Электрохимическая заточка зондов для туннельной микроскопии
Применение зондов из вольфрамовой проволоки в сканирующих туннельных микроскопах. Рассмотрение метода электрохимического травления в растворе щелочи. Погружение в электролит кольцевого электрода. Изменение напряжения на зонде в процессе травления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.04.2014 |
| Размер файла | 77,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электрохимическая заточка зондов для туннельной микроскопии
Баранов Д.A.
Немченко А.В.
В сканирующих туннельных микроскопах (СТМ) широко применяются зонды из вольфрамовой проволоки. Острие зонда формируется методом электрохимического травления в растворе щелочи [1]. Второй электрод, катод, обычно, имеет кольцевую форму. В некоторых источниках [2,3] рекомендуют вести травление в капле электролита, подвешенной на кольцевом электроде за счет сил поверхностного натяжения. Наши опыты показали, что процесс травления занимает около 30 минут, и каплю электролита приходится несколько раз возобновлять, что требует постоянного присмотра за установкой. Нами был опробован компромиссный вариант, показанный на рис.1. Кольцевой электрод погружается в электролит всего на 1-2мм., что позволяет формироваться мениску жидкости вдоль по смачивающейся поверхности проволоки. Нижняя часть заготовки зонда проходит сквозь кольцо еще на 2-3мм. и впоследствии отпадает, формируя острие. Максимальная плотность тока, а, следовательно, и скорость травления, локализуются на уровне кольца, по кратчайшему пути тока, но контакт по электролиту остается постоянным вплоть до окончания всего процесса. Пробные травления показали, что образующееся острие имеет вполне подходящую форму и размеры, с хорошей воспроизводимостью от опыта к опыту. зонд вольфрамовый микроскоп электрохимический
После отрыва нижней части заготовки, продолжающийся процесс травления приводит к незапланированной электролитической полировке образовавшегося острия, то есть портит его форму. Поэтому следует как можно скорее выключить ток.
Для выбора критерия окончания травления, было проведено несколько пробных процессов с одновременной регистрацией их электрических параметров. Типичный график изменения напряжения на зонде показан на рис.2. Максимальное напряжение источника составляло 10В, а максимальный ток травления ограничивался на уровне 10мА.
Рис. 1 Изменение напряжения на зонде в процессе травления
Из графика видно, что начальное напряжение на зонде не превышает 8 В и медленно растет. Это связано с уменьшением рабочей площади иглы - анода при травлении. Колебания напряжения в начальной части графика вызваны образованием пузырьков газов и накоплением продуктов реакции на электродах. Под конец процесса, после отрыва нижней части проволоки, напряжение резко возрастает. Именно в этот момент следует процесс остановить.
Эти исследования помогли создать автоматический прибор для травления зондов. Блок-схема прибора показана на рис.3. Прибор собран на основе широко распространенного стабилизированого источника напряжения ИЭПП-2, но в схему был добавлен стабилизатор тока. При любых сопротивлениях нагрузки, от короткого замыкания и до полного разрыва цепи, выходные напряжение и ток не превышают заданных значений, например 10В и 10мА.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2 Автоматический прибор для травления зондов
В том же корпусе смонтирован компаратор 554СА3, сравнивающий напряжение на зонде с заданным уровнем. Если напряжение на зонде возрастет выше заданного, как было показано на рис.2, компаратор, управляя герконовым реле РЭС-55, отключает ток травления. Звуковая сигнализация оповещает оператора о необходимости проверить состояние процесса.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Система изготовления острий (зондов). СТМ для сканирующих туннельных микроскопов как прецизионный инструмент для изготовления острий (зондов) из вольфрамовой проволоки методом электрохимического травления. Конструкция СТМ, режимы и порядок работы.
презентация [13,3 M], добавлен 19.02.2016Классификация процессов травления: ионное, реактивное и плазмохимическое. Основные частицы, участвующие в процессе плазменного травления: атомы, радикалы, ионы и электроны. Рабочие параметры процесса: давление газа и скорость его потока через реактор.
презентация [2,3 M], добавлен 02.10.2013Теоретические основы сканирующей зондовой микроскопии. Схемы сканирующих туннельных микроскопов. Атомно-силовая и ближнепольная оптическая микроскопия. Исследования поверхности кремния с использованием сканирующего зондового микроскопа NanoEducator.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 16.08.2014История развития сканирующей туннельной микроскопии. Рассмотрение строения фуллеренов, фуллеритов, углеродных нанотрубок. Характеристика термодинамической модели зарождения и роста кластеров. Изучение магнитных свойств наносистемы оксидов железа.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 07.06.2010Емкостной высокочастотный разряд: общие сведения, типы, способы возбуждения, построение простейшей модели, формы существования. Краткая теория метода зондов Ленгмюра. Система уравнений для определения параметров разряда. Измерение разрядного тока.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.04.2011Изучение строения и принципов работы светового и электронного микроскопов. Рассмотрение методов темного и светлого поля, фазово-контрастной микроскопии, интерференции и поляризации. Витальное фиксированное изучение клеток. Основы электронной микроскопии.
лекция [409,4 K], добавлен 16.05.2014Сущность технологических приемов химического травления и контроля качества поверхности пластин кремния. Особенности термического вакуумного напыления алюминия на полупроводниковую подложку. Фотолитография в производстве полупроводниковых приборов.
методичка [588,6 K], добавлен 13.06.2013Устройство для получения высокочастотного индукционного разряда. Условия циклотронного резонанса. Виды реакторов высокочастотного емкостного разряда. Основные способы генерации плазмы. Зависимость скорости плазменного травления от параметров процесса.
презентация [1,9 M], добавлен 02.10.2013Физические основы метода гамма-гамма каротажа, применение этого метода при решении геологических и геофизических задач. Методы рассеянного гамма-излучения. Изменение характеристик потока гамма-квантов. Глубинность исследования плотностного метода.
курсовая работа [786,8 K], добавлен 01.06.2015Описание травления полосовой стали в непрерывных травильных агрегатах. Расчет и выбор элементов силовой части тиристорного преобразователя и электропривода. Структурная схема внутреннего токового контура. Моделирование динамических характеристик скорости.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 01.04.2013Рассмотрение разных вариантов схем источника опорного напряжения, равного ширине запрещённой зоны. Выбор конструкции, расчёт реакции на изменение температуры и напряжения питания. Изучение основ измерения параметров устройств при технологическом уходе.
диссертация [2,2 M], добавлен 07.09.2015Принципы работы сканирующих зондовых микроскопов. Сканирующие элементы, защита зондовых микроскопов от внешних воздействий. Стабилизация термодрейфа положения зонда над поверхностью. Формирование и обработка изображений. Атомно-силовая микроскопия.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 17.12.2014Высокая химическая стойкость гексаферрита стронция, его дешевизна и области применения. Общая характеристика магнитотвердых материалов. Структура и свойства постоянных магнитов. Способы получения мелкодисперсных гексаферритов. Анализ проблем производства.
отчет по практике [2,0 M], добавлен 13.10.2015Определение свойств объекта, подлежащего исследованию. Изменение сопротивления медного проводника. Процессы распространения тепловой энергии. Идентификация типа дифференциального уравнения. Входной и выходной параметры. Размерность входного возмущения.
курсовая работа [190,5 K], добавлен 13.03.2014Экспериментальное исследование влияния механической нагрузки и акустической эмиссии на скорость коррозионно-механического разрушения стальной проволоки в водном растворе серной кислоты. Строение установки для исследования процессов растворения метала.
статья [150,9 K], добавлен 14.02.2010Назначение туннельных сушилок. Состав топлива и расчет воздуха на горение. Определение общего объема продуктов горения при сжигании топлива и теоретической температуры. Технологический расчет сушильного туннеля. Теплотехнический расчет процесса сушки.
контрольная работа [30,0 K], добавлен 14.05.2012Основные положения и алгоритм решения задач методом эквивалентного генератора. Применение метода междуузлового напряжения при анализе многоконтурной электрической схемы, имеющей только два потенциальных узла. Составление эквивалентной схемы замещения.
презентация [1,8 M], добавлен 22.09.2013Создание атомного силового микроскопа, принцип действия, преимущества и недостатки. Методы атомно-силовой микроскопии. Технические возможности атомного силового микроскопа. Применение атомно-силовой микроскопии для описания деформаций полимерных пленок.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 14.11.2012Сканирующий туннельный микроскоп, применение. Принцип действия атомного силового микроскопа. Исследование биологических объектов – макромолекул (в том числе и молекул ДНК), вирусов и других биологических структур методом атомно-силовой микроскопии.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 28.04.2014Применение трансформаторов в электросети для повышения напряжения генераторов и понижения напряжения линии передач. Принцип работы высокочастотных импульсных трансформаторов в блоках питания радиотехнических и электронных устройств (компьютеров).
презентация [1,2 M], добавлен 31.03.2015
