен байланысқан нанотехнологиядан кейбір параметрлер бойынша кем түспейді. Бұл жағдайдағы əсер ету объектілері ретінде жекелеген атомдар мен молекулалар емес, өлшемдері 10-30 нм болатын объектілер болып келетін, мысалы, кластерлер.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: