కరేలియన్ స్టేట్ పెడగోగికల్ యూనివర్సిటీ
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ
పూర్తి చేసినవారు: బార్బరా ఓ.
554 గ్రా. (2007)
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ (SPM), దాని నిర్మాణం మరియు ఆపరేషన్ సూత్రం
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ (SPM)- అధిక ప్రాదేశిక స్పష్టతతో ఘన ఉపరితలం యొక్క పదనిర్మాణం మరియు స్థానిక లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి శక్తివంతమైన ఆధునిక పద్ధతుల్లో ఒకటి
ఆధునిక స్కానింగ్ మైక్రోస్కోప్‌ల యొక్క వివిధ రకాలు మరియు అప్లికేషన్లు ఉన్నప్పటికీ, వాటి ఆపరేషన్ సారూప్య సూత్రాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు వాటి డిజైన్‌లు ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి. అంజీర్లో. మూర్తి 1 స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ (SPM) యొక్క సాధారణీకరించిన రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది.
Fig. 1 స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ (SPM) యొక్క సాధారణీకరించిన రేఖాచిత్రం.
దాని ఆపరేషన్ సూత్రం క్రింది విధంగా ఉంటుంది. కఠినమైన స్థాన వ్యవస్థను ఉపయోగించి, కొలిచే ప్రోబ్ పరీక్ష నమూనా యొక్క ఉపరితలంపైకి తీసుకురాబడుతుంది. నమూనా మరియు ప్రోబ్ వందల nm కంటే తక్కువ దూరంలో ఉన్నప్పుడు, ప్రోబ్ విశ్లేషించబడిన ఉపరితలం యొక్క ఉపరితల నిర్మాణాలతో సంకర్షణ చెందడం ప్రారంభిస్తుంది. ప్రోబ్ స్కానింగ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించి నమూనా యొక్క ఉపరితలం వెంట కదులుతుంది, ఇది ప్రోబ్ సూదితో ఉపరితలం యొక్క స్కానింగ్‌ను నిర్ధారిస్తుంది. సాధారణంగా ఇది పైజోసెరామిక్స్తో తయారు చేయబడిన ట్యూబ్, దీని ఉపరితలంపై మూడు జతల వేరు చేయబడిన ఎలక్ట్రోడ్లు వర్తించబడతాయి. పైజోట్యూబ్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్‌ల Ux మరియు Uy ప్రభావంతో, అది వంగి ఉంటుంది, తద్వారా X మరియు Y అక్షాల వెంట నమూనాకు సంబంధించి ప్రోబ్ యొక్క కదలికను నిర్ధారిస్తుంది; వోల్టేజ్ Uz ప్రభావంతో, ఇది కంప్రెస్ చేయబడుతుంది లేదా విస్తరించబడుతుంది, ఇది మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది సూది-నమూనా దూరాన్ని మార్చండి.
స్ఫటికాలలో పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని 1880లో సోదరులు P. మరియు J. క్యూరీ కనుగొన్నారు, వారు యాంత్రిక ఒత్తిడి ప్రభావంతో క్వార్ట్జ్ క్రిస్టల్ నుండి ఒక నిర్దిష్ట ధోరణిలో కత్తిరించిన ప్లేట్ల ఉపరితలంపై ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఛార్జీల రూపాన్ని గమనించారు. ఈ ఛార్జీలు యాంత్రిక ఒత్తిడికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి, దానితో గుర్తును మార్చండి మరియు అది తీసివేయబడినప్పుడు అదృశ్యమవుతుంది.
విద్యుద్వాహకము యొక్క ఉపరితలంపై ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఛార్జీలు ఏర్పడటం మరియు యాంత్రిక ఒత్తిడికి గురికావడం వల్ల దాని లోపల విద్యుత్ ధ్రువణత సంభవించడాన్ని ప్రత్యక్ష పియజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం అంటారు.
డైరెక్ట్‌తో పాటు, రివర్స్ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ఎఫెక్ట్ కూడా ఉంది, దీనికి వర్తించే విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రభావంతో పైజోఎలెక్ట్రిక్ క్రిస్టల్ నుండి కత్తిరించిన ప్లేట్‌లో యాంత్రిక వైకల్యం సంభవిస్తుంది; అంతేకాకుండా, యాంత్రిక వైకల్యం యొక్క పరిమాణం విద్యుత్ క్షేత్ర బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం ఘన విద్యుద్వాహకాలలో మాత్రమే గమనించబడుతుంది, ప్రధానంగా స్ఫటికాకారమైనవి. సమరూపత కేంద్రాన్ని కలిగి ఉన్న నిర్మాణాలలో, ఏ విధమైన ఏకరూప వైకల్యం క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క అంతర్గత సమతౌల్యానికి అంతరాయం కలిగించదు మరియు అందువల్ల, సమరూపత యొక్క కేంద్రం లేని 20 తరగతుల స్ఫటికాలు మాత్రమే పైజోఎలెక్ట్రిక్. పియజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క ఉనికికి సమరూపత కేంద్రం లేకపోవటం అనేది అవసరమైన కానీ సరిపోని పరిస్థితి, అందువల్ల అన్ని అసెంట్రిక్ స్ఫటికాలు దానిని కలిగి ఉండవు.
ఘన నిరాకార మరియు క్రిప్టోక్రిస్టలైన్ డైలెక్ట్రిక్‌లలో పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం గమనించబడదు. (పైజోఎలెక్ట్రిక్స్ - సింగిల్ క్రిస్టల్స్: క్వార్ట్జ్.క్వార్ట్జ్ యొక్క పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలు రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీలను స్థిరీకరించడానికి మరియు ఫిల్టర్ చేయడానికి, అల్ట్రాసోనిక్ వైబ్రేషన్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు యాంత్రిక పరిమాణాలను కొలవడానికి సాంకేతికతలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. టూర్మాలిన్.టూర్మాలిన్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం క్వార్ట్జ్తో పోలిస్తే పాక్షిక గుణకం యొక్క అధిక విలువ. దీని కారణంగా, అలాగే టూర్మాలిన్ యొక్క ఎక్కువ యాంత్రిక బలం కారణంగా, అధిక పౌనఃపున్యాల కోసం రెసొనేటర్లను తయారు చేయడం సాధ్యపడుతుంది.
ప్రస్తుతం, టూర్మాలిన్ పైజోఎలెక్ట్రిక్ రెసొనేటర్ల తయారీకి ఉపయోగించబడదు మరియు హైడ్రోస్టాటిక్ పీడనాన్ని కొలవడానికి పరిమిత వినియోగాన్ని కలిగి ఉంది.
రోచెట్ ఉప్పు.రోషెల్ ఉప్పుతో తయారైన పైజోఎలెక్ట్రిక్ మూలకాలు సాపేక్షంగా ఇరుకైన ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో పనిచేసే పరికరాలలో, ప్రత్యేకించి, సౌండ్ పికప్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడ్డాయి. అయితే, ప్రస్తుతం అవి దాదాపు పూర్తిగా సిరామిక్ పైజోలెమెంట్స్ ద్వారా భర్తీ చేయబడ్డాయి.
ప్రోబ్ పొజిషన్ సెన్సార్ నమూనాకు సంబంధించి ప్రోబ్ యొక్క స్థానాన్ని నిరంతరం పర్యవేక్షిస్తుంది మరియు ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ ద్వారా దాని గురించిన డేటాను స్కానర్ కదలికను నియంత్రించే కంప్యూటర్ సిస్టమ్‌కు ప్రసారం చేస్తుంది. ప్రోబ్ మరియు ఉపరితలం మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తులను రికార్డ్ చేయడానికి, ప్రోబ్ యొక్క కొన నుండి ప్రతిబింబించే సెమీకండక్టర్ లేజర్ పుంజం యొక్క విక్షేపం రికార్డింగ్ ఆధారంగా ఒక పద్ధతి సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ రకమైన మైక్రోస్కోప్‌లలో, ప్రతిబింబించే కాంతి పుంజం డిఫరెన్షియల్ సర్క్యూట్ ప్రకారం అనుసంధానించబడిన రెండు లేదా నాలుగు-విభాగాల ఫోటోడియోడ్ మధ్యలో వస్తుంది. కంప్యూటర్ సిస్టమ్, స్కానర్‌ను నియంత్రించడంతో పాటు, ప్రోబ్ నుండి డేటాను ప్రాసెస్ చేయడానికి, ఉపరితల పరిశోధన ఫలితాలను విశ్లేషించడానికి మరియు ప్రదర్శించడానికి కూడా ఉపయోగపడుతుంది.
మీరు గమనిస్తే, మైక్రోస్కోప్ యొక్క నిర్మాణం చాలా సులభం. అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలంతో ప్రోబ్ యొక్క పరస్పర చర్య ప్రధాన ఆసక్తి. ఇది నిర్దిష్ట స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించే పరస్పర చర్య, దాని సామర్థ్యాలు మరియు అప్లికేషన్ యొక్క పరిధిని నిర్ణయిస్తుంది. (స్లయిడ్) పేరు సూచించినట్లుగా, స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క ప్రధాన అంశాలలో ఒకటి ప్రోబ్. అన్ని స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ల యొక్క సాధారణ లక్షణం అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం యొక్క లక్షణాల గురించి సమాచారాన్ని పొందే పద్ధతి. ప్రోబ్ మరియు నమూనా మధ్య నిర్దిష్ట స్వభావం యొక్క పరస్పర చర్యల సమతుల్యత ఏర్పడే వరకు మైక్రోస్కోపిక్ ప్రోబ్ ఉపరితలం చేరుకుంటుంది, ఆ తర్వాత స్కానింగ్ జరుగుతుంది.
స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ (STM), దాని నిర్మాణం మరియు ఆపరేషన్ సూత్రం
SPM యొక్క మొదటి నమూనా 1981లో కనుగొనబడిన స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ (STM). జ్యూరిచ్‌లోని IBM రీసెర్చ్ లాబొరేటరీ శాస్త్రవేత్తలు గెర్హార్డ్ బిన్నిగ్ మరియు హెన్రిచ్ రోహ్రేర్ ద్వారా. దాని సహాయంతో, అటామిక్ రిజల్యూషన్‌తో ఉపరితలాల యొక్క నిజమైన చిత్రాలు మొదటిసారిగా పొందబడ్డాయి, ప్రత్యేకించి, సిలికాన్ ఉపరితలంపై 7x7 పునర్నిర్మాణం (Fig. 2).
Fig. 3 మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ యొక్క ఉపరితలం యొక్క STM చిత్రం. పునర్నిర్మాణం 7 x 7
ప్రస్తుతం తెలిసిన అన్ని SPM పద్ధతులను మూడు ప్రధాన సమూహాలుగా విభజించవచ్చు:
- స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోపీ; STM ఒక పదునైన కండక్టింగ్ సూదిని ప్రోబ్‌గా ఉపయోగిస్తుంది
చిట్కా మరియు నమూనా మధ్య బయాస్ వోల్టేజ్ వర్తించబడితే, సూది యొక్క కొన సుమారు 1 nm దూరంలో నమూనాను చేరుకున్నప్పుడు, వాటి మధ్య టన్నెలింగ్ కరెంట్ ఏర్పడుతుంది, దీని పరిమాణం సూది-నమూనా దూరంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, మరియు వోల్టేజ్ యొక్క ధ్రువణతపై దిశ (Fig. 4). అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం నుండి సూది చిట్కా దూరంగా కదులుతున్నప్పుడు, టన్నెలింగ్ కరెంట్ తగ్గుతుంది మరియు అది సమీపిస్తున్నప్పుడు, అది పెరుగుతుంది. అందువల్ల, నిర్దిష్ట ఉపరితల బిందువుల వద్ద టన్నెలింగ్ కరెంట్‌పై డేటాను ఉపయోగించి, ఉపరితల స్థలాకృతి యొక్క చిత్రాన్ని నిర్మించడం సాధ్యమవుతుంది.
అత్తి 4 టన్నెలింగ్ కరెంట్ సంభవించిన రేఖాచిత్రం.
- అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ; ఇది పాయింట్ నుండి పాయింట్ వరకు ఉపరితలంపై సూది యొక్క ఆకర్షణ శక్తిలో మార్పులను నమోదు చేస్తుంది. సూది కాంటిలివర్ పుంజం (కాంటిలివర్) చివరిలో ఉంది, ఇది తెలిసిన దృఢత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం మరియు చిట్కా యొక్క కొన మధ్య ఉత్పన్నమయ్యే చిన్న వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తుల చర్యలో వంగగల సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుంది. కాంటిలివర్ యొక్క వైకల్యం దాని వెనుక ఉపరితలంపై లేజర్ పుంజం సంఘటన యొక్క విక్షేపం ద్వారా లేదా వంగుతున్న సమయంలో కాంటిలివర్‌లోనే సంభవించే పైజోరెసిస్టివ్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా నమోదు చేయబడుతుంది;
- సమీప-క్షేత్ర ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ; దానిలో, ప్రోబ్ అనేది ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్ (ఫైబర్), కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం కంటే తక్కువ వ్యాసానికి నమూనాకు ఎదురుగా చివరన తగ్గుతుంది. ఈ సందర్భంలో, లైట్ వేవ్ వేవ్‌గైడ్‌ను ఎక్కువ దూరం వదిలివేయదు, కానీ దాని చిట్కా నుండి కొంచెం "బయటకు వస్తుంది". వేవ్‌గైడ్ యొక్క మరొక చివరలో, లేజర్ మరియు ఫ్రీ ఎండ్ నుండి ప్రతిబింబించే కాంతి రిసీవర్ వ్యవస్థాపించబడ్డాయి. అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం మరియు ప్రోబ్ యొక్క కొన మధ్య ఒక చిన్న దూరం వద్ద, ప్రతిబింబించే కాంతి తరంగ మార్పు యొక్క వ్యాప్తి మరియు దశ, ఇది ఉపరితలం యొక్క త్రిమితీయ చిత్రాన్ని నిర్మించడంలో ఉపయోగించే సిగ్నల్‌గా ఉపయోగపడుతుంది.
టన్నెలింగ్ కరెంట్ లేదా సూది మరియు ఉపరితలం మధ్య దూరం ఆధారంగా, స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క రెండు ఆపరేషన్ రీతులు సాధ్యమే. స్థిరమైన-ఎత్తు మోడ్‌లో, సూది యొక్క కొన నమూనా పైన ఒక క్షితిజ సమాంతర విమానంలో కదులుతుంది మరియు టన్నెలింగ్ కరెంట్ దానికి ఉన్న దూరాన్ని బట్టి మారుతుంది (Fig. 5a). ఈ సందర్భంలో సమాచార సంకేతం అనేది నమూనా ఉపరితలం యొక్క ప్రతి స్కానింగ్ పాయింట్ వద్ద కొలవబడిన టన్నెలింగ్ కరెంట్ యొక్క పరిమాణం. టన్నెల్ కరెంట్ యొక్క పొందిన విలువల ఆధారంగా, స్థలాకృతి యొక్క చిత్రం నిర్మించబడింది.
అన్నం. 5. STM ఆపరేషన్ రేఖాచిత్రం: a - స్థిరమైన ఎత్తు మోడ్‌లో; b - డైరెక్ట్ కరెంట్ మోడ్‌లో
స్థిరమైన కరెంట్ మోడ్‌లో, మైక్రోస్కోప్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ ప్రతి స్కానింగ్ పాయింట్ వద్ద సూది-నమూనా దూరాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా స్థిరమైన టన్నెలింగ్ కరెంట్‌ను నిర్ధారిస్తుంది (Fig. 5b). ఇది టన్నెల్ కరెంట్‌లో మార్పులను పర్యవేక్షిస్తుంది మరియు ఈ మార్పులను భర్తీ చేయడానికి స్కానింగ్ పరికరానికి వర్తించే వోల్టేజ్‌ను నియంత్రిస్తుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, కరెంట్ పెరిగినప్పుడు, ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ ప్రోబ్‌ను నమూనా నుండి దూరంగా తరలిస్తుంది మరియు అది తగ్గినప్పుడు, అది దానిని దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది. ఈ మోడ్‌లో, స్కానింగ్ పరికరం యొక్క నిలువు కదలికల పరిమాణంపై డేటా ఆధారంగా చిత్రం నిర్మించబడింది.
రెండు మోడ్‌లకు వాటి ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. స్థిరమైన ఎత్తు మోడ్ వేగవంతమైన ఫలితాలను అందిస్తుంది, కానీ సాపేక్షంగా మృదువైన ఉపరితలాలకు మాత్రమే. స్థిరమైన ప్రస్తుత మోడ్‌లో, క్రమరహిత ఉపరితలాలను అధిక ఖచ్చితత్వంతో కొలవవచ్చు, అయితే కొలతలు ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటాయి.
అధిక సున్నితత్వం కలిగి, స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్‌లు కండక్టర్లు మరియు సెమీకండక్టర్ల పరమాణువులను చూసే అవకాశాన్ని మానవాళికి అందించాయి. కానీ డిజైన్ పరిమితుల కారణంగా, STM ఉపయోగించి నాన్-కండక్టింగ్ మెటీరియల్‌లను చిత్రించడం అసాధ్యం. అదనంగా, టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క అధిక-నాణ్యత ఆపరేషన్ కోసం, చాలా కఠినమైన షరతులను నెరవేర్చడం అవసరం, ప్రత్యేకించి, వాక్యూమ్ మరియు ప్రత్యేక నమూనా తయారీలో ఆపరేషన్. అందువల్ల, బిన్నిగ్ మరియు రోహ్రర్ యొక్క మొదటి పాన్కేక్ ముద్దగా మారిందని చెప్పలేనప్పటికీ, ఉత్పత్తి కొద్దిగా తడిగా వచ్చింది.
ఐదు సంవత్సరాలు గడిచాయి మరియు గెర్హార్డ్ బిన్నింగ్, కాల్విన్ క్వాయిట్ మరియు క్రిస్టోఫర్ గెర్బర్‌లతో కలిసి ఒక కొత్త రకం మైక్రోస్కోప్‌ను కనుగొన్నారు, దానిని వారు అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (AFM) అని పిలిచారు, దీని కోసం అదే 1986లో. జి. బిన్నిగ్ మరియు హెచ్. రోహ్రర్‌లకు భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. కొత్త మైక్రోస్కోప్ దాని పూర్వీకుల పరిమితులను అధిగమించడం సాధ్యం చేసింది. AFMని ఉపయోగించి, అణు రిజల్యూషన్‌తో మరియు వాతావరణ పరిస్థితులలో వాహక మరియు నాన్-కండక్టింగ్ మెటీరియల్స్ రెండింటి ఉపరితలాన్ని చిత్రించడం సాధ్యమవుతుంది. అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్‌ల యొక్క అదనపు ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఉపరితలాల యొక్క స్థలాకృతిని కొలిచే సామర్థ్యం, వాటి విద్యుత్, అయస్కాంత, సాగే మరియు ఇతర లక్షణాలను దృశ్యమానం చేయడం.
అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (AFM), దాని నిర్మాణం మరియు ఆపరేషన్ సూత్రం
ACM యొక్క అతి ముఖ్యమైన భాగం (అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్)స్కానింగ్ ప్రోబ్స్ - కాంటిలివర్స్; మైక్రోస్కోప్ యొక్క లక్షణాలు నేరుగా కాంటిలివర్ యొక్క లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి.
కాంటిలివర్ అనేది ఒక నిర్దిష్ట దృఢత్వం గుణకంతో సౌకర్యవంతమైన పుంజం (175x40x4 మైక్రాన్లు - సగటు డేటా) కె(10-3 - 10 N / m), దీని చివర మైక్రో సూది (Fig. 1) ఉంది. వక్రత యొక్క వ్యాసార్థం యొక్క మార్పు పరిధి ఆర్ AFM అభివృద్ధితో సూది చిట్కా 100 నుండి 5 nm వరకు మారింది. సహజంగానే, తగ్గుదలతో ఆర్మైక్రోస్కోప్ అధిక రిజల్యూషన్ చిత్రాలను అనుమతిస్తుంది. సూది చిట్కా కోణం a- ప్రోబ్ యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణం కూడా, దానిపై చిత్ర నాణ్యత ఆధారపడి ఉంటుంది. aవేర్వేరు కాంటిలివర్‌లలో ఇది 200 నుండి 700 వరకు ఉంటుంది, చిన్నది అని ఊహించడం కష్టం కాదు a, ఫలిత చిత్రం యొక్క అధిక నాణ్యత.
https://pandia.ru/text/78/034/images/image007_32.gif" width="113 height=63" height="63">,
అందువలన పెంచడానికి w0 కాంటిలివర్ యొక్క పొడవు (దీనిపై దృఢత్వం గుణకం ఆధారపడి ఉంటుంది) అనేక మైక్రాన్ల క్రమంలో ఉంటుంది మరియు ద్రవ్యరాశి 10-10 కిలోల కంటే ఎక్కువ కాదు. వివిధ కాంటిలివర్‌ల ప్రతిధ్వని పౌనఃపున్యాలు 8 నుండి 420 kHz వరకు ఉంటాయి.
AFMని ఉపయోగించి స్కానింగ్ పద్ధతి క్రింది విధంగా ఉంటుంది (మూర్తి 2) : ప్రోబ్ సూది నమూనా యొక్క ఉపరితలం పైన ఉంటుంది, అయితే ప్రోబ్ నమూనాకు సంబంధించి కదులుతుంది, TVలోని కాథోడ్ రే ట్యూబ్‌లోని బీమ్ (లైన్-బై-లైన్ స్కానింగ్). ప్రోబ్ యొక్క ఉపరితలంపై దర్శకత్వం వహించిన లేజర్ పుంజం (ఇది నమూనా యొక్క ప్రకృతి దృశ్యానికి అనుగుణంగా వంగి ఉంటుంది) ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు ఫోటోడెటెక్టర్‌ను తాకుతుంది, ఇది పుంజం యొక్క విచలనాలను నమోదు చేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, స్కానింగ్ సమయంలో సూది యొక్క విక్షేపం దాని చిట్కాతో నమూనా ఉపరితలం యొక్క పరస్పర పరస్పర చర్య వలన సంభవిస్తుంది. ఫోటోడెటెక్టర్ సిగ్నల్స్ యొక్క కంప్యూటర్ ప్రాసెసింగ్ ఉపయోగించి, అధ్యయనంలో ఉన్న నమూనా యొక్క ఉపరితలం యొక్క త్రిమితీయ చిత్రాలను పొందడం సాధ్యమవుతుంది.
https://pandia.ru/text/78/034/images/image009_11.jpg" width="250" height="246">
అన్నం. 8. చిట్కా మరియు నమూనా మధ్య దూరంపై పరస్పర పరస్పర చర్య యొక్క శక్తిపై ఆధారపడటం
ప్రోబ్ మరియు ఉపరితలం మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తులు స్వల్ప-శ్రేణి మరియు దీర్ఘ-శ్రేణిగా విభజించబడ్డాయి. సూది చిట్కా మరియు ఉపరితలం యొక్క పరమాణువుల యొక్క ఎలక్ట్రాన్ షెల్లు త్వరగా పెరుగుతున్న దూరంతో పడిపోతున్నప్పుడు స్వల్ప-శ్రేణి శక్తులు 1-10 A క్రమం యొక్క దూరం వద్ద ఉత్పన్నమవుతాయి. సూది చిట్కాలోని కొన్ని పరమాణువులు (పరిమితి ఒకటి) మాత్రమే ఉపరితల అణువులతో స్వల్ప-శ్రేణి పరస్పర చర్యలోకి ప్రవేశిస్తాయి. ఈ రకమైన శక్తిని ఉపయోగించి ఉపరితలాన్ని చిత్రించేటప్పుడు, AFM సంప్రదింపు మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది.
కాంటాక్ట్ స్కానింగ్ మోడ్ ఉంది, ప్రోబ్ సూది నమూనా యొక్క ఉపరితలాన్ని తాకినప్పుడు, అడపాదడపా మోడ్ - స్కాన్ చేస్తున్నప్పుడు, ప్రోబ్ క్రమానుగతంగా నమూనా యొక్క ఉపరితలాన్ని తాకుతుంది మరియు ప్రోబ్ స్కాన్ చేయబడిన దాని నుండి కొన్ని నానోమీటర్ల దూరంలో ఉన్నప్పుడు నాన్-కాంటాక్ట్ మోడ్ ఉంటుంది. ఉపరితలం (తరువాతి స్కానింగ్ మోడ్ చాలా అరుదుగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే ప్రోబ్ మరియు నమూనా మధ్య పరస్పర శక్తులు పిన్ డౌన్ చేయడం ఆచరణాత్మకంగా కష్టం).
ప్రైవేట్ లేబుల్ యొక్క అవకాశాలు
STM వ్యక్తిగత అణువులను వేరు చేయడానికి మాత్రమే కాకుండా, వాటి ఆకారాన్ని నిర్ణయించడానికి కూడా బోధించబడింది.
స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్‌లు (STM) వ్యక్తిగత పరమాణువులను గుర్తించగలవు అనే వాస్తవాన్ని చాలామంది ఇంకా పూర్తిగా గ్రహించలేదు, తదుపరి దశ ఇప్పటికే తీసుకోబడినప్పుడు: ఇప్పుడు కూడా గుర్తించడం సాధ్యమైంది. రూపాలువాస్తవ ప్రదేశంలో ఒక వ్యక్తిగత పరమాణువు (మరింత ఖచ్చితంగా, పరమాణు కేంద్రకం చుట్టూ ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత పంపిణీ ఆకారం).
నియర్-ఫీల్డ్ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్, దాని నిర్మాణం మరియు ఆపరేషన్ సూత్రం
నియర్-ఫీల్డ్ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ; దానిలో, ప్రోబ్ అనేది ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్ (ఫైబర్), కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం కంటే తక్కువ వ్యాసానికి నమూనాకు ఎదురుగా చివరన తగ్గుతుంది. ఈ సందర్భంలో, లైట్ వేవ్ వేవ్‌గైడ్‌ను ఎక్కువ దూరం వదిలివేయదు, కానీ దాని చిట్కా నుండి కొంచెం "బయటకు వస్తుంది". వేవ్‌గైడ్ యొక్క మరొక చివరలో, లేజర్ మరియు ఫ్రీ ఎండ్ నుండి ప్రతిబింబించే కాంతి రిసీవర్ వ్యవస్థాపించబడ్డాయి. అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం మరియు ప్రోబ్ యొక్క కొన మధ్య ఒక చిన్న దూరం వద్ద, ప్రతిబింబించే కాంతి తరంగ మార్పు యొక్క వ్యాప్తి మరియు దశ, ఇది ఉపరితలం యొక్క త్రిమితీయ చిత్రాన్ని నిర్మించడంలో ఉపయోగించే సిగ్నల్‌గా ఉపయోగపడుతుంది.
మీరు 50-100 nm వ్యాసం కలిగిన డయాఫ్రాగమ్ గుండా కాంతిని ప్రసరింపజేసి, అధ్యయనంలో ఉన్న నమూనా యొక్క ఉపరితలంపై అనేక పదుల నానోమీటర్ల దూరానికి దగ్గరగా తీసుకువస్తే, అప్పుడు పాయింట్ నుండి ఉపరితలం వెంట అటువంటి ""ని తరలించడం ద్వారా సూచించడానికి (మరియు తగినంత సున్నితమైన డిటెక్టర్ కలిగి), మీరు రంధ్రం పరిమాణానికి అనుగుణంగా ఉన్న స్థానిక ప్రాంతంలో ఈ నమూనా యొక్క ఆప్టికల్ లక్షణాలను అధ్యయనం చేయవచ్చు.
స్కానింగ్ నియర్-ఫీల్డ్ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ (SNOM) సరిగ్గా ఇలాగే పనిచేస్తుంది. రంధ్రం యొక్క పాత్ర (సబ్‌వేవ్‌లెంగ్త్ డయాఫ్రాగమ్) సాధారణంగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, దీని ఒక చివర సూచించబడుతుంది మరియు లోహం యొక్క పలుచని పొరతో కప్పబడి ఉంటుంది, చిట్కా యొక్క కొన వద్ద ఒక చిన్న ప్రాంతం మినహా ప్రతిచోటా (వ్యాసం" దుమ్ము-రహిత" ప్రాంతం కేవలం 50-100 nm). మరొక చివర నుండి, లేజర్ నుండి కాంతి అటువంటి ఫైబర్లోకి ప్రవేశిస్తుంది.
డిసెంబర్ 2005." href="/text/category/dekabrmz_2005_g_/" rel="bookmark">డిసెంబర్ 2005 మరియు రష్యన్ స్టేట్ యూనివర్శిటీలోని ఫిజిక్స్ ఫ్యాకల్టీ, నానోటెక్నాలజీ విభాగం యొక్క ప్రాథమిక ప్రయోగశాలలలో ఇది ఒకటి. ప్రయోగశాలలో 4 సెట్లు ఉన్నాయి. నానోఎడ్యుకేటర్ స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లు, ప్రయోగశాల పని కోసం కంపెనీ NT-MDT (జెలెనోగ్రాడ్, రష్యా) ప్రత్యేకంగా అభివృద్ధి చేసింది... పరికరాలు విద్యార్థి ప్రేక్షకులను లక్ష్యంగా చేసుకున్నాయి: అవి పూర్తిగా కంప్యూటర్‌ను ఉపయోగించి నియంత్రించబడతాయి, సరళమైన మరియు సహజమైన ఇంటర్‌ఫేస్, యానిమేషన్ మద్దతు , మరియు టెక్నిక్‌ల యొక్క దశల వారీ అభివృద్ధిని కలిగి ఉంటుంది.
Fig. 10 స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ లేబొరేటరీ
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ అభివృద్ధి నానోటెక్నాలజీలో కొత్త దిశ అభివృద్ధికి ఆధారం - ప్రోబ్ నానోటెక్నాలజీ.
సాహిత్యం
1. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Weibel E. 7 i 7 Reconstruction on Si(111) Resolved in Real Space // Phys. రెవ. లెట్. 1983. వాల్యూమ్. 50, నం. 2. పి. 120-123. ఈ ప్రసిద్ధ ప్రచురణ ప్రైవేట్ లేబులింగ్ యుగానికి నాంది పలికింది.
2. http://www. *****/obrazovanie/stsoros/1118.html
3. http://ru. వికీపీడియా. org
4. http://www. *****/SPM-టెక్నిక్స్/ప్రిన్సిపల్స్/aSNOM_టెక్నిక్స్/స్కానింగ్_ప్లాస్మోన్_నియర్-ఫీల్డ్_మైక్రోస్కోపీ_మోడ్94.html
5. http://scireg. *****.
6. http://www. *****/article_list. html
పైజోఎలెక్ట్రిక్ మైక్రో డిస్ప్లేస్మెంట్ స్కానర్‌లపై పరిశోధన.
పని యొక్క లక్ష్యం:స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీలో వస్తువుల సూక్ష్మ కదలికలను నిర్ధారించే భౌతిక మరియు సాంకేతిక సూత్రాలను అధ్యయనం చేయడం, పైజోఎలెక్ట్రిక్ స్కానర్‌లను ఉపయోగించి అమలు చేయడం
పరిచయం
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ (SPM) అనేది ఘన ఉపరితలాల లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి శక్తివంతమైన ఆధునిక పద్ధతుల్లో ఒకటి. ప్రస్తుతం, SPM పద్ధతులను ఉపయోగించకుండా ఉపరితల భౌతిక శాస్త్రం మరియు మైక్రోటెక్నాలజీ రంగంలో దాదాపుగా ఏ పరిశోధన పూర్తి కాలేదు.
నానోస్కేల్ ఘన నిర్మాణాలను (1 nm = 10 A) రూపొందించడానికి సాంకేతికత అభివృద్ధికి స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ సూత్రాలను ప్రాథమిక ప్రాతిపదికగా ఉపయోగించవచ్చు. మానవ నిర్మిత వస్తువులను సృష్టించే సాంకేతిక ఆచరణలో మొదటిసారిగా, పారిశ్రామిక ఉత్పత్తుల తయారీలో అణు అసెంబ్లీ సూత్రాలను ఉపయోగించడం అనే ప్రశ్న తలెత్తుతోంది. ఈ విధానం చాలా పరిమిత సంఖ్యలో వ్యక్తిగత పరమాణువులను కలిగి ఉన్న పరికరాల అమలుకు అవకాశాలను తెరుస్తుంది.
స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ (STM), ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ల కుటుంబంలో మొదటిది, దీనిని 1981లో స్విస్ శాస్త్రవేత్తలు జి. బిన్నిగ్ మరియు జి. రోహ్రేర్ కనుగొన్నారు. వారి పనిలో, పరమాణు క్రమం వరకు అధిక ప్రాదేశిక రిజల్యూషన్‌తో ఉపరితలాలను అధ్యయనం చేయడానికి ఇది చాలా సులభమైన మరియు చాలా ప్రభావవంతమైన మార్గం అని వారు చూపించారు. ఈ సాంకేతికత అనేక పదార్థాల ఉపరితలం యొక్క పరమాణు నిర్మాణాన్ని మరియు ప్రత్యేకించి, సిలికాన్ యొక్క పునర్నిర్మించిన ఉపరితలాన్ని దృశ్యమానం చేసిన తర్వాత నిజమైన గుర్తింపును పొందింది. 1986లో, జి. బిన్నిగ్ మరియు జి. పోపర్‌లకు సొరంగం సూక్ష్మదర్శినిని రూపొందించినందుకు భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్‌ను అనుసరించి, అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (AFM), మాగ్నెటిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (MFM), ఎలక్ట్రిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (EFM), సమీప-ఫీల్డ్ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ (NFM) మరియు ఇలాంటి ఆపరేటింగ్ సూత్రాలు కలిగిన అనేక ఇతర పరికరాలు స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లు.
1. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ల ఆపరేషన్ యొక్క సాధారణ సూత్రాలు
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లలో, ఉపరితలం యొక్క మైక్రోరిలీఫ్ మరియు స్థానిక లక్షణాల అధ్యయనం ప్రత్యేకంగా తయారు చేయబడిన సూది-రకం ప్రోబ్‌లను ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది. అటువంటి ప్రోబ్స్ (చిట్కా) యొక్క పని భాగం యొక్క వక్రత యొక్క వ్యాసార్థం పది నానోమీటర్ల క్రమం యొక్క కొలతలు కలిగి ఉంటుంది. ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లలోని నమూనాల ప్రోబ్ మరియు ఉపరితలం మధ్య లక్షణ దూరం 0.1 - 10 nm పరిమాణంలో ఉంటుంది.
ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ల ఆపరేషన్ నమూనాల ఉపరితలం యొక్క అణువులతో ప్రోబ్ యొక్క వివిధ రకాల భౌతిక పరస్పర చర్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువలన, టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క ఆపరేషన్ ఒక మెటల్ సూది మరియు ఒక వాహక నమూనా మధ్య ప్రవహించే టన్నెలింగ్ కరెంట్ యొక్క దృగ్విషయం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది; వివిధ రకాలైన శక్తి పరస్పర చర్యలు పరమాణు శక్తి, అయస్కాంత శక్తి మరియు ఎలెక్ట్రిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్‌ల ఆపరేషన్‌కు ఆధారం.
వివిధ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లలో అంతర్లీనంగా ఉన్న సాధారణ లక్షణాలను పరిశీలిద్దాం. ఉపరితలంతో ప్రోబ్ యొక్క పరస్పర చర్య కొంత పరామితి ద్వారా వర్గీకరించబడనివ్వండి ఆర్. పరామితి యొక్క తగినంత పదునైన మరియు ఒకదానికొకటి ఆధారపడటం ఉంటే ఆర్ప్రోబ్-నమూనా దూరంపై P = P(z), ఈ పరామితిని ప్రోబ్ మరియు నమూనా మధ్య దూరాన్ని నియంత్రించే ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ (FS)ని నిర్వహించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అంజీర్లో. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క అభిప్రాయాన్ని నిర్వహించే సాధారణ సూత్రాన్ని మూర్తి 1 క్రమపద్ధతిలో చూపుతుంది.
అన్నం. 1. ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ యొక్క రేఖాచిత్రం
ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ పరామితి విలువను నిర్వహిస్తుంది ఆర్స్థిరంగా, విలువకు సమానం రో, ఆపరేటర్ ద్వారా పేర్కొనబడింది. ప్రోబ్-ఉపరితల దూరం మారితే (ఉదాహరణకు, పెరుగుతుంది), అప్పుడు పరామితిలో మార్పు (పెరుగుదల) సంభవిస్తుంది ఆర్. OS సిస్టమ్‌లో విలువకు అనులోమానుపాతంలో తేడా సిగ్నల్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. పి= పి - పో, ఇది అవసరమైన విలువకు విస్తరించబడుతుంది మరియు యాక్యుయేటర్ మూలకం IEకి సరఫరా చేయబడుతుంది. యాక్యుయేటర్ ఈ వ్యత్యాస సిగ్నల్‌ను ప్రాసెస్ చేస్తుంది, ప్రోబ్‌ను ఉపరితలానికి దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది లేదా తేడా సిగ్నల్ సున్నా అయ్యే వరకు దానిని దూరంగా కదిలిస్తుంది. ఈ విధంగా, చిట్కా-నమూనా దూరాన్ని అధిక ఖచ్చితత్వంతో నిర్వహించవచ్చు. ఇప్పటికే ఉన్న ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లలో, ప్రోబ్-ఉపరితల దూరాన్ని నిర్వహించడం యొక్క ఖచ్చితత్వం ~0.01 Åకి చేరుకుంటుంది. నమూనా యొక్క ఉపరితలంపై ప్రోబ్ కదులుతున్నప్పుడు, పరస్పర పరామితి మారుతుంది ఆర్, ఉపరితల స్థలాకృతి వలన ఏర్పడింది. OS వ్యవస్థ ఈ మార్పులను ప్రాసెస్ చేస్తుంది, తద్వారా ప్రోబ్ X, Y విమానంలో కదులుతున్నప్పుడు, యాక్యుయేటర్‌లోని సిగ్నల్ ఉపరితల స్థలాకృతికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
SPM ఇమేజ్‌ని పొందేందుకు, నమూనాను స్కాన్ చేసే ప్రత్యేకంగా వ్యవస్థీకృత ప్రక్రియ నిర్వహించబడుతుంది. స్కాన్ చేస్తున్నప్పుడు, ప్రోబ్ ముందుగా నమూనాపై ఒక నిర్దిష్ట లైన్ (లైన్ స్కాన్) వెంట కదులుతుంది, అయితే యాక్యుయేటర్‌లోని సిగ్నల్ విలువ, ఉపరితల స్థలాకృతికి అనులోమానుపాతంలో, కంప్యూటర్ మెమరీలో నమోదు చేయబడుతుంది. ప్రోబ్ ప్రారంభ బిందువుకు తిరిగి వస్తుంది మరియు తదుపరి స్కానింగ్ లైన్ (ఫ్రేమ్ స్కాన్)కి వెళుతుంది మరియు ప్రక్రియ మళ్లీ పునరావృతమవుతుంది. స్కానింగ్ సమయంలో ఈ విధంగా రికార్డ్ చేయబడిన ఫీడ్‌బ్యాక్ సిగ్నల్ కంప్యూటర్ ద్వారా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది, ఆపై ఉపరితల ఉపశమనం యొక్క SPM చిత్రం Z = f(x,y)కంప్యూటర్ గ్రాఫిక్స్ ఉపయోగించి నిర్మించబడింది. ఉపరితల స్థలాకృతిని అధ్యయనం చేయడంతో పాటు, ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లు వివిధ ఉపరితల లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడం సాధ్యం చేస్తాయి: మెకానికల్, ఎలక్ట్రికల్, మాగ్నెటిక్, ఆప్టికల్ మరియు అనేక ఇతరాలు.
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లు అన్ని స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ల యొక్క సాధారణ లక్షణం అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం యొక్క లక్షణాల గురించి సమాచారాన్ని పొందడం. ప్రోబ్ మరియు నమూనా మధ్య నిర్దిష్ట స్వభావం యొక్క పరస్పర చర్యల సమతుల్యత ఏర్పడే వరకు మైక్రోస్కోపిక్ ప్రోబ్ ఉపరితలం చేరుకుంటుంది, ఆ తర్వాత స్కానింగ్ జరుగుతుంది.
అల్ట్రా-హై వాక్యూమ్ స్కానింగ్ టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్ GPI SPM అల్ట్రా-హై వాక్యూమ్ స్కానింగ్ టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్. అప్లికేషన్ యొక్క ప్రాంతాలు: రసాయన మరియు ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్యలు, ఉత్ప్రేరకము, స్పుట్టరింగ్, సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీస్, అధిశోషణం, అయాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఇతర కణాలతో ఉపరితల మార్పు, నానోటెక్నాలజీ, అటామిక్ మానిప్యులేషన్.
అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ AFM (అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్) యొక్క అతి ముఖ్యమైన భాగం స్కానింగ్ ప్రోబ్స్ - కాంటిలివర్స్; మైక్రోస్కోప్ యొక్క లక్షణాలు నేరుగా కాంటిలివర్ యొక్క లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి. మాస్కో స్టేట్ యూనివర్శిటీ ఫ్యాకల్టీ ఆఫ్ ఫిజిక్స్ యొక్క ప్రయోగశాలలో పొందిన NCS16 కాంటిలివర్ యొక్క చిత్రం. సహజ ఫ్రీక్వెన్సీని పరిశీలించండి
అటామిక్ ఫోర్స్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (AFM) ఇది పాయింట్ నుండి పాయింట్ వరకు ఉపరితలంపై సూది యొక్క ఆకర్షణ శక్తిలో మార్పులను నమోదు చేస్తుంది. కాంటిలివర్ యొక్క వైకల్యం దాని వెనుక ఉపరితలంపై లేజర్ పుంజం సంఘటన యొక్క విక్షేపం ద్వారా లేదా వంగుతున్న సమయంలో కాంటిలివర్‌లోనే సంభవించే పైజోరెసిస్టివ్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా నమోదు చేయబడుతుంది;
స్కానింగ్ సమీప-ఫీల్డ్ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ (SNOM) సంప్రదాయ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క లెన్స్ ద్వారా కాంతిని కేంద్రీకరించినప్పుడు ఉత్పన్నమయ్యే డిఫ్రాక్షన్ నమూనా. చిత్రం SNOM (ఇంటిగ్రా సోలారిస్, NT-MDT) ఉపయోగించి పొందబడింది, ఆప్టికల్ సిగ్నల్ తీవ్రత పంపిణీ సూడోకలర్‌లో కోడ్ చేయబడింది (స్కేల్ కుడి వైపున చూపబడింది).
నానోబ్జెక్ట్‌లను గమనించడం మరియు వాటిని తరలించడం సాధ్యం చేసిన మొదటి పరికరాలు స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లు - అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ మరియు ఇదే సూత్రంపై పనిచేసే స్కానింగ్ టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్. అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ (AFM)ని G. బిన్నిగ్ మరియు G. రోహ్రేర్ అభివృద్ధి చేశారు, వీరికి 1986లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. వ్యక్తిగత పరమాణువుల మధ్య ఉత్పన్నమయ్యే ఆకర్షణ మరియు వికర్షణ శక్తులను అనుభూతి చెందగల అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క సృష్టి, చివరకు నానోబ్జెక్ట్‌లను "టచ్ చేసి చూడటం" సాధ్యం చేసింది.
మూర్తి 9. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క ఆపరేటింగ్ సూత్రం (http://www.nanometer.ru/2007/06/06/atomno_silovaa_mikroskopia_2609.html# నుండి తీసుకోబడింది). చుక్కల రేఖ లేజర్ పుంజం యొక్క మార్గాన్ని చూపుతుంది. ఇతర వివరణలు వచనంలో ఉన్నాయి.
AFM యొక్క ఆధారం (Fig. 9 చూడండి) ఒక ప్రోబ్, సాధారణంగా సిలికాన్‌తో తయారు చేయబడుతుంది మరియు సన్నని కాంటిలివర్ ప్లేట్‌ను సూచిస్తుంది (దీనిని కాంటిలివర్ అని పిలుస్తారు, ఆంగ్ల పదం "కాంటిలివర్" నుండి - కన్సోల్, బీమ్). కాంటిలివర్ చివరిలో (పొడవు »500 µm, వెడల్పు » 50 µm, మందం » 1 µm) చాలా పదునైన స్పైక్ (పొడవు »10 µm, 1 నుండి 10 nm వరకు వక్రత వ్యాసార్థం), ఒక సమూహంలో ముగుస్తుంది. లేదా మరిన్ని పరమాణువులు (Fig. 10 చూడండి).
మూర్తి 10. అదే ప్రోబ్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోఫోటోలు తక్కువ (పైభాగం) మరియు అధిక మాగ్నిఫికేషన్ వద్ద తీసుకోబడ్డాయి.
మైక్రోప్రోబ్ నమూనా యొక్క ఉపరితలం వెంట కదులుతున్నప్పుడు, స్పైక్ యొక్క కొన పైకి లేస్తుంది మరియు పడిపోతుంది, గ్రామఫోన్ రికార్డ్‌తో పాటు గ్రామోఫోన్ స్టైలస్ స్లైడ్ చేసినట్లే, ఉపరితలం యొక్క మైక్రోరిలీఫ్‌ను వివరిస్తుంది. కాంటిలివర్ యొక్క పొడుచుకు వచ్చిన చివరలో (స్పైక్ పైన, అంజీర్ 9 చూడండి) లేజర్ పుంజం పడి ప్రతిబింబించే అద్దం ప్రాంతం ఉంది. ఉపరితల అసమానతలపై స్పైక్ తగ్గినప్పుడు మరియు పైకి లేచినప్పుడు, ప్రతిబింబించే పుంజం విక్షేపం చెందుతుంది మరియు ఈ విచలనం ఫోటోడెటెక్టర్ ద్వారా నమోదు చేయబడుతుంది మరియు స్పైక్ సమీపంలోని అణువులకు ఆకర్షింపబడే శక్తి పీజోఎలెక్ట్రిక్ సెన్సార్ ద్వారా నమోదు చేయబడుతుంది.
ఫోటోడెటెక్టర్ మరియు పైజోఎలెక్ట్రిక్ సెన్సార్ నుండి డేటా ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు, మైక్రోప్రోబ్ మరియు నమూనా ఉపరితలం మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క స్థిరమైన విలువను అందించవచ్చు. ఫలితంగా, నిజ సమయంలో నమూనా ఉపరితలం యొక్క వాల్యూమెట్రిక్ రిలీఫ్‌ను నిర్మించడం సాధ్యమవుతుంది. AFM పద్ధతి యొక్క రిజల్యూషన్ సుమారు 0.1-1 nm అడ్డంగా మరియు 0.01 nm నిలువుగా ఉంటుంది. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ని ఉపయోగించి పొందిన ఎస్చెరిచియా కోలి బ్యాక్టీరియా యొక్క చిత్రం అంజీర్లో చూపబడింది. పదకొండు.
మూర్తి 11. ఎస్చెరిచియా కోలి బాక్టీరియం ( ఎస్చెరిచియా కోలి) స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించి చిత్రం పొందబడింది. బాక్టీరియం పొడవు 1.9 మైక్రాన్లు, వెడల్పు 1 మైక్రాన్లు. ఫ్లాగెల్లా మరియు సిలియా యొక్క మందం వరుసగా 30 nm మరియు 20 nm.
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ల యొక్క మరొక సమూహం ఉపరితల ఉపశమనాన్ని నిర్మించడానికి క్వాంటం మెకానికల్ "టన్నెల్ ఎఫెక్ట్" అని పిలవబడే వాటిని ఉపయోగిస్తుంది. సొరంగం ప్రభావం యొక్క సారాంశం ఏమిటంటే, పదునైన మెటల్ సూది మరియు సుమారు 1 nm దూరంలో ఉన్న ఉపరితలం మధ్య విద్యుత్ ప్రవాహం ఈ దూరంపై ఆధారపడి ఉంటుంది - చిన్న దూరం, ఎక్కువ కరెంట్. సూది మరియు ఉపరితలం మధ్య 10 V యొక్క వోల్టేజ్ వర్తించబడితే, ఈ "టన్నెల్" కరెంట్ 10 pA నుండి 10 nA వరకు ఉంటుంది. ఈ ప్రవాహాన్ని కొలవడం మరియు స్థిరంగా నిర్వహించడం ద్వారా, సూది మరియు ఉపరితలం మధ్య దూరాన్ని కూడా స్థిరంగా ఉంచవచ్చు. ఇది ఉపరితలం యొక్క వాల్యూమెట్రిక్ ప్రొఫైల్ను నిర్మించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది (అంజీర్ 12 చూడండి). అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ కాకుండా, స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ లోహాలు లేదా సెమీకండక్టర్ల ఉపరితలాలను మాత్రమే అధ్యయనం చేయగలదు.
మూర్తి 12. అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితలం యొక్క అణువుల పొరల పైన స్థిరమైన దూరం (బాణాలను చూడండి) వద్ద ఉన్న స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క సూది.
స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్‌ను కూడా ఆపరేటర్ ఎంచుకున్న పాయింట్‌కి అణువును తరలించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఉదాహరణకు, మైక్రోస్కోప్ సూది మరియు నమూనా యొక్క ఉపరితలం మధ్య వోల్టేజ్ ఈ ఉపరితలాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి అవసరమైన దానికంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటే, దానికి దగ్గరగా ఉన్న నమూనా అణువు అయాన్‌గా మారుతుంది మరియు సూదికి “జంప్” అవుతుంది. దీని తరువాత, సూదిని కొద్దిగా కదిలించడం మరియు వోల్టేజ్ని మార్చడం ద్వారా, మీరు తప్పించుకున్న అణువును నమూనా యొక్క ఉపరితలంపైకి తిరిగి "జంప్" చేయమని బలవంతం చేయవచ్చు. ఈ విధంగా, అణువులను మార్చడం మరియు నానోస్ట్రక్చర్లను సృష్టించడం సాధ్యమవుతుంది, అనగా. నానోమీటర్ క్రమంలో కొలతలతో ఉపరితలంపై నిర్మాణాలు. తిరిగి 1990లో, IBM ఉద్యోగులు తమ కంపెనీ పేరును నికెల్ ప్లేట్‌పై 35 జినాన్ అణువుల నుండి కలపడం ద్వారా సాధ్యమవుతుందని చూపించారు (Fig. 13 చూడండి).
మూర్తి 13. 1990లో స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌ని ఉపయోగించి ఈ కంపెనీ ఉద్యోగులు తయారు చేసిన నికెల్ ప్లేట్‌పై 35 జినాన్ అణువులతో కూడిన IBM కంపెనీ పేరు.
ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించి, మీరు అణువులను మాత్రమే తరలించలేరు, కానీ వారి స్వీయ-సంస్థ కోసం ముందస్తు అవసరాలను కూడా సృష్టించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఒక మెటల్ ప్లేట్‌పై థియోల్ అయాన్‌లను కలిగి ఉన్న నీటి చుక్క ఉంటే, మైక్రోస్కోప్ ప్రోబ్ ఈ అణువులను ఓరియంట్ చేయడంలో సహాయపడుతుంది, తద్వారా వాటి రెండు హైడ్రోకార్బన్ తోకలు ప్లేట్ నుండి దూరంగా ఉంటాయి. ఫలితంగా, ఒక మెటల్ ప్లేట్‌కు కట్టుబడి ఉన్న థియోల్ అణువుల మోనోలేయర్‌ను నిర్మించడం సాధ్యమవుతుంది (అంజీర్ 14 చూడండి). ఒక లోహ ఉపరితలంపై అణువుల యొక్క మోనోలేయర్‌ను సృష్టించే ఈ పద్ధతిని "పెన్ నానోలిథోగ్రఫీ" అంటారు.
మూర్తి 14. ఎగువ ఎడమవైపు - మెటల్ ప్లేట్ పైన స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క కాంటిలివర్ (స్టీల్ గ్రే). కుడి వైపున కాంటిలివర్ చిట్కా కింద ప్రాంతం (ఎడమవైపున ఉన్న చిత్రంలో తెలుపు రంగులో వివరించబడింది) యొక్క పెద్ద దృశ్యం ఉంది, ఇది ప్రోబ్ యొక్క కొన వద్ద ఒక మోనోలేయర్‌లో ఏర్పాటు చేయబడిన ఊదా రంగు హైడ్రోకార్బన్ తోకలతో థియోల్ అణువులను క్రమపద్ధతిలో చూపుతుంది. సైంటిఫిక్ అమెరికన్, 2001, సెప్టెంబర్, పేజి నుండి స్వీకరించబడింది. 44.
7.జీవసంబంధ వస్తువుల అధ్యయనం కోసం స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క ఉపయోగం
7. జీవ వస్తువుల అధ్యయనం కోసం స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క అప్లికేషన్ 1
7.1 పని లక్ష్యాలు 2
7.2 ఉపాధ్యాయుల సమాచారం 3
7.4 మార్గదర్శకాలు 31
7.5 భద్రత 32
7.6 టాస్క్ 32
7.7 పరీక్ష ప్రశ్నలు 32
7.8 సాహిత్యం 32
ప్రయోగశాల పనిని నిజ్నీ నొవ్గోరోడ్ స్టేట్ యూనివర్శిటీ అభివృద్ధి చేసింది. ఎన్.ఐ. లోబాచెవ్స్కీ
7.1.పని యొక్క లక్ష్యాలు
జీవ నిర్మాణాల యొక్క పదనిర్మాణ పారామితుల అధ్యయనం జీవశాస్త్రవేత్తలకు ఒక ముఖ్యమైన పని, ఎందుకంటే కొన్ని నిర్మాణాల పరిమాణం మరియు ఆకారం వాటి శారీరక లక్షణాలను ఎక్కువగా నిర్ణయిస్తాయి. ఫంక్షనల్ లక్షణాలతో పదనిర్మాణ డేటాను పోల్చడం ద్వారా, మానవ లేదా జంతు శరీరం యొక్క శారీరక సమతుల్యతను కాపాడుకోవడంలో జీవ కణాల భాగస్వామ్యం గురించి సమగ్ర సమాచారాన్ని పొందవచ్చు.
గతంలో, జీవశాస్త్రవేత్తలు మరియు వైద్యులు ఆప్టికల్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌లను ఉపయోగించి మాత్రమే వారి సన్నాహాలను అధ్యయనం చేసే అవకాశం ఉంది. ఈ అధ్యయనాలు స్పుట్టరింగ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన సన్నని లోహపు పూతలతో స్థిరంగా, తడిసిన మరియు పూతతో కూడిన కణాల స్వరూపంపై కొంత అంతర్దృష్టిని అందించాయి. వివిధ కారకాల ప్రభావంతో సజీవ వస్తువుల పదనిర్మాణం మరియు దాని మార్పులను అధ్యయనం చేయడం సాధ్యం కాదు, కానీ ఇది చాలా ఉత్సాహం కలిగించింది.
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ (SPM) స్థానిక వాటికి వీలైనంత దగ్గరగా ఉన్న పరిస్థితులలో కణాలు, బ్యాక్టీరియా, జీవ అణువులు మరియు DNA అధ్యయనంలో కొత్త అవకాశాలను తెరిచింది. ప్రత్యేక ఫిక్సేటివ్‌లు మరియు రంగులు లేకుండా, గాలిలో లేదా ద్రవ మాధ్యమంలో కూడా జీవసంబంధ వస్తువులను అధ్యయనం చేయడానికి SPM మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.
ప్రస్తుతం, SPM ప్రాథమిక శాస్త్రీయ పరిశోధనలో మరియు అనువర్తిత హై-టెక్ అభివృద్ధిలో అనేక రకాల విభాగాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. దేశంలోని అనేక పరిశోధనా సంస్థలు ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ పరికరాలను కలిగి ఉన్నాయి. ఈ విషయంలో, అధిక అర్హత కలిగిన నిపుణుల కోసం డిమాండ్ నిరంతరం పెరుగుతోంది. ఈ అవసరాన్ని తీర్చడానికి, NT-MDT కంపెనీ (జెలెనోగ్రాడ్, రష్యా) ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీని స్కానింగ్ చేయడానికి ఒక ప్రత్యేక విద్యా మరియు శాస్త్రీయ ప్రయోగశాలను అభివృద్ధి చేసింది. నానో ఎడ్యుకేటర్.
SPM నానో ఎడ్యుకేటర్విద్యార్థులచే ప్రయోగశాల పని కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడింది. ఈ పరికరం విద్యార్థి ప్రేక్షకులను లక్ష్యంగా చేసుకుంది: ఇది కంప్యూటర్‌ను ఉపయోగించి పూర్తిగా నియంత్రించబడుతుంది, సరళమైన మరియు సహజమైన ఇంటర్‌ఫేస్, యానిమేషన్ మద్దతు, దశల వారీ సాంకేతికత అభివృద్ధి, సంక్లిష్ట సెట్టింగ్‌లు మరియు చవకైన వినియోగ వస్తువులు లేకపోవడం.
ఈ ప్రయోగశాల పనిలో మీరు స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ గురించి నేర్చుకుంటారు, దాని బేసిక్స్‌తో పరిచయం చేసుకోండి, విద్యా కార్యకలాపాల రూపకల్పన మరియు సూత్రాలను అధ్యయనం చేయండి. SPM నానో ఎడ్యుకేటర్, పరిశోధన కోసం జీవసంబంధమైన సన్నాహాలను సిద్ధం చేయడం నేర్చుకోండి, లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా సముదాయం యొక్క మీ మొదటి SPM చిత్రాన్ని పొందండి మరియు కొలత ఫలితాలను ప్రాసెస్ చేయడం మరియు ప్రదర్శించడం యొక్క ప్రాథమికాలను తెలుసుకోండి.
7.2. ఉపాధ్యాయునికి సంబంధించిన సమాచారం 1
ప్రయోగశాల పని అనేక దశల్లో జరుగుతుంది:
1. నమూనా తయారీని ప్రతి విద్యార్థి వ్యక్తిగతంగా నిర్వహిస్తారు.
2. మొదటి చిత్రం ఉపాధ్యాయుని పర్యవేక్షణలో ఒక పరికరంలో పొందబడుతుంది, అప్పుడు ప్రతి విద్యార్థి తన నమూనాను స్వతంత్రంగా పరిశీలిస్తాడు.
3. ప్రయోగాత్మక డేటా ప్రతి విద్యార్థి ద్వారా వ్యక్తిగతంగా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది.
పరిశోధన కోసం నమూనా: కవర్ గాజుపై లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా.
పనిని ప్రారంభించడానికి ముందు, అత్యంత లక్షణ వ్యాప్తి-ఫ్రీక్వెన్సీ లక్షణం (సింగిల్ సిమెట్రిక్ గరిష్టం) తో ప్రోబ్‌ను ఎంచుకోవడం మరియు అధ్యయనంలో ఉన్న నమూనా యొక్క ఉపరితలం యొక్క చిత్రాన్ని పొందడం అవసరం.
ప్రయోగశాల నివేదికలో ఇవి ఉండాలి:
1. సైద్ధాంతిక భాగం (ప్రశ్నలను నియంత్రించడానికి సమాధానాలు).
2. ప్రయోగాత్మక భాగం యొక్క ఫలితాలు (నిర్వహించిన పరిశోధన యొక్క వివరణ, పొందిన ఫలితాలు మరియు తీయబడిన ముగింపులు).
1. జీవ వస్తువుల స్వరూపాన్ని అధ్యయనం చేసే పద్ధతులు.
2. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్:
SPM డిజైన్;
SPM రకాలు: STM, AFM;
SPM డేటా ఫార్మాట్, SPM డేటా యొక్క విజువలైజేషన్.
3. SPM అధ్యయనాల కోసం నమూనాల తయారీ:
బాక్టీరియల్ కణాల స్వరూపం మరియు నిర్మాణం;
SPM ఉపయోగించి పదనిర్మాణ శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి సన్నాహాలు.
4. నానోఎడ్యుకేటర్ SPM రూపకల్పన మరియు నియంత్రణ ప్రోగ్రామ్‌కు పరిచయం.
5. SPM చిత్రాన్ని పొందడం.
6. పొందిన చిత్రాల ప్రాసెసింగ్ మరియు విశ్లేషణ. SPM చిత్రాల పరిమాణాత్మక క్యారెక్టరైజేషన్.
జీవ వస్తువుల స్వరూపాన్ని అధ్యయనం చేసే పద్ధతులు
కణాల లక్షణ వ్యాసం 10 20 μm, బ్యాక్టీరియా 0.5 నుండి 3 5 μm వరకు ఉంటుంది, ఈ విలువలు కంటితో కనిపించే అతి చిన్న కణం కంటే 5 రెట్లు చిన్నవి. అందువల్ల, ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌ల ఆగమనం తర్వాత మాత్రమే కణాల మొదటి అధ్యయనం సాధ్యమైంది. 17వ శతాబ్దం చివరిలో. ఆంటోనియో వాన్ లీవెన్‌హోక్ మొదటి ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌ను తయారు చేశాడు; అంతకు ముందు, ప్రజలు వ్యాధికారక సూక్ష్మజీవులు మరియు బ్యాక్టీరియా ఉనికిని కూడా అనుమానించలేదు. 7 -1].
ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ
కణాలను అధ్యయనం చేయడంలో ఇబ్బందులు అవి రంగులేనివి మరియు పారదర్శకంగా ఉంటాయి, కాబట్టి వాటి ప్రాథమిక నిర్మాణాల ఆవిష్కరణ ఆచరణలో రంగులను ప్రవేశపెట్టిన తర్వాత మాత్రమే జరిగింది. రంగులు తగినంత ఇమేజ్ కాంట్రాస్ట్‌ను అందించాయి. ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌ని ఉపయోగించి, మీరు 0.2 µm దూరంలో ఉన్న వస్తువులను వేరు చేయవచ్చు, అనగా. ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌లో ఇప్పటికీ గుర్తించగలిగే అతి చిన్న వస్తువులు బ్యాక్టీరియా మరియు మైటోకాండ్రియా. చిన్న సెల్ ఎలిమెంట్స్ యొక్క చిత్రాలు కాంతి తరంగ స్వభావం వల్ల కలిగే ప్రభావాల వల్ల వక్రీకరించబడతాయి.
దీర్ఘకాలిక సన్నాహాలను సిద్ధం చేయడానికి, కణాలను స్థిరీకరించడానికి మరియు వాటిని సంరక్షించడానికి ఫిక్సేటివ్ ఏజెంట్‌తో చికిత్స చేస్తారు. అదనంగా, స్థిరీకరణ రంగులకు కణాల ప్రాప్యతను పెంచుతుంది, ఎందుకంటే కణ స్థూల కణములు క్రాస్-లింక్‌ల ద్వారా కలిసి ఉంచబడతాయి, ఇది వాటిని ఒక నిర్దిష్ట స్థితిలో స్థిరీకరిస్తుంది మరియు పరిష్కరిస్తుంది. చాలా తరచుగా, ఆల్డిహైడ్‌లు మరియు ఆల్కహాల్‌లు ఫిక్సేటివ్‌లుగా పనిచేస్తాయి (ఉదాహరణకు, గ్లూటరాల్డిహైడ్ లేదా ఫార్మాల్డిహైడ్ ప్రోటీన్లు మరియు క్రాస్-లింక్ పొరుగు అణువుల యొక్క ఉచిత అమైనో సమూహాలతో సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి). ఒకసారి స్థిరపడిన తర్వాత, కణజాలం సాధారణంగా మైక్రోటోమ్తో చాలా సన్నని భాగాలుగా (1 నుండి 10 µm మందం) కత్తిరించబడుతుంది, తర్వాత వాటిని గ్లాస్ స్లైడ్‌పై ఉంచుతారు. ఈ తయారీ పద్ధతి కణాలు లేదా స్థూల కణాల నిర్మాణాన్ని దెబ్బతీస్తుంది, కాబట్టి వేగంగా గడ్డకట్టడం అనేది ప్రాధాన్య పద్ధతి. ఘనీభవించిన కణజాలం ఒక చల్లని గదిలో ఇన్స్టాల్ చేయబడిన మైక్రోటోమ్తో కత్తిరించబడుతుంది. విభాగాలను సిద్ధం చేసిన తర్వాత, కణాలు తడిసినవి. సేంద్రీయ రంగులు (మలాకైట్ గ్రీన్, బ్లాక్ సుడాన్ మొదలైనవి) ప్రధానంగా ఈ ప్రయోజనం కోసం ఉపయోగిస్తారు. వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి సెల్యులార్ భాగాలకు ఒక నిర్దిష్ట అనుబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఉదాహరణకు, హెమటాక్సిలిన్ ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన అణువులకు అనుబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల కణాలలో DNA ను గుర్తించడం సాధ్యం చేస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట అణువు చిన్న పరిమాణంలో సెల్‌లో ఉన్నట్లయితే, ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోపీని ఉపయోగించడం చాలా సౌకర్యంగా ఉంటుంది.
ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోపీ
ఫ్లోరోసెంట్ రంగులు ఒక తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క కాంతిని గ్రహిస్తాయి మరియు మరొక తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క కాంతిని విడుదల చేస్తాయి. అటువంటి పదార్ధం కాంతితో వికిరణం చేయబడితే, దాని తరంగదైర్ఘ్యం రంగు ద్వారా గ్రహించబడిన కాంతి తరంగదైర్ఘ్యంతో సరిపోలుతుంది, ఆపై డై ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతికి అనుగుణంగా తరంగదైర్ఘ్యంతో కాంతిని ప్రసారం చేసే విశ్లేషణ కోసం ఫిల్టర్‌ను ఉపయోగిస్తే, ఫ్లోరోసెంట్ అణువును గుర్తించవచ్చు. చీకటి మైదానంలో మెరుస్తూ. ఉద్గార కాంతి యొక్క అధిక తీవ్రత అటువంటి అణువుల లక్షణం. కణాలను మరక చేయడానికి ఫ్లోరోసెంట్ డైలను ఉపయోగించడం అనేది ఒక ప్రత్యేక ఫ్లోరోసెంట్ మైక్రోస్కోప్‌ని ఉపయోగించడం.ఈ మైక్రోస్కోప్ సంప్రదాయ ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌ను పోలి ఉంటుంది, అయితే శక్తివంతమైన ఇల్యూమినేటర్ నుండి వచ్చే కాంతి రెండు సెట్ల ఫిల్టర్‌ల గుండా వెళుతుంది - ఒకటి ఇల్యూమినేటర్ రేడియేషన్‌లో కొంత భాగాన్ని ఆపడానికి. నమూనా ముందు మరియు మరొకటి నమూనా నుండి అందుకున్న కాంతిని ఫిల్టర్ చేయడానికి. మొదటి ఫిల్టర్ ఒక నిర్దిష్ట ఫ్లోరోసెంట్ డైని ఉత్తేజపరిచే తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క కాంతిని మాత్రమే ప్రసారం చేసే విధంగా ఎంపిక చేయబడింది; అదే సమయంలో, రెండవ ఫిల్టర్ ఈ ఇన్సిడెంట్ లైట్‌ని అడ్డుకుంటుంది మరియు అది ఫ్లోరోసెస్ చేసినప్పుడు డై ద్వారా విడుదలయ్యే తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క కాంతిని ప్రసారం చేస్తుంది.
ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోపీ తరచుగా నిర్దిష్ట ప్రోటీన్లు లేదా ఇతర అణువులను గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు, ఇవి ఫ్లోరోసెంట్ రంగులతో సమయోజనీయంగా కట్టుబడి తర్వాత ఫ్లోరోసెంట్‌గా మారుతాయి. ఈ ప్రయోజనం కోసం, సాధారణంగా రెండు రంగులు ఉపయోగిస్తారు - ఫ్లోరోసెసిన్,ఇది లేత నీలం కాంతితో ప్రేరేపణపై తీవ్రమైన పసుపు-ఆకుపచ్చ ఫ్లోరోసెన్స్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు రోడమైన్,పసుపు-ఆకుపచ్చ కాంతితో ఉత్తేజితం తర్వాత ముదురు ఎరుపు ఫ్లోరోసెన్స్‌ను కలిగిస్తుంది. మరక కోసం ఫ్లోరోసెసిన్ మరియు రోడమైన్ రెండింటినీ ఉపయోగించడం ద్వారా, వివిధ అణువుల పంపిణీని పొందడం సాధ్యమవుతుంది.
డార్క్-ఫీల్డ్ మైక్రోస్కోపీ
సెల్ యొక్క నిర్మాణం యొక్క వివరాలను చూడడానికి సులభమైన మార్గం సెల్ యొక్క వివిధ భాగాల ద్వారా చెల్లాచెదురుగా ఉన్న కాంతిని గమనించడం. డార్క్-ఫీల్డ్ మైక్రోస్కోప్‌లో, ఇల్యూమినేటర్ నుండి కిరణాలు వైపు నుండి దర్శకత్వం వహించబడతాయి మరియు చెల్లాచెదురుగా ఉన్న కిరణాలు మాత్రమే మైక్రోస్కోప్ లెన్స్‌లోకి ప్రవేశిస్తాయి. దీని ప్రకారం, సెల్ ఒక చీకటి మైదానంలో ఒక ప్రకాశవంతమైన వస్తువు వలె కనిపిస్తుంది. విభజన మరియు వలస ప్రక్రియలో కణాల కదలికను గమనించే సామర్ధ్యం డార్క్-ఫీల్డ్ మైక్రోస్కోపీ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాల్లో ఒకటి. సెల్యులార్ కదలికలు సాధారణంగా చాలా నెమ్మదిగా ఉంటాయి మరియు నిజ సమయంలో గమనించడం కష్టం. ఈ సందర్భంలో, ఫ్రేమ్-బై-ఫ్రేమ్ (టైమ్-లాప్స్) మైక్రో-ఫిల్మింగ్ లేదా వీడియో రికార్డింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది. వరుస ఫ్రేమ్‌లు సమయానికి వేరు చేయబడతాయి, అయితే రికార్డింగ్ సాధారణ వేగంతో ప్లే చేయబడినప్పుడు, వాస్తవ సంఘటనల చిత్రం వేగవంతం అవుతుంది.
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, వీడియో కెమెరాలు మరియు సంబంధిత ఇమేజ్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీలు ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ సామర్థ్యాలను బాగా పెంచాయి. వారి ఉపయోగానికి ధన్యవాదాలు, మానవ శరీరధర్మ శాస్త్రం యొక్క విశేషాంశాల వల్ల కలిగే ఇబ్బందులను అధిగమించడం సాధ్యమైంది. అవి ఏమిటంటే:
1. సాధారణ పరిస్థితుల్లో కన్ను చాలా బలహీనమైన కాంతిని నమోదు చేయదు.
2. ప్రకాశవంతమైన నేపథ్యానికి వ్యతిరేకంగా కాంతి తీవ్రతలో చిన్న తేడాలను కంటి గుర్తించలేకపోతుంది.
మైక్రోస్కోప్‌కు అల్ట్రా-హై-సెన్సిటివిటీ వీడియో కెమెరాలను జోడించిన తర్వాత ఈ సమస్యలలో మొదటిది అధిగమించబడింది. ఇది తక్కువ కాంతిలో ఎక్కువ కాలం కణాలను గమనించడం సాధ్యపడింది, ప్రకాశవంతమైన కాంతికి ఎక్కువ కాలం బహిర్గతం కాకుండా చేస్తుంది. జీవ కణాలలో ఫ్లోరోసెంట్ అణువులను అధ్యయనం చేయడానికి ఇమేజింగ్ వ్యవస్థలు చాలా ముఖ్యమైనవి. చిత్రం ఎలక్ట్రానిక్ సిగ్నల్స్ రూపంలో వీడియో కెమెరా ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడినందున, దానిని సంఖ్యా సంకేతాలుగా మార్చవచ్చు, కంప్యూటర్‌కు పంపబడుతుంది మరియు దాచిన సమాచారాన్ని సేకరించేందుకు తదుపరి ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది.
కంప్యూటర్ జోక్యం మైక్రోస్కోపీతో సాధించగల అధిక కాంట్రాస్ట్ వ్యక్తిగత మైక్రోటూబ్యూల్స్ వంటి చాలా చిన్న వస్తువులను కూడా గమనించడం సాధ్యం చేస్తుంది, దీని వ్యాసం కాంతి తరంగదైర్ఘ్యంలో పదవ వంతు కంటే తక్కువగా ఉంటుంది (0.025 μm). ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోపీని ఉపయోగించి వ్యక్తిగత మైక్రోటూబ్యూల్స్‌ను కూడా చూడవచ్చు. అయితే, రెండు సందర్భాల్లోనూ, డిఫ్రాక్షన్ ప్రభావాలు అనివార్యం, ఇది ఇమేజ్‌ని బాగా మారుస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, మైక్రోటూబ్యూల్స్ యొక్క వ్యాసం ఎక్కువగా అంచనా వేయబడింది (0.2 μm), ఇది అనేక మైక్రోటూబ్యూల్స్ యొక్క కట్ట నుండి వ్యక్తిగత మైక్రోటూబ్యూల్స్‌ను వేరు చేయడం అసాధ్యం. ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ అవసరమవుతుంది, దీని రిజల్యూషన్ పరిమితి కనిపించే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం కంటే చాలా దూరంగా ఉంటుంది.
ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ
తరంగదైర్ఘ్యం మరియు రిజల్యూషన్ పరిమితి మధ్య సంబంధం ఎలక్ట్రాన్‌లకు కూడా వర్తిస్తుంది. అయితే, ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ కోసం, రిజల్యూషన్ పరిమితి డిఫ్రాక్షన్ పరిమితి కంటే గణనీయంగా తక్కువగా ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్ వేగం పెరిగే కొద్దీ దాని తరంగదైర్ఘ్యం తగ్గుతుంది. 100,000 V వోల్టేజ్ ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌లో, ఎలక్ట్రాన్ తరంగదైర్ఘ్యం 0.004 nm. సిద్ధాంతం ప్రకారం, అటువంటి సూక్ష్మదర్శిని యొక్క స్పష్టత 0.002 nm. అయితే, వాస్తవానికి, ఎలక్ట్రాన్ లెన్స్‌ల యొక్క చిన్న సంఖ్యా ద్వారం కారణంగా, ఆధునిక ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌ల రిజల్యూషన్ ఉత్తమంగా, 0.1 nm. నమూనా తయారీలో ఇబ్బందులు మరియు రేడియేషన్ నష్టం సాధారణ రిజల్యూషన్‌ను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, ఇది జీవ వస్తువులకు 2 nm (కాంతి సూక్ష్మదర్శిని కంటే దాదాపు 100 రెట్లు ఎక్కువ).
లో ఎలక్ట్రాన్ల మూలం ట్రాన్స్మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (TEM)రెండు మీటర్ల ఎత్తులో ఉన్న ఒక స్థూపాకార కాలమ్ పైభాగంలో ఉన్న కాథోడ్ ఫిలమెంట్. గాలి అణువులతో ఢీకొన్నప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ వికీర్ణాన్ని నివారించడానికి, కాలమ్‌లో వాక్యూమ్ సృష్టించబడుతుంది. కాథోడ్ ఫిలమెంట్ నుండి విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్లు సమీపంలోని యానోడ్ ద్వారా వేగవంతం చేయబడతాయి మరియు ఒక చిన్న రంధ్రం గుండా వెళతాయి, ఇది కాలమ్ దిగువకు ప్రయాణించే ఎలక్ట్రాన్ పుంజాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. కొంత దూరంలో ఉన్న నిలువు వరుసలో ఎలక్ట్రాన్ పుంజాన్ని కేంద్రీకరించే రింగ్ అయస్కాంతాలు ఉన్నాయి, గ్లాస్ లెన్స్‌లు ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌లో కాంతి పుంజాన్ని కేంద్రీకరించడం వంటివి. నమూనా ఒక ఎయిర్‌లాక్ ద్వారా కాలమ్ లోపల, ఎలక్ట్రాన్ పుంజం యొక్క మార్గంలో ఉంచబడుతుంది. నమూనా గుండా వెళుతున్న సమయంలో ఎలక్ట్రాన్లలో కొంత భాగం ఈ ప్రాంతంలోని పదార్ధం యొక్క సాంద్రతకు అనుగుణంగా చెల్లాచెదురుగా ఉంటుంది, మిగిలిన ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రీకృతమై ఒక చిత్రాన్ని ఏర్పరుస్తాయి (ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌లో చిత్రం ఏర్పడినట్లే) ఫోటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్ లేదా ఫాస్ఫోరేసెంట్ స్క్రీన్‌పై.
ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ యొక్క అతిపెద్ద ప్రతికూలతలలో ఒకటి జీవ నమూనాలను ప్రత్యేక ప్రాసెసింగ్‌కు గురిచేయాలి. మొదట, అవి మొదట గ్లూటరాల్డిహైడ్‌తో మరియు తరువాత ఓస్మిక్ యాసిడ్‌తో స్థిరపరచబడతాయి, ఇది లిపిడ్‌లు మరియు ప్రోటీన్‌ల ద్విపదను బంధిస్తుంది మరియు స్థిరీకరిస్తుంది. రెండవది, ఎలక్ట్రాన్లు తక్కువ చొచ్చుకుపోయే శక్తిని కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి అల్ట్రా-సన్నని విభాగాలను తయారు చేయాలి మరియు దీని కోసం నమూనాలు డీహైడ్రేట్ చేయబడతాయి మరియు రెసిన్లతో కలిపి ఉంటాయి. మూడవది, కాంట్రాస్ట్‌ను మెరుగుపరచడానికి, నమూనాలను ఓస్మియం, యురేనియం మరియు సీసం వంటి హెవీ మెటల్ లవణాలతో చికిత్స చేస్తారు.
ఉపరితలం యొక్క త్రిమితీయ చిత్రాన్ని పొందేందుకు, ఇది ఉపయోగించబడుతుంది స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ (SEM), ఇది నమూనా యొక్క ఉపరితలం ద్వారా చెల్లాచెదురుగా లేదా విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, నమూనా స్థిరంగా ఉంటుంది, ఎండబెట్టి మరియు హెవీ మెటల్ యొక్క పలుచని ఫిల్మ్‌తో పూత పూయబడి, ఆపై ఎలక్ట్రాన్ల ఇరుకైన పుంజంతో స్కాన్ చేయబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, ఉపరితలం యొక్క వికిరణం సమయంలో చెల్లాచెదురుగా ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య అంచనా వేయబడుతుంది. పొందిన విలువ రెండవ పుంజం యొక్క తీవ్రతను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది మొదటి దానితో సమకాలీకరించబడుతుంది మరియు మానిటర్ స్క్రీన్‌పై చిత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. పద్ధతి యొక్క రిజల్యూషన్ సుమారు 10 nm మరియు ఇది కణాంతర అవయవాలను అధ్యయనం చేయడానికి వర్తించదు. ఈ పద్ధతి ద్వారా అధ్యయనం చేయబడిన నమూనాల మందం ఎలక్ట్రాన్ల చొచ్చుకొనిపోయే సామర్థ్యం లేదా వాటి శక్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
ఈ అన్ని పద్ధతుల యొక్క ప్రధాన మరియు ముఖ్యమైన ప్రతికూలతలు నమూనా తయారీ యొక్క వ్యవధి, సంక్లిష్టత మరియు అధిక ధర.
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ (SPM)లో, ఎలక్ట్రాన్ పుంజం లేదా ఆప్టికల్ రేడియేషన్‌కు బదులుగా, నమూనా యొక్క ఉపరితలాన్ని స్కాన్ చేయడానికి పదునైన ప్రోబ్, సూది ఉపయోగించబడుతుంది. అలంకారికంగా చెప్పాలంటే, ఆప్టికల్ లేదా ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌లో నమూనాను పరిశీలిస్తే, అది SPMలో అనుభూతి చెందుతుందని మనం చెప్పగలం. ఫలితంగా, వివిధ మాధ్యమాలలో వస్తువుల యొక్క త్రిమితీయ చిత్రాలను పొందడం సాధ్యమవుతుంది: వాక్యూమ్, గాలి, ద్రవం.
ప్రత్యేక SPM నమూనాలు, జీవ పరిశోధన కోసం స్వీకరించబడ్డాయి, వివిధ ద్రవ మాధ్యమాలలో జీవ కణాలను మరియు గాలిలో స్థిరమైన సన్నాహాలు రెండింటినీ స్కాన్ చేయడానికి ఏకకాల ఆప్టికల్ పరిశీలనను అనుమతిస్తాయి.
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ పేరు దాని ఆపరేషన్ సూత్రాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది - నమూనా యొక్క ఉపరితలాన్ని స్కాన్ చేస్తుంది, ఈ సమయంలో ఉపరితలంతో ప్రోబ్ యొక్క పరస్పర చర్య యొక్క పాయింట్-బై-పాయింట్ రీడింగ్ నిర్వహించబడుతుంది. స్కానింగ్ ప్రాంతం యొక్క పరిమాణం మరియు దానిలోని పాయింట్ల సంఖ్య N X ·N Y పేర్కొనవచ్చు. ఎక్కువ పాయింట్లు పేర్కొనబడినప్పుడు, అధిక రిజల్యూషన్ ఉపరితల చిత్రం పొందబడుతుంది. సిగ్నల్ రీడింగ్ పాయింట్ల మధ్య దూరాన్ని స్కానింగ్ పిచ్ అంటారు. స్కానింగ్ దశ అధ్యయనం చేయబడిన ఉపరితల వివరాల కంటే చిన్నదిగా ఉండాలి. స్కానింగ్ ప్రక్రియలో ప్రోబ్ కదులుతుంది (అంజీర్ 7 -1 చూడండి) ఫార్వర్డ్ మరియు రివర్స్ దిశలలో (వేగవంతమైన స్కానింగ్ దిశలో), తదుపరి పంక్తికి మార్పు లంబ దిశలో (నెమ్మదిగా స్కానింగ్ దిశలో) జరుగుతుంది. .
అన్నం. 7 1. స్కానింగ్ ప్రక్రియ యొక్క స్కీమాటిక్ ప్రాతినిధ్యం
(స్కానర్ యొక్క ఫార్వర్డ్ స్ట్రోక్ సమయంలో సిగ్నల్ చదవబడుతుంది)
చదవబడే సిగ్నల్ యొక్క స్వభావాన్ని బట్టి, స్కానింగ్ మైక్రోస్కోప్‌లు వేర్వేరు పేర్లు మరియు ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటాయి:
అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (AFM), ప్రోబ్ అణువులు మరియు నమూనా అణువుల మధ్య పరస్పర పరస్పర చర్య యొక్క శక్తులు చదవబడతాయి;
టన్నెల్ మైక్రోస్కోప్ (STM), కండక్టింగ్ శాంపిల్ మరియు కండక్టింగ్ ప్రోబ్ మధ్య ప్రవహించే టన్నెల్ కరెంట్‌ను చదువుతుంది;
మాగ్నెటిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (MFM), మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్‌తో పూసిన ప్రోబ్ మరియు అయస్కాంత లక్షణాలను గుర్తించే నమూనా మధ్య పరస్పర శక్తులు చదవబడతాయి;
ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (ESM) ఒక నమూనా యొక్క ఉపరితలంపై విద్యుత్ సంభావ్య పంపిణీ యొక్క చిత్రాన్ని పొందేందుకు అనుమతిస్తుంది. ప్రోబ్స్ ఉపయోగించబడతాయి, దీని చిట్కా సన్నని వాహక చిత్రం (బంగారం లేదా ప్లాటినం) తో పూత ఉంటుంది.
SPM డిజైన్
SPM కింది ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది (Fig. 7 -2): ఒక ప్రోబ్, పైజోఎలెక్ట్రిక్ యాక్యుయేటర్లు X, Y, Z లలో ప్రోబ్‌ను అధ్యయనంలో ఉన్న నమూనా ఉపరితలంపైకి తరలించడానికి, ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్ మరియు స్కానింగ్‌ని నియంత్రించడానికి ఒక కంప్యూటర్ ప్రక్రియ మరియు చిత్రం సముపార్జన.
మూర్తి 7 2. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ యొక్క రేఖాచిత్రం
ప్రోబ్ సెన్సార్ - నమూనాను స్కాన్ చేసే ఫోర్స్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌లోని ఒక భాగం. ప్రోబ్ సెన్సార్ దీర్ఘచతురస్రాకార (I-ఆకారంలో) లేదా త్రిభుజాకార (V-ఆకారంలో) రకాల (Fig. 7 -3) యొక్క కాంటిలివర్ (స్ప్రింగ్ కన్సోల్)ని కలిగి ఉంటుంది, దీని చివరలో ఒక పాయింటెడ్ ప్రోబ్ ఉంటుంది (Fig. 7 -3) , సాధారణంగా శంఖాకార లేదా పిరమిడ్ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. కాంటిలివర్ యొక్క మరొక చివర ఉపరితలంతో అనుసంధానించబడి ఉంది (చిప్ అని పిలవబడేది). ప్రోబ్ సెన్సార్లు సిలికాన్ లేదా సిలికాన్ నైట్రైడ్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి. కాంటిలివర్ యొక్క ప్రధాన లక్షణం శక్తి స్థిరాంకం (దృఢత్వం స్థిరాంకం), ఇది 0.01 N/m నుండి 1020 N/m వరకు మారుతుంది. జీవ వస్తువులను అధ్యయనం చేయడానికి, 0.01 0.06 N/m కాఠిన్యంతో "మృదువైన" ప్రోబ్స్ ఉపయోగించబడతాయి.
అన్నం. 7 3. పిరమిడల్ AFM ప్రోబ్ సెన్సార్ల చిత్రాలు
ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించి పొందబడింది:
a – I- ఆకారపు రకం, b – V- ఆకారపు రకం, c – కాంటిలివర్ యొక్క కొన వద్ద ఉన్న పిరమిడ్
పైజోఎలెక్ట్రిక్ యాక్యుయేటర్లు లేదా స్కానర్‌లు - నమూనాపై ప్రోబ్ యొక్క నియంత్రిత కదలిక కోసం లేదా అతి తక్కువ దూరంలో ఉన్న ప్రోబ్‌కు సంబంధించి నమూనా. పైజోఎలెక్ట్రిక్ యాక్యుయేటర్లు పైజోసెరామిక్ పదార్థాలను ఉపయోగిస్తాయి, వాటికి విద్యుత్ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు వాటి పరిమాణాన్ని మారుస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో రేఖాగణిత పారామితులను మార్చే ప్రక్రియను విలోమ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం అంటారు. అత్యంత సాధారణ పైజోమెటీరియల్ సీసం జిర్కోనేట్ టైటనేట్.
స్కానర్ అనేది పిజోసెరామిక్ నిర్మాణం, ఇది మూడు కోఆర్డినేట్‌లతో పాటు కదలికను అందిస్తుంది: x, y (నమూనా యొక్క పార్శ్వ సమతలంలో) మరియు z (నిలువుగా). అనేక రకాల స్కానర్‌లు ఉన్నాయి, వీటిలో అత్యంత సాధారణమైనవి ట్రైపాడ్ మరియు ట్యూబ్ స్కానర్‌లు (మూర్తి 7-4).
అన్నం. 7 4. స్కానర్ డిజైన్‌లు: ఎ) - త్రిపాద, బి) - గొట్టపు
త్రిపాద స్కానర్‌లో, మూడు కోఆర్డినేట్‌ల వెంట కదలికలు మూడు స్వతంత్ర పిజోసెరామిక్ రాడ్ల ద్వారా ఆర్తోగోనల్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.
ఒక గొట్టపు స్కానర్‌లో, గొట్టం యొక్క కదలికలను నియంత్రించే ఎలక్ట్రోడ్‌లకు తగిన వోల్టేజ్‌లను వర్తింపజేసినప్పుడు, ఒక ఖాళీ పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్యూబ్ XZ మరియు ZY విమానాలలో వంగి ఉంటుంది మరియు Z అక్షం వెంట విస్తరిస్తుంది లేదా కుదించబడుతుంది. XY విమానంలో కదలికను నియంత్రించడానికి ఎలక్ట్రోడ్లు ట్యూబ్ యొక్క బయటి ఉపరితలంపై ఉన్నాయి; Z లో కదలికను నియంత్రించడానికి, X మరియు Y ఎలక్ట్రోడ్‌లకు సమాన వోల్టేజీలు వర్తించబడతాయి.
అభిప్రాయ సర్క్యూట్ – SPM మూలకాల సమితి, దీని సహాయంతో, స్కానింగ్ సమయంలో, నమూనా యొక్క ఉపరితలం నుండి ఒక స్థిర దూరం వద్ద ప్రోబ్ నిర్వహించబడుతుంది (Fig. 7 -5). స్కానింగ్ ప్రక్రియలో, ప్రోబ్ వివిధ స్థలాకృతితో నమూనా ఉపరితల ప్రాంతాలలో ఉంటుంది, ఈ సందర్భంలో ప్రోబ్-నమూనా దూరం Z మారుతుంది మరియు చిట్కా-నమూనా పరస్పర చర్య యొక్క పరిమాణం తదనుగుణంగా మారుతుంది.
అన్నం. 7 5. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్
ప్రోబ్ ఉపరితలాన్ని సమీపిస్తున్నప్పుడు, ప్రోబ్-నమూనా పరస్పర శక్తులు పెరుగుతాయి మరియు రికార్డింగ్ పరికరం నుండి సిగ్నల్ కూడా పెరుగుతుంది. వి(t), ఏది వోల్టేజ్ యూనిట్లలో వ్యక్తీకరించబడింది. కంపారిటర్ సిగ్నల్‌ను పోల్చాడు వి(t) రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌తో వి మద్దతునిస్తోందిమరియు దిద్దుబాటు సంకేతాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది వి కరస్పాండెంట్. దిద్దుబాటు సిగ్నల్ వి కరస్పాండెంట్స్కానర్‌కు అందించబడుతుంది మరియు నమూనా నుండి ప్రోబ్ ఉపసంహరించబడుతుంది. రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ అనేది నమూనా నుండి ప్రోబ్ నిర్దిష్ట దూరంలో ఉన్నప్పుడు రికార్డింగ్ పరికరం నుండి సిగ్నల్‌కు సంబంధించిన వోల్టేజ్. స్కానింగ్ సమయంలో ఈ పేర్కొన్న ప్రోబ్-నమూనా దూరాన్ని నిర్వహించడం ద్వారా, ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ పేర్కొన్న ప్రోబ్-నమూనా పరస్పర చర్య శక్తిని నిర్వహిస్తుంది.
అన్నం. 7 6. ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ ద్వారా చిట్కా-నమూనా పరస్పర చర్య యొక్క స్థిరమైన శక్తిని నిర్వహించే ప్రక్రియలో ప్రోబ్ యొక్క సాపేక్ష కదలిక యొక్క పథం
అంజీర్లో. 7 -6 స్థిరమైన ప్రోబ్-నమూనా పరస్పర చర్యను కొనసాగిస్తూ నమూనాకు సంబంధించి ప్రోబ్ యొక్క పథాన్ని చూపుతుంది. ప్రోబ్ పిట్ పైన ఉన్నట్లయితే, స్కానర్‌కు వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది, దీని వలన స్కానర్ విస్తరించి, ప్రోబ్‌ను తగ్గిస్తుంది.
ప్రోబ్-నమూనా దూరం (ప్రోబ్-నమూనా పరస్పర చర్య)లో మార్పుకు ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్ ప్రతిస్పందన వేగం ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్ యొక్క స్థిరాంకం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. కె. విలువలు కెనిర్దిష్ట SPM రూపకల్పన లక్షణాలు (స్కానర్, ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క డిజైన్ మరియు లక్షణాలు), SPM యొక్క ఆపరేటింగ్ మోడ్ (స్కానింగ్ ప్రాంతం యొక్క పరిమాణం, స్కానింగ్ వేగం మొదలైనవి), అలాగే అధ్యయనంలో ఉన్న ఉపరితల లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. (ఉపశమన లక్షణాల స్థాయి, పదార్థం యొక్క కాఠిన్యం మొదలైనవి).
SPM రకాలు
స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్
STM లో, రికార్డింగ్ పరికరం (Fig. 7 -7) మెటల్ ప్రోబ్ మధ్య ప్రవహించే టన్నెలింగ్ కరెంట్‌ను కొలుస్తుంది, ఇది నమూనా యొక్క ఉపరితలంపై సంభావ్యత మరియు దాని ఉపరితలం యొక్క స్థలాకృతిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రోబ్ ఒక పదునైన పదునైన సూది, చిట్కా యొక్క వక్రత యొక్క వ్యాసార్థం అనేక నానోమీటర్లకు చేరుకుంటుంది. అధిక కాఠిన్యం మరియు రసాయన నిరోధకత కలిగిన లోహాలు సాధారణంగా ప్రోబ్ పదార్థాలుగా ఉపయోగించబడతాయి: టంగ్స్టన్ లేదా ప్లాటినం.
అన్నం. 7 7. టన్నెల్ ప్రోబ్ సెన్సార్ యొక్క పథకం
వాహక ప్రోబ్ మరియు వాహక నమూనా మధ్య వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది. ప్రోబ్ యొక్క కొన నమూనా నుండి సుమారు 10A దూరంలో ఉన్నప్పుడు, నమూనా నుండి ఎలక్ట్రాన్లు వోల్టేజ్ యొక్క సంకేతం (Fig. 7 - 8) ఆధారంగా ప్రోబ్ లేదా వైస్ వెర్సాలోకి గ్యాప్ ద్వారా సొరంగం చేయడం ప్రారంభిస్తాయి.
అన్నం. 7 8. నమూనాతో ప్రోబ్ చిట్కా యొక్క పరస్పర చర్య యొక్క స్కీమాటిక్ ప్రాతినిధ్యం
ఫలితంగా టన్నెల్ కరెంట్ రికార్డింగ్ పరికరం ద్వారా కొలుస్తారు. దాని పరిమాణం I టిసొరంగం పరిచయానికి వర్తించే వోల్టేజ్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది విమరియు సూది నుండి నమూనాకు దూరంపై విపరీతంగా ఆధారపడి ఉంటుంది డి.
అందువలన, ప్రోబ్ యొక్క కొన నుండి నమూనా వరకు దూరం లో చిన్న మార్పులు డిటన్నెల్ కరెంట్‌లో విపరీతంగా పెద్ద మార్పులకు అనుగుణంగా ఉంటాయి I టి(వోల్టేజీని ఊహిస్తూ విస్థిరంగా నిర్వహించబడుతుంది). దీని కారణంగా, టన్నెల్ ప్రోబ్ సెన్సార్ యొక్క సున్నితత్వం 0.1 nm కంటే తక్కువ ఎత్తు మార్పులను గుర్తించడానికి సరిపోతుంది మరియు అందువల్ల, ఘన ఉపరితలంపై అణువుల చిత్రాన్ని పొందుతుంది.
అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్
అటామిక్ ఫోర్స్ ఇంటరాక్షన్ యొక్క అత్యంత సాధారణ ప్రోబ్ సెన్సార్ స్ప్రింగ్ కాంటిలివర్ (ఇంగ్లీష్ కాంటిలివర్ - కన్సోల్ నుండి) దాని చివర ఉన్న ప్రోబ్. నమూనా మరియు ప్రోబ్ (మూర్తి 7 -9) మధ్య శక్తి పరస్పర చర్య ఫలితంగా ఏర్పడే కాంటిలివర్ బెండింగ్ మొత్తాన్ని ఆప్టికల్ రికార్డింగ్ సర్క్యూట్ ఉపయోగించి కొలుస్తారు.
ఫోర్స్ సెన్సార్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం ప్రోబ్ అణువులు మరియు నమూనా పరమాణువుల మధ్య పనిచేసే పరమాణు శక్తుల ఉపయోగంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రోబ్-నమూనా శక్తి మారినప్పుడు, కాంటిలివర్ బెండింగ్ మొత్తం మారుతుంది మరియు ఈ మార్పు ఆప్టికల్ రికార్డింగ్ సిస్టమ్ ద్వారా కొలవబడుతుంది. అందువల్ల, అటామిక్ ఫోర్స్ సెన్సార్ అనేది అధిక సున్నితత్వంతో పదునైన అంచుగల ప్రోబ్, ఇది వ్యక్తిగత పరమాణువుల మధ్య పరస్పర శక్తులను రికార్డ్ చేయడం సాధ్యపడుతుంది.
చిన్న వంపుల కోసం, ప్రోబ్-నమూనా శక్తి మధ్య సంబంధం ఎఫ్మరియు కాంటిలివర్ చిట్కా యొక్క విక్షేపం xహుక్ యొక్క చట్టం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:
ఎక్కడ కె - కాంటిలివర్ యొక్క ఫోర్స్ స్థిరాంకం (దృఢత్వం స్థిరాంకం).
ఉదాహరణకు, స్థిరమైన కాంటిలివర్ ఉపయోగించబడితే కె 1 n/m క్రమం, ఆపై 0.1 నానోన్యూటన్ క్రమం యొక్క చిట్కా-నమూనా పరస్పర శక్తి చర్యలో, కాంటిలివర్ విక్షేపం యొక్క పరిమాణం సుమారు 0.1 nm ఉంటుంది.
అటువంటి చిన్న కదలికలను కొలిచేందుకు, సెమీకండక్టర్ లేజర్ మరియు నాలుగు-విభాగాల ఫోటోడియోడ్తో కూడిన ఆప్టికల్ డిస్ప్లేస్మెంట్ సెన్సార్ (మూర్తి 7-9) సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది. కాంటిలివర్ వంగినప్పుడు, దాని నుండి ప్రతిబింబించే లేజర్ పుంజం ఫోటోడెటెక్టర్ మధ్యలో కదులుతుంది. అందువల్ల, ఫోటోడెటెక్టర్ యొక్క ఎగువ (T) మరియు దిగువ (B) భాగాల ప్రకాశంలో సాపేక్ష మార్పు ద్వారా కాంటిలివర్ యొక్క వంపుని నిర్ణయించవచ్చు.
మూర్తి 7 9. పవర్ సెన్సార్ రేఖాచిత్రం
ప్రోబ్-నమూనా దూరంపై ప్రోబ్-నమూనా పరస్పర శక్తుల ఆధారపడటం
ప్రోబ్ నమూనాను చేరుకున్నప్పుడు, ఆకర్షణీయమైన శక్తుల (వాన్ డెర్ వాల్స్ దళాలు) ఉనికి కారణంగా ఇది మొదట ఉపరితలం వైపుకు ఆకర్షించబడుతుంది. ప్రోబ్ నమూనాను మరింత సమీపిస్తున్నప్పుడు, ప్రోబ్ చివరిలో ఉన్న అణువుల ఎలక్ట్రాన్ షెల్లు మరియు నమూనా యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న అణువులు అతివ్యాప్తి చెందడం ప్రారంభిస్తాయి, ఇది వికర్షక శక్తి రూపానికి దారితీస్తుంది. దూరం మరింత తగ్గినప్పుడు, వికర్షక శక్తి ప్రబలంగా మారుతుంది.
సాధారణంగా, ఇంటర్‌టామిక్ ఇంటరాక్షన్ యొక్క బలం యొక్క ఆధారపడటం ఎఫ్అణువుల మధ్య దూరంపై ఆర్రూపం ఉంది:
.
స్థిరాంకాలు aమరియు బిమరియు ఘాతాంకాలు mమరియు nఅణువుల రకం మరియు రసాయన బంధాల రకాన్ని బట్టి ఉంటుంది. వాన్ డెర్ వాల్స్ దళాల కోసం m=7 మరియు n=3. గుణాత్మకంగా, ఆధారపడటం F(R) అంజీర్లో చూపబడింది. 7 -10.
అన్నం. 7 10. దూరంపై పరమాణువుల మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తిపై ఆధారపడటం
SPM డేటా ఫార్మాట్, SPM డేటా యొక్క విజువలైజేషన్
ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌తో పరీక్ష సమయంలో పొందిన ఉపరితల స్వరూపంపై డేటా ఉపరితల వైశాల్యం యొక్క విస్తారిత చిత్రం రూపంలో ప్రదర్శించబడుతుంది. SPM ఉపయోగించి పొందిన సమాచారం పూర్ణాంకాల A ij యొక్క ద్విమితీయ శ్రేణి రూపంలో వ్రాయబడుతుంది. ప్రతి విలువ ij స్కానింగ్ ఫీల్డ్‌లోని నిర్దిష్ట ఉపరితల బిందువుకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ సంఖ్యల శ్రేణి యొక్క గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యాన్ని SPM స్కాన్ చేసిన చిత్రం అంటారు.
స్కాన్ చేయబడిన చిత్రాలు రెండు-డైమెన్షనల్ (2D) లేదా త్రీ-డైమెన్షనల్ (3D) కావచ్చు. 2D విజువలైజేషన్‌తో, ప్రతి ఉపరితల పాయింట్ Z= f(x,y) ఉపరితల పాయింట్ యొక్క ఎత్తుకు అనుగుణంగా ఒక నిర్దిష్ట రంగు టోన్ కేటాయించబడుతుంది (Fig. 7 -11 a). 3D విజువలైజేషన్‌తో, ఉపరితల చిత్రం Z= f(x,y) లెక్కించబడిన పిక్సెల్‌లు లేదా రిలీఫ్ లైన్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట మార్గాన్ని ఉపయోగించి ఆక్సోనోమెట్రిక్ కోణంలో నిర్మించబడింది. 3D చిత్రాలను వర్ణీకరించడానికి అత్యంత ప్రభావవంతమైన మార్గం ఉపరితలంపై ఉన్న ప్రదేశంలో ఏదో ఒక పాయింట్ వద్ద ఉన్న పాయింట్ సోర్స్‌తో ఉపరితల ప్రకాశం యొక్క పరిస్థితులను అనుకరించడం (Fig. 7 -11 b). అదే సమయంలో, ఉపశమనం యొక్క వ్యక్తిగత చిన్న లక్షణాలను నొక్కి చెప్పడం సాధ్యపడుతుంది.
|
|
అన్నం. 7 11. మానవ రక్త లింఫోసైట్లు:
ఎ) 2డి ఇమేజ్, బి) సైడ్ లైటింగ్‌తో కూడిన 3డి ఇమేజ్
SPM పరీక్ష కోసం నమూనాల తయారీ
బాక్టీరియల్ కణాల స్వరూపం మరియు నిర్మాణం
బాక్టీరియా ఒకే-కణ సూక్ష్మజీవులు, ఇవి విభిన్న ఆకారం మరియు సంక్లిష్ట నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇది వాటి క్రియాత్మక కార్యకలాపాల వైవిధ్యాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. బాక్టీరియా నాలుగు ప్రధాన ఆకృతుల ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది: గోళాకార (గోళాకార), స్థూపాకార (రాడ్-ఆకారంలో), మెలికలు తిరిగిన మరియు తంతువు [Ref. 7 -2].
కోకి (గోళాకార బ్యాక్టీరియా) - విభజన యొక్క విమానం మరియు వ్యక్తిగత వ్యక్తుల స్థానాన్ని బట్టి, అవి మైక్రోకోకి (ప్రత్యేక కోకి), డిప్లోకోకి (జత కోకి), స్ట్రెప్టోకోకి (కోకి యొక్క గొలుసులు), స్టెఫిలోకాకి (ద్రాక్ష ఆకారంలో), టెట్రాకోకి ( నాలుగు కోకిల నిర్మాణాలు ) మరియు సార్సినా (8 లేదా 16 కోకి ప్యాకెట్లు).
రాడ్ ఆకారంలో - బాక్టీరియా ఒకే కణాలు, డిప్లో- లేదా స్ట్రెప్టోబాక్టీరియా రూపంలో ఉంటాయి.
వక్రీకృత - vibrios, spirilla మరియు spirochetes. వైబ్రియోస్ కొద్దిగా వంగిన రాడ్ల రూపాన్ని కలిగి ఉంటాయి, స్పిరిల్లా అనేక స్పైరల్ కర్ల్స్‌తో మెలికలు తిరిగిన ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
బ్యాక్టీరియా పరిమాణాలు 0.1 నుండి 10 మైక్రాన్ల వరకు ఉంటాయి. బ్యాక్టీరియా కణం యొక్క కూర్పులో క్యాప్సూల్, సెల్ వాల్, సైటోప్లాస్మిక్ మెమ్బ్రేన్ మరియు సైటోప్లాజం ఉంటాయి. సైటోప్లాజంలో న్యూక్లియోటైడ్, రైబోజోములు మరియు చేరికలు ఉంటాయి. కొన్ని బ్యాక్టీరియాలు ఫ్లాగెల్లా మరియు విల్లీలతో అమర్చబడి ఉంటాయి. అనేక బ్యాక్టీరియా బీజాంశాలను ఏర్పరుస్తుంది. కణం యొక్క ప్రారంభ విలోమ పరిమాణాన్ని మించి, బీజాంశం దానికి కుదురు ఆకారాన్ని ఇస్తుంది.
ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌లో బ్యాక్టీరియా యొక్క పదనిర్మాణాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి, స్థానిక (ఇంట్రావిటల్) సన్నాహాలు లేదా అనిలిన్ డైతో తడిసిన స్థిరమైన స్మెర్స్ తయారు చేయబడతాయి. ఫ్లాగెల్లా, సెల్ గోడలు, న్యూక్లియోటైడ్‌లు మరియు వివిధ సైటోప్లాస్మిక్ చేరికలను గుర్తించడానికి ప్రత్యేక స్టెయినింగ్ పద్ధతులు ఉన్నాయి.
బాక్టీరియల్ కణాల స్వరూపం యొక్క SPM పరీక్ష తయారీ యొక్క మరక అవసరం లేదు. SPM అధిక స్థాయి రిజల్యూషన్‌తో బ్యాక్టీరియా ఆకారం మరియు పరిమాణాన్ని గుర్తించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఔషధం యొక్క జాగ్రత్తగా తయారీ మరియు వక్రత యొక్క చిన్న వ్యాసార్థంతో ప్రోబ్ యొక్క ఉపయోగంతో, ఫ్లాగెల్లాను గుర్తించడం సాధ్యపడుతుంది. అదే సమయంలో, బ్యాక్టీరియా కణ గోడ యొక్క గొప్ప దృఢత్వం కారణంగా, కొన్ని జంతు కణాలలో చేయవచ్చు, కణాంతర నిర్మాణాలను "ప్రోబ్" చేయడం అసాధ్యం.
పదనిర్మాణ శాస్త్రం యొక్క SPM అధ్యయనం కోసం సన్నాహాల తయారీ
SPM తో పని చేసే మొదటి అనుభవం కోసం, సంక్లిష్ట తయారీ అవసరం లేని జీవసంబంధమైన తయారీని ఎంచుకోవాలని సిఫార్సు చేయబడింది. సౌర్‌క్రాట్ ఉప్పునీరు లేదా పులియబెట్టిన పాల ఉత్పత్తుల నుండి సులభంగా యాక్సెస్ చేయగల మరియు నాన్-పాథోజెనిక్ లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది.
గాలిలో SPM పరిశోధన కోసం, ఉపరితలం యొక్క ఉపరితలంపై అధ్యయనంలో ఉన్న వస్తువును గట్టిగా పరిష్కరించడం అవసరం, ఉదాహరణకు, కవర్ గాజుపై. అదనంగా, సస్పెన్షన్‌లోని బ్యాక్టీరియా సాంద్రత ఉపరితలంపై జమ చేసినప్పుడు కణాలు కలిసి ఉండకుండా ఉండాలి మరియు వాటి మధ్య దూరం చాలా పెద్దదిగా ఉండకూడదు, తద్వారా స్కానింగ్ సమయంలో అనేక వస్తువులను ఒకే ఫ్రేమ్‌లో తీసుకోవడం సాధ్యమవుతుంది. . నమూనా తయారీ విధానాన్ని సరిగ్గా ఎంచుకున్నట్లయితే ఈ షరతులు నెరవేరుతాయి. మీరు బ్యాక్టీరియాను కలిగి ఉన్న ద్రావణం యొక్క చుక్కను ఉపరితలంపై వర్తింపజేస్తే, వాటి క్రమంగా నిక్షేపణ మరియు సంశ్లేషణ జరుగుతుంది. ప్రధాన పారామితులు ద్రావణంలో కణాల ఏకాగ్రత మరియు అవక్షేపణ సమయాన్ని పరిగణించాలి. సస్పెన్షన్‌లోని బ్యాక్టీరియా ఏకాగ్రత ఆప్టికల్ టర్బిడిటీ ప్రమాణాన్ని ఉపయోగించి నిర్ణయించబడుతుంది.
మా విషయంలో, ఒక పరామితి మాత్రమే పాత్ర పోషిస్తుంది - పొదిగే సమయం. గ్లాస్‌పై డ్రాప్ ఎక్కువసేపు మిగిలి ఉంటే, బ్యాక్టీరియా కణాల సాంద్రత ఎక్కువ. అదే సమయంలో, ఒక చుక్క ద్రవ ఎండిపోవడం ప్రారంభిస్తే, ద్రావణం యొక్క అవక్షేపణ భాగాల ద్వారా తయారీ చాలా ఎక్కువగా కలుషితమవుతుంది. బాక్టీరియల్ కణాలు (ఉప్పునీరు) కలిగి ఉన్న ద్రావణం యొక్క డ్రాప్ ఒక కవర్ గాజుకు వర్తించబడుతుంది మరియు 5-60 నిమిషాలు (పరిష్కారం యొక్క కూర్పుపై ఆధారపడి) వదిలివేయబడుతుంది. అప్పుడు, డ్రాప్ ఎండిపోయే వరకు వేచి ఉండకుండా, స్వేదనజలంతో పూర్తిగా కడిగివేయండి (తయారీని అనేక సార్లు పట్టకార్లతో గాజులో ముంచడం). ఎండబెట్టిన తర్వాత, SPM ఉపయోగించి కొలత కోసం తయారీ సిద్ధంగా ఉంటుంది.
ఒక ఉదాహరణగా, మేము సౌర్‌క్రాట్ ఉప్పునీరు నుండి లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా యొక్క సన్నాహాలను సిద్ధం చేసాము. కవర్ గ్లాస్‌పై ఒక చుక్క ఉప్పునీరు పట్టుకునే సమయం 5 నిమిషాలు, 20 నిమిషాలు మరియు 1 గంటగా ఎంపిక చేయబడింది (డ్రాప్ అప్పటికే ఎండిపోవడం ప్రారంభమైంది). SPM ఫ్రేమ్‌లు అంజీర్లో చూపబడ్డాయి. 7 -12, Fig. 7 -13,
అన్నం. 7 -14.
బొమ్మల నుండి ఈ పరిష్కారం కోసం సరైన పొదిగే సమయం 510 నిమిషాలు అని స్పష్టమవుతుంది. డ్రాప్‌ను సబ్‌స్ట్రేట్ ఉపరితలంపై ఉంచే సమయాన్ని పెంచడం బ్యాక్టీరియా కణాల సంశ్లేషణకు దారితీస్తుంది. ద్రావణం యొక్క చుక్క ఎండిపోవడం ప్రారంభించినప్పుడు, ద్రావణం యొక్క భాగాలు గాజుపై జమ చేయబడతాయి మరియు కడిగివేయబడవు.
అన్నం. 7 12. కవర్ గ్లాస్‌పై లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా చిత్రాలు,
SPM ఉపయోగించి పొందబడింది.
అన్నం. 7 13. కవర్ గ్లాస్‌పై లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా చిత్రాలు,
SPM ఉపయోగించి పొందబడింది. పరిష్కారం పొదిగే సమయం 20 నిమిషాలు
అన్నం. 7 14. కవర్ గ్లాస్‌పై లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా చిత్రాలు,
SPM ఉపయోగించి పొందబడింది. పరిష్కారం పొదిగే సమయం 1 గంట
ఎంచుకున్న సన్నాహాలలో ఒకదానిని (Fig. 7-12) ఉపయోగించి, లాక్టిక్ యాసిడ్ బాక్టీరియా ఏమిటో మరియు ఈ సందర్భంలో వాటికి ఏ రూపం విలక్షణమైనదిగా పరిగణించడానికి మేము ప్రయత్నించాము. (చిత్రం 7 -15)
అన్నం. 7 15. కవర్ గ్లాస్‌పై లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా యొక్క AFM చిత్రం.
పరిష్కారం పొదిగే సమయం 5 నిమిషాలు
అన్నం. 7 16. కవర్ గ్లాస్‌పై లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా గొలుసు యొక్క AFM చిత్రం.
పరిష్కారం పొదిగే సమయం 5 నిమిషాలు
ఉప్పునీరు బ్యాక్టీరియా రాడ్ ఆకారంలో మరియు గొలుసులో అమర్చబడి ఉండటం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.
అన్నం. 7 17. ఎడ్యుకేషనల్ SPM నానో ఎడ్యుకేటర్ కోసం కంట్రోల్ ప్రోగ్రామ్ విండో.
ఉపకరణపట్టీ
విద్యా SPM ప్రోగ్రామ్ నానోఎడ్యుకేటర్ యొక్క సాధనాలను ఉపయోగించి, మేము బ్యాక్టీరియా కణాల పరిమాణాలను నిర్ణయించాము. అవి సుమారుగా 0.5 × 1.6 µm వరకు ఉన్నాయి
0.8 × 3.5 µm వరకు.
పొందిన ఫలితాలు Bergey యొక్క బాక్టీరియా డిటర్మినెంట్‌లో ఇవ్వబడిన డేటాతో పోల్చబడ్డాయి [Lit. 7 -3].
లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియాను లాక్టోబాసిల్లి (లాక్టోబాసిల్లస్)గా వర్గీకరించారు. కణాలు సాధారణంగా సాధారణ ఆకారంలో ఉండే రాడ్ల రూపాన్ని కలిగి ఉంటాయి. రాడ్లు పొడవుగా ఉంటాయి, కొన్నిసార్లు దాదాపు కోకోయిడ్, సాధారణంగా చిన్న గొలుసులలో ఉంటాయి. కొలతలు 0.5 - 1.2 X 1.0 - 10 మైక్రాన్లు. వారు వివాదాన్ని ఏర్పరచరు; అరుదైన సందర్భాల్లో, పెరిట్రిచియల్ ఫ్లాగెల్లా కారణంగా అవి కదలకుండా ఉంటాయి. పర్యావరణంలో విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడుతుంది, ముఖ్యంగా జంతు మరియు మొక్కల మూలం యొక్క ఆహార ఉత్పత్తులలో సాధారణం. లాక్టిక్ యాసిడ్ బ్యాక్టీరియా జీర్ణవ్యవస్థ యొక్క సాధారణ మైక్రోఫ్లోరాలో భాగం. సౌర్క్క్రాట్, విటమిన్లు కలిగి ఉండటంతో పాటు, పేగు మైక్రోఫ్లోరాను మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగపడుతుందని అందరికీ తెలుసు.
స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ రూపకల్పన నానో ఎడ్యుకేటర్
అంజీర్లో. 7 -18 కొలిచే తల రూపాన్ని చూపుతుంది SPM నానో ఎడ్యుకేటర్మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో ఉపయోగించే పరికరం యొక్క ప్రధాన అంశాలు సూచించబడ్డాయి.
అన్నం. 7 18. నానోఎడ్యుకేటర్ SPM కొలిచే తల యొక్క స్వరూపం
1- బేస్, 2- నమూనా హోల్డర్, 3- ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్, 4- సెన్సార్ ఫిక్సింగ్ స్క్రూ,
మాన్యువల్ ఇన్‌పుట్ కోసం 5-స్క్రూ, హారిజాంటల్ ప్లేన్‌లో నమూనాతో స్కానర్‌ను తరలించడానికి 6-స్క్రూ, వీడియో కెమెరాతో 7-ప్రొటెక్టివ్ కవర్
అంజీర్లో. 7 -19 కొలిచే తల రూపకల్పనను చూపుతుంది. బేస్ 1లో నమూనా హోల్డర్ 7తో స్కానర్ 8 మరియు స్టెప్పర్ మోటారు ఆధారంగా ప్రోబ్ 2కి నమూనాను సరఫరా చేయడానికి ఒక మెకానిజం ఉంది. విద్యలో SPM నానో ఎడ్యుకేటర్నమూనా స్కానర్‌కు జోడించబడింది మరియు నమూనా స్థిరమైన ప్రోబ్‌కు సంబంధించి స్కాన్ చేయబడుతుంది. ఫోర్స్ ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్ 4పై అమర్చబడిన ప్రోబ్ 6, మాన్యువల్ సప్లై స్క్రూ 3ని ఉపయోగించి నమూనాకు కూడా తీసుకురావచ్చు. నమూనాపై అధ్యయన స్థానం యొక్క ప్రాథమిక ఎంపిక స్క్రూ 9ని ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది.
అన్నం. 7 19. SPM నానోఎడ్యుకేటర్ రూపకల్పన: 1 – బేస్, 2 – సరఫరా విధానం,
3 – మాన్యువల్ సప్లై స్క్రూ, 4 – ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్, 5 – సెన్సార్ ఫిక్సింగ్ స్క్రూ, 6 – ప్రోబ్,
7 - నమూనా హోల్డర్, 8 - స్కానర్, 9, 10 - నమూనాతో స్కానర్‌ను తరలించడానికి స్క్రూలు
శిక్షణ SPM నానో ఎడ్యుకేటర్ఒక కొలిచే తల, ఒక SPM కంట్రోలర్ మరియు కేబుల్స్ ద్వారా కనెక్ట్ చేయబడిన ఒక కంట్రోల్ కంప్యూటర్ ఉంటాయి. మైక్రోస్కోప్‌లో వీడియో కెమెరా అమర్చబడి ఉంటుంది. ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్ నుండి సిగ్నల్, ప్రీయాంప్లిఫైయర్‌లో మార్పిడి తర్వాత, SPM కంట్రోలర్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. పని నిర్వహణ SPM నానో ఎడ్యుకేటర్ SPM కంట్రోలర్ ద్వారా కంప్యూటర్ నుండి నిర్వహించబడుతుంది.
ఫోర్స్ ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్ మరియు ప్రోబ్
పరికరంలో నానో ఎడ్యుకేటర్సెన్సార్ పొడవుతో పైజోసెరామిక్ ట్యూబ్ రూపంలో తయారు చేయబడింది ఎల్=7 మిమీ, వ్యాసం డి=1.2 mm మరియు గోడ మందం h=0.25 mm, ఒక చివర కఠినంగా పరిష్కరించబడింది. ట్యూబ్ లోపలి ఉపరితలంపై వాహక ఎలక్ట్రోడ్ వర్తించబడుతుంది. ట్యూబ్ యొక్క బయటి ఉపరితలంపై రెండు విద్యుత్ ఇన్సులేట్ సెమీ-స్థూపాకార ఎలక్ట్రోడ్లు వర్తించబడతాయి. యొక్క వ్యాసం కలిగిన టంగ్స్టన్ వైర్
100 µm (Fig. 7 -20).
అన్నం. 7 20. నానోఎడ్యుకేటర్ పరికరం యొక్క సార్వత్రిక సెన్సార్ రూపకల్పన
ప్రోబ్‌గా ఉపయోగించే వైర్ యొక్క ఉచిత ముగింపు ఎలెక్ట్రోకెమికల్‌గా పదును పెట్టబడింది, వక్రత యొక్క వ్యాసార్థం 0.2 0.05 µm. ప్రోబ్ ట్యూబ్ యొక్క అంతర్గత ఎలక్ట్రోడ్తో విద్యుత్ సంబంధాన్ని కలిగి ఉంది, పరికరం యొక్క గ్రౌన్దేడ్ బాడీకి కనెక్ట్ చేయబడింది.
పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్యూబ్‌పై రెండు బాహ్య ఎలక్ట్రోడ్లు ఉండటం వల్ల పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్యూబ్‌లోని ఒక భాగాన్ని (ఎగువ, Fig. 7 -21 ప్రకారం) ఫోర్స్ ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్‌గా (మెకానికల్ వైబ్రేషన్ సెన్సార్) ఉపయోగించబడుతుంది మరియు మరొక భాగాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. పియెజో వైబ్రేటర్‌గా. ఫోర్స్ సెన్సార్ యొక్క ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీకి సమానమైన ఫ్రీక్వెన్సీతో పైజోవిబ్రేటర్‌కు ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ వోల్టేజ్ సరఫరా చేయబడుతుంది. పెద్ద ప్రోబ్-నమూనా దూరం వద్ద డోలనాల వ్యాప్తి గరిష్టంగా ఉంటుంది. అంజీర్ నుండి చూడవచ్చు. 7 -22, డోలనాల ప్రక్రియలో, ప్రోబ్ దాని సమతౌల్య స్థానం నుండి దాని బలవంతపు యాంత్రిక డోలనాల వ్యాప్తికి సమానమైన A o ద్వారా వైదొలగుతుంది (ఇది మైక్రోమీటర్ యొక్క భిన్నాలు), రెండవ భాగంలో ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ వోల్టేజ్ కనిపిస్తుంది. పియెజో ట్యూబ్ (డోలనం సెన్సార్), ప్రోబ్ యొక్క స్థానభ్రంశంకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఇది పరికరం ద్వారా కొలవబడుతుంది.
ప్రోబ్ నమూనా యొక్క ఉపరితలం వద్దకు చేరుకున్నప్పుడు, డోలనం సమయంలో ప్రోబ్ నమూనాను తాకడం ప్రారంభమవుతుంది. ఇది ఉపరితలం (Fig. 7 -22) నుండి దూరంగా కొలిచిన AFCతో పోలిస్తే ఎడమవైపు సెన్సార్ డోలనాల వ్యాప్తి-ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రతిస్పందన (AFC)లో మార్పుకు దారితీస్తుంది. పైజోట్యూబ్ యొక్క బలవంతపు డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరంగా మరియు స్వేచ్ఛా స్థితిలో డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీ oకి సమానంగా నిర్వహించబడుతుంది కాబట్టి, ప్రోబ్ ఉపరితలం వద్దకు చేరుకున్నప్పుడు, దాని డోలనాల వ్యాప్తి తగ్గుతుంది మరియు A కి సమానంగా మారుతుంది. ఈ డోలనం వ్యాప్తి నమోదు చేయబడుతుంది. పైజోట్యూబ్ యొక్క రెండవ భాగం నుండి.
అన్నం. 7 21. పైజోఎలెక్ట్రిక్ ట్యూబ్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం
ఫోర్స్ ఇంటరాక్షన్ సెన్సార్‌గా
అన్నం. 7 22. ఫోర్స్ సెన్సార్ యొక్క డోలనం ఫ్రీక్వెన్సీని మార్చడం
నమూనా ఉపరితలాన్ని చేరుకున్నప్పుడు
స్కానర్
పరికరంలో ఉపయోగించే సూక్ష్మ కదలికలను నిర్వహించే విధానం నానో ఎడ్యుకేటర్, చుట్టుకొలత చుట్టూ బిగించబడిన లోహపు పొరను ఉపయోగించడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దీని ఉపరితలంపై పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్లేట్ అతుక్కొని ఉంటుంది (Fig. 7 -23 a). నియంత్రణ వోల్టేజ్ ప్రభావంతో పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్లేట్ యొక్క కొలతలు మార్చడం పొర యొక్క వంపుకు దారి తీస్తుంది. అటువంటి పొరలను క్యూబ్ యొక్క మూడు లంబ భుజాలపై ఉంచడం ద్వారా మరియు వాటి కేంద్రాలను మెటల్ పుషర్‌లతో కనెక్ట్ చేయడం ద్వారా, మీరు 3-కోఆర్డినేట్ స్కానర్ (Fig. 7 -23 బి) పొందవచ్చు.
అన్నం. 7 23. నానోఎడ్యుకేటర్ పరికరం యొక్క స్కానర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ సూత్రం (ఎ) మరియు డిజైన్ (బి)
ప్రతి పైజోఎలెక్ట్రిక్ మూలకం 1, క్యూబ్ 2 యొక్క ముఖాలకు జోడించబడి, దానికి విద్యుత్ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, దానికి జోడించిన pusher 3ని మూడు పరస్పర లంబ దిశలలో ఒకదానిలో - X, Y లేదా Z. నుండి చూడవచ్చు. ఫిగర్, మూడు పషర్‌లు ఒక పాయింట్ 4 వద్ద అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి, కొంత ఉజ్జాయింపుతో, ఈ పాయింట్ X, Y, Z అనే మూడు కోఆర్డినేట్‌లతో పాటు కదులుతుందని మేము పరిగణించవచ్చు. నమూనా హోల్డర్ 6తో ఉన్న స్టాండ్ 5 అదే పాయింట్‌కి జోడించబడింది. అందువలన, నమూనా మూడు స్వతంత్ర వోల్టేజ్ మూలాల ప్రభావంతో మూడు కోఆర్డినేట్‌ల వెంట కదులుతుంది. పరికరాలలో నానో ఎడ్యుకేటర్నమూనా యొక్క గరిష్ట కదలిక సుమారు 5070 µm, ఇది గరిష్ట స్కానింగ్ ప్రాంతాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.
నమూనాకు ప్రోబ్ యొక్క స్వయంచాలక విధానం కోసం మెకానిజం (ఫీడ్‌బ్యాక్ క్యాప్చర్)
Z అక్షం వెంట స్కానర్ యొక్క కదలిక పరిధి సుమారు 10 μm, కాబట్టి స్కాన్ చేయడానికి ముందు ఈ దూరంలో ఉన్న నమూనాకు ప్రోబ్‌ను దగ్గరగా తీసుకురావడం అవసరం. ఈ ప్రయోజనం కోసం సరఫరా యంత్రాంగం రూపొందించబడింది, దీని రేఖాచిత్రం అంజీర్లో చూపబడింది. 7 -19. స్టెప్పర్ మోటారు 1, దానికి ఎలక్ట్రికల్ పల్స్‌ను వర్తింపజేసినప్పుడు, ఫీడ్ స్క్రూ 2ని తిప్పుతుంది మరియు ప్రోబ్ 4తో బార్ 3ని కదిలిస్తుంది, దానిని స్కానర్ 6లో అమర్చిన నమూనా 5 నుండి దగ్గరగా లేదా మరింత దూరంగా తీసుకువస్తుంది. ఒక దశ పరిమాణం దాదాపు 2 μm ఉంటుంది.
అన్నం. 7 24. నమూనా యొక్క ఉపరితలంపై ప్రోబ్‌ను తీసుకురావడానికి మెకానిజం యొక్క రేఖాచిత్రం
స్కానింగ్ ప్రక్రియలో అప్రోచ్ మెకానిజం యొక్క పిచ్ గణనీయంగా అవసరమైన ప్రోబ్-నమూనా దూరాన్ని మించిపోయింది కాబట్టి, ప్రోబ్ యొక్క వైకల్యాన్ని నివారించడానికి, స్టెప్పర్ మోటారు పనిచేస్తున్నప్పుడు మరియు స్కానర్ Z అక్షం వెంట కదులుతున్నప్పుడు దాని విధానం నిర్వహించబడుతుంది. కింది అల్గోరిథంకు:
1. ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ ఆఫ్ చేయబడింది మరియు స్కానర్ "ఉపసంహరించుకుంటుంది," అంటే, నమూనాను అత్యల్ప తీవ్ర స్థానానికి తగ్గిస్తుంది.
2. ప్రోబ్ అప్రోచ్ మెకానిజం ఒక అడుగు వేసి ఆపివేస్తుంది.
3. ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ ఆన్ అవుతుంది మరియు స్కానర్ నమూనాను సజావుగా ఎత్తివేస్తుంది, అదే సమయంలో చిట్కా-నమూనా పరస్పర చర్య యొక్క ఉనికిని విశ్లేషిస్తుంది.
4. పరస్పర చర్య లేనట్లయితే, ప్రక్రియ దశ 1 నుండి పునరావృతమవుతుంది.
స్కానర్ పైకి లాగుతున్నప్పుడు జీరో కాని సిగ్నల్ కనిపించినట్లయితే, ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ స్కానర్ పైకి కదలికను నిలిపివేస్తుంది మరియు ఇచ్చిన స్థాయిలో పరస్పర చర్య మొత్తాన్ని పరిష్కరిస్తుంది. పరికరంలో ప్రోబ్ సరఫరా ఆగిపోయే మరియు స్కానింగ్ ప్రక్రియ జరిగే శక్తి పరస్పర చర్య యొక్క పరిమాణం నానో ఎడ్యుకేటర్పరామితి ద్వారా వర్గీకరించబడింది వ్యాప్తి అణిచివేత (వ్యాప్తిఅణచివేత) :
A=A o. (1- యాంప్లిట్యూడ్ సప్రెషన్)
SPM చిత్రాన్ని పొందడం
ప్రోగ్రామ్‌కి కాల్ చేసిన తర్వాత నానో ఎడ్యుకేటర్ప్రధాన ప్రోగ్రామ్ విండో కంప్యూటర్ తెరపై కనిపిస్తుంది (Fig. 7 -20). మెను ఐటెమ్ నుండి పని ప్రారంభించాలి ఫైల్మరియు దానిని ఎంచుకోండి తెరవండిలేదా కొత్తదిలేదా టూల్‌బార్‌లోని సంబంధిత బటన్లు (, ).
జట్టు ఎంపిక ఫైల్ కొత్తదిఅంటే SPM కొలతలను నిర్వహించడం మరియు ఆదేశాన్ని ఎంచుకోవడం ఫైల్ తెరవండిమునుపు స్వీకరించిన డేటాను వీక్షించడానికి మరియు ప్రాసెస్ చేయడానికి మార్పు అని అర్థం. కొలతలతో సమాంతరంగా డేటాను వీక్షించడానికి మరియు ప్రాసెస్ చేయడానికి ప్రోగ్రామ్ మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.
అన్నం. 7 25. నానోఎడ్యుకేటర్ ప్రోగ్రామ్ యొక్క ప్రధాన విండో
ఆదేశాన్ని అమలు చేసిన తర్వాత ఫైల్ కొత్తదిస్క్రీన్‌పై డైలాగ్ బాక్స్ కనిపిస్తుంది, ఇది వర్కింగ్ ఫోల్డర్‌ను ఎంచుకోవడానికి లేదా సృష్టించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, దీనిలో ప్రస్తుత కొలత ఫలితాలు డిఫాల్ట్‌గా వ్రాయబడతాయి. కొలత ప్రక్రియలో, స్వీకరించిన మొత్తం డేటా అనే ఫైల్‌లలో వరుసగా రికార్డ్ చేయబడుతుంది ScanData+i.spm, ఎక్కడ సూచిక iప్రోగ్రామ్ ప్రారంభమైనప్పుడు సున్నాకి రీసెట్ చేయబడుతుంది మరియు ప్రతి కొత్త కొలతతో పెరుగుతుంది. ఫైళ్లు ScanData+i.spmపని ఫోల్డర్లో ఉంచబడింది, ఇది కొలతలు ప్రారంభించే ముందు ఇన్స్టాల్ చేయబడింది. కొలతలు తీసుకునేటప్పుడు వేరే పని చేసే ఫోల్డర్‌ని ఎంచుకోవడం సాధ్యపడుతుంది. దీన్ని చేయడానికి మీరు బటన్‌ను నొక్కాలి , ప్రధాన ప్రోగ్రామ్ విండో యొక్క టూల్‌బార్‌లో ఉంది మరియు మెను ఐటెమ్‌ను ఎంచుకోండి పని చేసే ఫోల్డర్‌ని మార్చండి.
ప్రస్తుత కొలత ఫలితాలను సేవ్ చేయడానికి, మీరు బటన్‌ను నొక్కాలి ఇలా సేవ్ చేయండికనిపించే డైలాగ్ బాక్స్‌లోని స్కాన్ విండోలో, ఫోల్డర్‌ను ఎంచుకుని, ఫైల్ పేరు మరియు ఫైల్‌ను పేర్కొనండి ScanData+i.spm, కొలతలు తీసుకుంటున్నప్పుడు ఇది తాత్కాలిక డేటా నిల్వ ఫైల్‌గా పనిచేస్తుంది, మీరు పేర్కొన్న ఫైల్ పేరుకు పేరు మార్చబడుతుంది. డిఫాల్ట్‌గా, కొలతలు ప్రారంభించే ముందు కేటాయించిన వర్కింగ్ ఫోల్డర్లో ఫైల్ సేవ్ చేయబడుతుంది. మీరు కొలత ఫలితాలను సేవ్ చేసే ఆపరేషన్ చేయకపోతే, తదుపరిసారి మీరు ప్రోగ్రామ్‌ను ప్రారంభించినప్పుడు, ఫలితాలు తాత్కాలిక ఫైల్‌లలో నమోదు చేయబడతాయి ScanData+i.spm, వరుసగా ఓవర్‌రైట్ చేయబడుతుంది (పని చేసే ఫోల్డర్‌ని మార్చకపోతే). వర్కింగ్ ఫోల్డర్లో కొలత ఫలితాల యొక్క తాత్కాలిక ఫైల్‌ల ఉనికి గురించి హెచ్చరిక మూసివేయడానికి ముందు మరియు ప్రోగ్రామ్‌ను ప్రారంభించిన తర్వాత జారీ చేయబడుతుంది. కొలతలను ప్రారంభించే ముందు పని చేసే ఫోల్డర్‌ను మార్చడం వలన మునుపటి ప్రయోగం యొక్క ఫలితాలు తొలగించబడకుండా మిమ్మల్ని రక్షించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ప్రామాణిక పేరు స్కాన్‌డేటాపని చేసే ఫోల్డర్ ఎంపిక విండోలో సెట్ చేయడం ద్వారా మార్చవచ్చు. మీరు బటన్‌ను నొక్కినప్పుడు పని చేసే ఫోల్డర్‌ను ఎంచుకోవడానికి విండోను పిలుస్తారు , ప్రధాన ప్రోగ్రామ్ విండో యొక్క టూల్‌బార్‌లో ఉంది. మీరు విండోలో కొలత ఫలితాలను కూడా సేవ్ చేయవచ్చు బ్రౌజర్‌ని స్కాన్ చేయండి, అవసరమైన ఫైల్‌లను ఒక్కొక్కటిగా ఎంచుకుని, ఎంచుకున్న ఫోల్డర్లో వాటిని సేవ్ చేయడం.
NanoEducator పరికరాన్ని ఉపయోగించి పొందిన ఫలితాలను ASCII ఫార్మాట్ మరియు Nova ఫార్మాట్ (NTMDT)కి ఎగుమతి చేయడం సాధ్యపడుతుంది, వీటిని NT MDT నోవా ప్రోగ్రామ్, ఇమేజ్ అనాలిసిస్ మరియు ఇతర ప్రోగ్రామ్‌ల ద్వారా దిగుమతి చేసుకోవచ్చు. స్కాన్‌ల చిత్రాలు, వాటి విభాగాల డేటా మరియు స్పెక్ట్రోస్కోపీ కొలత ఫలితాలు ASCII ఆకృతికి ఎగుమతి చేయబడతాయి. డేటాను ఎగుమతి చేయడానికి, బటన్‌ను క్లిక్ చేయండి ఎగుమతి చేయండిప్రధాన ప్రోగ్రామ్ విండో యొక్క టూల్‌బార్‌లో ఉంది లేదా ఎంచుకోండి ఎగుమతి చేయండిమెను ఐటెమ్‌లో ఫైల్ఈ విండో మరియు తగిన ఎగుమతి ఆకృతిని ఎంచుకోండి. ప్రాసెసింగ్ మరియు విశ్లేషణ కోసం డేటాను ముందుగా ప్రారంభించిన ఇమేజ్ అనాలిసిస్ ప్రోగ్రామ్‌కు వెంటనే పంపవచ్చు.
డైలాగ్ విండోను మూసివేసిన తర్వాత, ఇన్స్ట్రుమెంట్ కంట్రోల్ ప్యానెల్ తెరపై కనిపిస్తుంది.
(చిత్రం 7 -26).
అన్నం. 7 26. పరికర నియంత్రణ ప్యానెల్
ఇన్స్ట్రుమెంట్ కంట్రోల్ ప్యానెల్ యొక్క ఎడమ వైపున SPM కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఎంచుకోవడానికి బటన్లు ఉన్నాయి:
SSM- స్కానింగ్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోప్ (SFM)
STM- స్కానింగ్ టన్నెలింగ్ మైక్రోస్కోప్ (STM).
నానోఎడ్యుకేటర్ శిక్షణ SPMలో కొలతలను నిర్వహించడం కింది కార్యకలాపాలను కలిగి ఉంటుంది:
1. నమూనా సంస్థాపన
శ్రద్ధ! నమూనాను వ్యవస్థాపించే ముందు, ప్రోబ్ దెబ్బతినకుండా ఉండటానికి సెన్సార్ మరియు ప్రోబ్‌ను తీసివేయడం అవసరం.
నమూనాను జోడించడానికి రెండు మార్గాలు ఉన్నాయి:
అయస్కాంత దశలో (ఈ సందర్భంలో, నమూనా తప్పనిసరిగా అయస్కాంత ఉపరితలంతో జతచేయబడాలి);
ద్విపార్శ్వ అంటుకునే టేప్ మీద.
శ్రద్ధ! ద్విపార్శ్వ అంటుకునే టేప్‌లో నమూనాను ఇన్స్టాల్ చేయడానికి, మీరు స్టాండ్ నుండి హోల్డర్‌ను విప్పు (స్కానర్‌ను పాడుచేయకుండా), ఆపై అది కొద్దిగా ఆగిపోయే వరకు దాన్ని తిరిగి స్క్రూ చేయండి.
మాగ్నెటిక్ ఫాస్టెనింగ్ విషయంలో, నమూనా హోల్డర్‌ను విప్పుకోకుండా నమూనాను భర్తీ చేయవచ్చు.
2. ప్రోబ్ సెన్సార్ యొక్క సంస్థాపన
శ్రద్ధ! నమూనాను ఇన్స్టాల్ చేసిన తర్వాత ఎల్లప్పుడూ సెన్సార్‌ను ప్రోబ్‌తో ఇన్స్టాల్ చేయండి.
కావలసిన ప్రోబ్ సెన్సార్‌ను ఎంచుకున్న తర్వాత (బేస్ యొక్క మెటల్ అంచుల ద్వారా సెన్సార్‌ను పట్టుకోండి) (Fig. 7 -27 చూడండి), కొలిచే హెడ్ కవర్‌పై ప్రోబ్ సెన్సార్ 2 ఫిక్సింగ్ స్క్రూను విప్పు, సెన్సార్‌ను హోల్డర్ సాకెట్‌లోకి చొప్పించండి అది ఆగిపోయే వరకు, ఫిక్సింగ్ స్క్రూ కొద్దిగా ఆగే వరకు సవ్యదిశలో స్క్రూ చేయండి .
అన్నం. 7 27. ప్రోబ్ సెన్సార్ యొక్క సంస్థాపన
3. స్థాన ఎంపికను స్కాన్ చేయండి
నమూనాపై అధ్యయనం చేయడానికి ఒక ప్రాంతాన్ని ఎంచుకున్నప్పుడు, పరికరం దిగువన ఉన్న రెండు-కోఆర్డినేట్ దశ యొక్క కదిలే స్క్రూలను ఉపయోగించండి.
4. నమూనాకు ప్రోబ్ యొక్క ప్రాథమిక విధానం
ప్రతి కొలతకు ప్రాథమిక విధానం ఆపరేషన్ తప్పనిసరి కాదు; దానిని నిర్వహించాల్సిన అవసరం నమూనా మరియు ప్రోబ్ యొక్క కొన మధ్య దూరంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రోబ్ యొక్క కొన మరియు నమూనా యొక్క ఉపరితలం మధ్య దూరం 0.51 మిమీ కంటే ఎక్కువగా ఉంటే ప్రాథమిక విధానం ఆపరేషన్ చేయడం మంచిది. వాటి మధ్య చాలా దూరం నుండి నమూనాకు ప్రోబ్ యొక్క స్వయంచాలక విధానాన్ని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, విధానం ప్రక్రియ చాలా సమయం పడుతుంది.
ప్రోబ్‌ను తగ్గించడానికి మాన్యువల్ స్క్రూని ఉపయోగించండి, దానికి మరియు నమూనా ఉపరితలం మధ్య దూరాన్ని దృశ్యమానంగా తనిఖీ చేయండి.
5. ప్రతిధ్వని వక్రరేఖను ప్లాట్ చేయడం మరియు ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని సెట్ చేయడం
ఈ ఆపరేషన్ ప్రతి కొలత ప్రారంభంలో తప్పనిసరిగా నిర్వహించబడాలి మరియు అది నిర్వహించబడే వరకు, కొలతల తదుపరి దశలకు పరివర్తన నిరోధించబడుతుంది. అదనంగా, కొలత ప్రక్రియలో, కొన్నిసార్లు ఈ ఆపరేషన్ పునరావృతం అవసరమయ్యే పరిస్థితులు తలెత్తుతాయి (ఉదాహరణకు, పరిచయం కోల్పోయినప్పుడు).
ఇన్స్ట్రుమెంట్ కంట్రోల్ ప్యానెల్‌లోని బటన్‌ను నొక్కడం ద్వారా ప్రతిధ్వని శోధన విండోను పిలుస్తారు. ఈ ఆపరేషన్ జనరేటర్ ద్వారా సెట్ చేయబడిన బలవంతపు డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీ మారినప్పుడు ప్రోబ్ యొక్క డోలనాల వ్యాప్తిని కొలవడం ఉంటుంది. దీన్ని చేయడానికి మీరు బటన్‌ను నొక్కాలి రన్(చిత్రం 7 -28).
|
|
అన్నం. 7 28. ప్రతిధ్వని కోసం శోధించడానికి మరియు ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని సెట్ చేయడానికి విండో:
ఎ) - ఆటోమేటిక్ మోడ్, బి) - మాన్యువల్ మోడ్
మోడ్‌లో ఉంది దానంతట అదేప్రోబ్ డోలనాల గరిష్ట వ్యాప్తి గమనించిన ఫ్రీక్వెన్సీకి జనరేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ స్వయంచాలకంగా సెట్ చేయబడుతుంది. ఇచ్చిన ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో (Fig. 7 -28a) ప్రోబ్ యొక్క వైబ్రేషన్ల వ్యాప్తిలో మార్పును చూపించే గ్రాఫ్ ప్రతిధ్వని శిఖరం యొక్క ఆకారాన్ని గమనించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ప్రతిధ్వని శిఖరం తగినంతగా ఉచ్ఛరించబడకపోతే లేదా ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద వ్యాప్తి తక్కువగా ఉంటే ( 1V కంటే తక్కువ), అప్పుడు కొలత పారామితులను మార్చడం మరియు ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీని తిరిగి నిర్ణయించడం అవసరం.
దీని కోసం మోడ్ రూపొందించబడింది మాన్యువల్. మీరు విండోలో ఈ మోడ్‌ను ఎంచుకున్నప్పుడు ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ణయించడంఅదనపు ప్యానెల్ కనిపిస్తుంది
(Fig. 7 -28b), ఇది క్రింది పారామితులను సర్దుబాటు చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది:
ప్రోబ్ డ్రైవ్ వోల్టేజ్, జనరేటర్ ద్వారా సెట్ చేయబడింది. ఈ విలువను కనిష్టంగా (సున్నాకి దిగువకు) సెట్ చేయాలని సిఫార్సు చేయబడింది మరియు 50 mV కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు.
వ్యాప్తి లాభం ( వ్యాప్తి లాభం) ప్రోబ్ ఆసిలేషన్ యాంప్లిట్యూడ్ సరిపోకపోతే (<1 В) рекомендуется увеличить коэффициент వ్యాప్తి లాభం.
ప్రతిధ్వని శోధన ఆపరేషన్‌ను ప్రారంభించడానికి, మీరు తప్పనిసరిగా బటన్‌ను నొక్కాలి ప్రారంభించండి.
మోడ్ మాన్యువల్మౌస్ ఉపయోగించి గ్రాఫ్‌పై ఆకుపచ్చ కర్సర్‌ను తరలించడం ద్వారా ఎంచుకున్న ఫ్రీక్వెన్సీని మాన్యువల్‌గా మార్చడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, అలాగే ఎంచుకున్న ఫ్రీక్వెన్సీ చుట్టూ ఉన్న విలువల యొక్క ఇరుకైన పరిధిలో డోలనాల వ్యాప్తిలో మార్పు యొక్క స్వభావాన్ని స్పష్టం చేస్తుంది (దీని కోసం మీరు స్విచ్ సెట్ చేయాలి మానవీయ రీతిస్థానానికి సరిగ్గామరియు బటన్ నొక్కండి ప్రారంభించండి).
6. ఇంటరాక్షన్ క్యాప్చర్
పరస్పర చర్యను సంగ్రహించడానికి, చిట్కా మరియు నమూనా యొక్క నియంత్రిత విధానం ఆటోమేటెడ్ అప్రోచ్ మెకానిజం ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది. ఇన్స్ట్రుమెంట్ కంట్రోల్ ప్యానెల్‌లోని బటన్‌ను నొక్కడం ద్వారా ఈ ప్రక్రియ కోసం కంట్రోల్ విండోను పిలుస్తారు. SCMతో పని చేస్తున్నప్పుడు, శోధన ఆపరేషన్ మరియు ప్రతిధ్వని ఫ్రీక్వెన్సీని సెట్ చేసిన తర్వాత ఈ బటన్ అందుబాటులోకి వస్తుంది. కిటికీ SSM, సరఫరా(Fig. 7 -29) ప్రోబ్ విధానం కోసం నియంత్రణలను కలిగి ఉంటుంది, అలాగే ప్రక్రియ యొక్క పురోగతిని విశ్లేషించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతించే పారామితుల సూచనలను కలిగి ఉంటుంది.
అన్నం. 7 29. ప్రోబ్ అప్రోచ్ విండో
కిటికీలో సరఫరాకింది పరిమాణాలను గమనించడానికి వినియోగదారుకు అవకాశం ఉంది:
స్కానర్‌ని విస్తరించడం ద్వారా ( స్కానర్Z) సాధ్యమైన గరిష్టానికి సంబంధించి Z అక్షం వెంట, ఐక్యతగా తీసుకోబడుతుంది. స్కానర్ యొక్క సాపేక్ష పొడుగు మొత్తం స్కానర్ ప్రస్తుతం ఉన్న జోన్‌కు అనుగుణమైన రంగుతో ఎడమ సూచికను పూరించే స్థాయి ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది: ఆకుపచ్చ - వర్కింగ్ జోన్, నీలం - పని జోన్ వెలుపల, ఎరుపు - స్కానర్ నమూనా ఉపరితలానికి చాలా దగ్గరగా వచ్చింది, ఇది ప్రోబ్ వైకల్యానికి దారితీస్తుంది. తరువాతి సందర్భంలో, ప్రోగ్రామ్ ధ్వని హెచ్చరికను జారీ చేస్తుంది;
ప్రోబ్ డోలనం వ్యాప్తిశక్తి పరస్పర చర్య లేనప్పుడు దాని డోలనాల వ్యాప్తికి సంబంధించి, ఐక్యతగా తీసుకోబడుతుంది. ప్రోబ్ డోలనాల యొక్క సాపేక్ష వ్యాప్తి దాని బుర్గుండి పూరకం స్థాయి ద్వారా కుడి సూచికలో చూపబడుతుంది. సూచికపై క్షితిజ సమాంతర గుర్తు ప్రోబ్ డోలనం వ్యాప్తిస్కానర్ యొక్క స్థితిని విశ్లేషించి, స్వయంచాలకంగా పని చేసే స్థితికి తీసుకురాబడిన స్థాయిని సూచిస్తుంది;
దశల సంఖ్య ( శఅవును), ఇచ్చిన దిశలో ఆమోదించబడింది: అప్రోచ్ - విధానం, ఉపసంహరణ - తొలగింపు.
ప్రోబ్ తగ్గించే ప్రక్రియను ప్రారంభించడానికి ముందు, మీరు తప్పక:
విధానం పారామితులు సరిగ్గా సెట్ చేయబడిందో లేదో తనిఖీ చేయండి:
అభిప్రాయం లాభం OS గట్టిపడటంవిలువకు సెట్ చేయబడింది 3 ,
పరామితిని నిర్ధారించుకోండి అణచివేతవ్యాప్తి (బలం)సుమారు 0.2 పరిమాణం కలిగి ఉంటుంది (Fig. 7 -29 చూడండి). లేకపోతే, బటన్ నొక్కండి బలవంతంమరియు విండోలో ఇంటరాక్షన్ పారామితులను సెట్ చేస్తోంది(Fig. 7 -30)సెట్ విలువ అణచివేతవ్యాప్తిసమానం 0.2. మరింత సున్నితమైన ఇన్‌పుట్ కోసం, పరామితి విలువ అణచివేతవ్యాప్తిబహుశా తక్కువ .
పారామితుల విండోలో సెట్టింగ్‌లు సరిగ్గా ఉన్నాయో లేదో తనిఖీ చేయండి ఎంపికలు, పేజీ అప్రోచ్ పారామితులు.
పరస్పర చర్య ఉందా లేదా అనేది ఎడమ సూచిక ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది స్కానర్Z. స్కానర్ యొక్క పూర్తి పొడిగింపు (మొత్తం సూచిక స్కానర్Zనీలం రంగులో పెయింట్ చేయబడింది), అలాగే బుర్గుండిలో పూర్తిగా పెయింట్ చేయబడిన సూచిక ప్రోబ్ డోలనం వ్యాప్తి(మూర్తి 7 -29) పరస్పర చర్యను సూచించదు. ప్రతిధ్వని కోసం శోధించిన తర్వాత మరియు ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని సెట్ చేసిన తర్వాత, ప్రోబ్ యొక్క ఉచిత డోలనాల వ్యాప్తి ఐక్యతగా తీసుకోబడుతుంది.
స్కానర్‌ను చేరుకునే ముందు లేదా సమయంలో పూర్తిగా పొడిగించకపోతే లేదా ప్రోగ్రామ్ సందేశాన్ని ప్రదర్శిస్తే: 'ఎర్రర్! నమూనాకు చాలా దగ్గరగా ప్రోబ్ చేయండి. కనెక్షన్ పారామితులు లేదా భౌతిక అసెంబ్లీని తనిఖీ చేయండి. మీరు సురక్షితమైన ప్రదేశానికి వెళ్లాలనుకుంటే", అప్రోచ్ విధానాన్ని పాజ్ చేయాలని సిఫార్సు చేయబడింది మరియు:
a. పారామితులలో ఒకదాన్ని మార్చండి:
పరస్పర చర్య యొక్క పరిమాణాన్ని పెంచండి, పరామితి అణచివేతవ్యాప్తి, లేదా
విలువ పెంచండి OS గట్టిపడటం, లేదా
విధానం దశల మధ్య ఆలస్యం సమయాన్ని పెంచండి (పారామితి ఇంటిగ్రేషన్ సమయంపేజీలో అప్రోచ్ పారామితులుకిటికీ ఎంపికలు).
బి. ప్రోబ్ యొక్క కొన మరియు నమూనా మధ్య దూరాన్ని పెంచండి (దీన్ని చేయడానికి, పేరాలో వివరించిన దశలను అనుసరించండి మరియు ఆపరేషన్ చేయండి ప్రతిధ్వని, అప్పుడు విధానానికి తిరిగి వెళ్ళు సరఫరా.
అన్నం. 7 30. ప్రోబ్ మరియు నమూనా మధ్య పరస్పర చర్య మొత్తాన్ని సెట్ చేయడానికి విండో
పరస్పర చర్యను సంగ్రహించిన తర్వాత, సందేశం “ సరఫరా పూర్తయింది”.
మీరు ఒక అడుగు దగ్గరికి వెళ్లాలంటే, బటన్‌ను నొక్కండి. ఈ సందర్భంలో, దశ ముందుగా అమలు చేయబడుతుంది మరియు తర్వాత పరస్పర సంగ్రహ ప్రమాణాలు తనిఖీ చేయబడతాయి. కదలికను ఆపడానికి, బటన్‌ను నొక్కండి. ఉపసంహరణ ఆపరేషన్ చేయడానికి, మీరు త్వరిత ఉపసంహరణ బటన్‌ను తప్పనిసరిగా నొక్కాలి
లేదా నెమ్మదిగా ఉపసంహరణ కోసం బటన్‌ను నొక్కండి. మీరు ఒక దశను ఉపసంహరించుకోవాల్సిన అవసరం ఉంటే, బటన్‌ను నొక్కండి. ఈ సందర్భంలో, దశ మొదట అమలు చేయబడుతుంది, ఆపై పరస్పర సంగ్రహ ప్రమాణాలు తనిఖీ చేయబడతాయి
7. స్కాన్ చేయండి
విధానం ప్రక్రియను పూర్తి చేసిన తర్వాత ( సరఫరా) మరియు పరస్పర చర్యను సంగ్రహించండి, స్కానింగ్ అందుబాటులోకి వస్తుంది (పరికర నియంత్రణ ప్యానెల్ విండోలో బటన్).
ఈ బటన్‌ను క్లిక్ చేయడం ద్వారా (స్కానింగ్ విండో అంజీర్ 7 -31లో చూపబడింది), వినియోగదారు నేరుగా కొలతలు తీసుకోవడం మరియు కొలత ఫలితాలను పొందడం జరుగుతుంది.
స్కానింగ్ ప్రక్రియను చేపట్టే ముందు, మీరు తప్పనిసరిగా స్కానింగ్ పారామితులను సెట్ చేయాలి. ఈ ఎంపికలు విండో ఎగువ ప్యానెల్ యొక్క కుడి వైపున సమూహం చేయబడ్డాయి. స్కానింగ్.
ప్రోగ్రామ్‌ను ప్రారంభించిన తర్వాత మొదటిసారి అవి డిఫాల్ట్‌గా ఇన్స్టాల్ చేయబడతాయి:
ప్రాంతాన్ని స్కాన్ చేయండి - ప్రాంతం (Xnm*వైnm): 5000*5000 nm;
పాయింట్ల మొత్తంఅక్షం కొలతలు- X, Y: NX=100, NY=100;
మార్గాన్ని స్కాన్ చేయండి - దిశస్కానింగ్ దిశను నిర్ణయిస్తుంది. వేగవంతమైన స్కానింగ్ అక్షం (X లేదా Y) దిశను ఎంచుకోవడానికి ప్రోగ్రామ్ మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. మీరు ప్రోగ్రామ్‌ను ప్రారంభించినప్పుడు, అది ఇన్స్టాల్ చేయబడింది దిశ
స్కానింగ్ పారామితులను సెట్ చేసిన తర్వాత, మీరు బటన్‌ను నొక్కాలి దరఖాస్తు చేసుకోండినమోదు చేసిన పారామితులు మరియు బటన్‌ను నిర్ధారించడానికి ప్రారంభించండిస్కానింగ్ ప్రారంభించడానికి.
అన్నం. 7 31. ప్రక్రియను నియంత్రించడానికి మరియు SCM స్కానింగ్ ఫలితాలను ప్రదర్శించడానికి విండో
7.4. పద్దతి సూచనలు
మీరు నానోఎడ్యుకేటర్ స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్‌పై పని చేయడం ప్రారంభించే ముందు, మీరు పరికర వినియోగదారు మాన్యువల్‌ను అధ్యయనం చేయాలి [Ref. 7 -4].
7.5.భద్రత
పరికరం 220 V వోల్టేజ్ ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది. నానోఎడ్యుకేటర్ స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోప్ 1000 V వరకు వోల్టేజీలతో వినియోగదారు విద్యుత్ సంస్థాపనల యొక్క PTE మరియు PTBకి అనుగుణంగా నిర్వహించబడుతుంది.
7.6.పని
1. SPM అధ్యయనాల కోసం మీ స్వంత జీవ నమూనాలను సిద్ధం చేసుకోండి.
2. నానోఎడ్యుకేటర్ పరికరం యొక్క సాధారణ రూపకల్పనను ఆచరణలో అధ్యయనం చేయండి.
3. నానోఎడ్యుకేటర్ పరికర నియంత్రణ ప్రోగ్రామ్‌తో పరిచయం పొందండి.
4. ఉపాధ్యాయుని పర్యవేక్షణలో మొదటి SPM చిత్రాన్ని తీయండి.
5. ఫలిత చిత్రాన్ని ప్రాసెస్ చేయండి మరియు విశ్లేషించండి. మీ పరిష్కారం కోసం బ్యాక్టీరియా యొక్క ఏ రూపాలు విలక్షణమైనవి? బ్యాక్టీరియా కణాల ఆకారం మరియు పరిమాణాన్ని ఏది నిర్ణయిస్తుంది?
6. బెర్గీ బాక్టీరియా డిటర్మినెంట్ తీసుకోండి మరియు అక్కడ వివరించిన వాటితో పొందిన ఫలితాలను సరిపోల్చండి.
7.7.భద్రతా ప్రశ్నలు
1. జీవ వస్తువులను అధ్యయనం చేయడానికి ఏ పద్ధతులు ఉన్నాయి?
2. స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ అంటే ఏమిటి? దానికి ఏ సూత్రం ఆధారం?
3. SPM యొక్క ప్రధాన భాగాలు మరియు వాటి ప్రయోజనం పేరు పెట్టండి.
4. పైజోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం అంటే ఏమిటి మరియు SPMలో ఇది ఎలా ఉపయోగించబడుతుంది. స్కానర్‌ల యొక్క విభిన్న డిజైన్‌లను వివరించండి.
5. నానోఎడ్యుకేటర్ యొక్క మొత్తం రూపకల్పనను వివరించండి.
6. ఫోర్స్ సెన్సార్ మరియు దాని ఆపరేటింగ్ సూత్రాన్ని వివరించండి.
7. నానోఎడ్యుకేటర్ పరికరంలోని నమూనాకు ప్రోబ్‌ను తీసుకురావడానికి సంబంధించిన మెకానిజంను వివరించండి. ప్రోబ్ మరియు నమూనా మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తిని నిర్ణయించే పారామితులను వివరించండి.
8. స్కానింగ్ సూత్రం మరియు ఫీడ్‌బ్యాక్ సిస్టమ్ యొక్క ఆపరేషన్‌ను వివరించండి. స్కానింగ్ పారామితులను ఎంచుకునే ప్రమాణాల గురించి మాకు చెప్పండి.
7.8.సాహిత్యం
లిట్. 7 1. పాల్ డి క్రూయ్. సూక్ష్మజీవుల వేటగాళ్ళు. M. టెర్రా 2001.
లిట్. 7 2. మైక్రోబయాలజీలో ఆచరణాత్మక తరగతులకు గైడ్. ఎగోరోవా N.S చే సవరించబడింది. M.: నౌకా, 1995.
లిట్. 7 3. హౌల్ట్ J., క్రీగ్ N., P. స్నీత్, J. స్టాలీ, S. విలియమ్స్. // బాక్టీరియా బర్గీ యొక్క ఐడెంటిఫైయర్. M.:మీర్, 1997. T. No. 2. P. 574.
లిట్. 7 4. పరికర వినియోగదారు మాన్యువల్ నానో ఎడ్యుకేటర్.. నిజ్నీ నొవ్గోరోడ్. శాస్త్రీయ మరియు విద్యా కేంద్రం...
"బయాలజీలో స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ" కోర్సు కోసం లెక్చర్ నోట్స్ లెక్చర్ ప్లాన్
నైరూప్య... స్కానింగ్పరిశోధనసూక్ష్మదర్శినిజీవశాస్త్రంలో" ఉపన్యాస ప్రణాళిక: పరిచయం, SPM చరిత్ర. సరిహద్దులు అప్లికేషన్లు... మరియు నానోస్ట్రక్చర్లు, పరిశోధనజీవసంబంధమైనవస్తువులు: నోబెల్ గ్రహీతలు... కోసంపరిశోధననిర్దిష్ట నమూనా: బి స్కానింగ్పరిశోధనసూక్ష్మదర్శినికోసం ...
ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీపై xxiii రష్యన్ కాన్ఫరెన్స్ యొక్క ప్రాథమిక కార్యక్రమం జూన్ 1 మంగళవారం ఉదయం 10 00 – 14 00 కాన్ఫరెన్స్ ప్రారంభ వ్యాఖ్యలు
కార్యక్రమంబి.పి. కరాద్జియాన్, యు.ఎల్. ఇవనోవా, యు.ఎఫ్. ఇవ్లెవ్, V.I. పోపెంకో అప్లికేషన్పరిశోధనమరియు కాన్ఫోకల్ స్కానింగ్సూక్ష్మదర్శినికోసంపరిశోధననానోడిస్పెర్స్డ్ గ్రాఫ్ట్‌లను ఉపయోగించి మరమ్మత్తు ప్రక్రియలు...
ఫంక్షనల్ మెటీరియల్స్ యొక్క కూర్పు మరియు నిర్మాణాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి 1వ ఆల్-రష్యన్ సైంటిఫిక్ కాన్ఫరెన్స్ పద్ధతులు
పత్రంబహుళ-మూలకం వస్తువులుప్రమాణాలు లేకుండా... లియాఖోవ్ N.Z. పరిశోధననానోకంపోజిట్లు జీవశాస్త్రపరంగాయాక్టివ్... అలీవ్ V.Sh. అప్లికేషన్పద్ధతి పరిశోధనమైక్రోస్కోపీలుకోసంపరిశోధనప్రభావం... స్కాన్క్యాలరీమెట్రీ మరియు థర్మోస్టిమ్యులేటెడ్ కరెంట్‌లు కోసంపరిశోధన ...