“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
Laboratoriya işi
№ 4.
Skanedici zond mikroskopiyasında təhriflər.
4.1. İşin məqsədi …….....………………..............................79
4.2. İşin məzmunu .................................................................79
4.3. Metodik göstərişlər....…….............…...........................109
4.4. Tapşırıq ………......………......…….............................109
4.5. Yoxlama sualları ……….….....……….……..............114
78
Skanedici zond mikroskopiyasında təhriflər
İstənilən ölçmələr zamanı nümunənin səthinin alınan şək-
linin(xəyalının) onun həqiqi səthindən fərqlənməsi təhriflər
adlanır.
4.1. İşin məqsədi
1. Skanedici zond mikroskopunda təhriflərin mənbəyinin öyrə-
nilməsi.
2. Pyezoelektrik keramikalarının və SZM skanedicisinin əsas
xarakteristikasının tədqiqi.
3. Zondun formalarının və SZM-in ayırdetmə qabiliyyətinin
təyini.
İş iki hissədən ibarət olub iki dərs müddətində yerinə
yetirilir(4 saat). İşin birinci hissəsi TGX1 test nümunəsinə
görə skanedicinin əsas xarakteristikalarının tədqiq olunmasın-
dan ibarətdir. İşin ikinci hissəsi isə TGT1 test nümunəsinin
şəklinə görə zondun formalarının təyini, zondun elektrokimyə-
vi üsulla itilənməsi (yəni yeni zondların hazırlanması) və zond
formalarının təkrar təyinindən ibarətdir.
Ləvazimat: Skanedici zond mikroskopu(Model SZMU-L5),
zond, NanoEducator proqramı və kompüter.
Tədqiqat üçün nümunə: TGX1 və TGT1 test nümunələri.
4.2. İşin məzmunu
Pyezokeramikanın və skanedicinin əsas xarakteristikaları-
nın öyrənilməsi (rezonans tezlik, yerdəyişmə diapozonu, qeyri-
xəttilik, histerezis, skanedicinin sürüşməsi, temperatur dreyfi
(kənara çıxma)). TGX1 test nümunəsinə görə skanedicinin əsas
xarakteristikasının tədqiqi.
Zondun həndəsi ölçülərinin müxtəlif səthlərin xüsusiyətləri-
nin skanedilməsi zamanı SZM ayırdetməsinə təsiri. TGT1 test
qəfəsinə görə zondun formalarının təyini, zondun elektrokim-
yəvi üsulla itilənməsi və SZM-də şəkillərin təkrar alınması.
Skanedici zond mikroskopunda təhriflər
Bərk cisimlərin mikroskopik tədqiqi, həmçinin skanedici
79
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
zond mikroskopiya üsullarının məqsədi səthin böyüdülmüş şə-
kilini almaqdır. İdeal mikroskop səthin həqiqi şəklini almağa
imkan verir. İstənilən ölçmələr zamanı alınan şəkillərin nümu-
nənin həqiqi səthindən fərqlənməsi təhriflər adlanır.
Bütün analitik tədqiqat üsullarında təhriflər olur. Tarixən
texniki alətlərin və tədqiqat üsullarının inkişafı təhriflərin daha
aydın olmasına; qurğuların konstruksiyalarında və material-
larında dəyişikliklər və alınmış nəticələrin təhlilində təhriflərin
minimal olmasına və daha aydın başa düşülməsinə imkan ver-
mişdir.
Skanedici zond mikroskoplarının işi də təhriflərsiz mümkün
deyildir. Əgər bunlar aydın deyilsə, onda tədqiqatçı SZM
vasitəsi ilə alınmış nəticələri düzgün təhlil edə bilmir. Bu çoxlu
arzuolunmaz nəticələrə gətirib çıxarır, məsələn cihazın işini
düzgün qiymətləndirməməyə və təcrübənin nəticələrinin səhv
istifadə olunmasına səbəb olur. Əgər təhriflər yaxşı öyrənilsə
və onların yaranma səbəbləri aydınlaşsa, SZM-in nəticələri
düzgün təhlil olunar və alınmış məlumatlardan inamla istifadə
olunar.
SZM-də təhriflərin olmasının çoxlu mənbələri mövcud-dur.
Təqdim olunan laboratoriya işinin məqsədi SZM şəkillərində
təhriflərin mənbəyini və alınmış nəticələrin düzgün təhlilini
öyrənməkdir.
SZM-in təhriflərə səbəb olan əsas komponentləri:
1. Pyezoelektrik keramika
SZM-də kiçik məsafələrdə iynənin yerdəyişməsininin idarə
olunması üçün pyezoelektrik mühərriklərdən istifadə olunur.
Bunların vəzifəsi tədqiq olunan və hərəkət etməyən nümunəyə
nəzərən zondun və ya hərəkət etməyən zonda nəzərən nü-
munənin yerinin dəyişməsi zamanı zondun dəqiq mexaniki
skanetməsini təmin etməkdir.
Müasir SZM-də istifadə olunan əksər pyezoelektrik mühər-
riklərin işi elektrik sahəsinin təsiri nəticəsində pyezomaterialın
ölçülərinin dəyişməsi, yəni əks pyezoeffektdən istifadə olun-
80
Skanedici zond mikroskopiyasında təhriflər
masına əsaslanır. Pyezoeffektin mexanizmini SiO
2
kvars
strukturuna bənzəyən sadə modeldə izləmək olar. SiO
2
qəfə-
sində silisiumun müsbət ionları oksigenin mənfi ionları ilə
növbə ilə əvəzləmə. Deformasiya olunmayan(elementar qəfəs-
də) yerlərdə müsbət və mənfi yüklərin mərkəzləri üst-üstə
düşür(Şəkil 4-1a). Əgər kvars kristalın əks üzlərində yerləşmiş
metal elektrodlara (Şəkil 4-1b göstərildiyi kimi) xarici elektrik
gərginliyi tətbiq edilərsə, onda ionlar yerlərini dəyişər və bu
kristallik qəfəsin deformasiyası ilə nəticələnər.
a)
b)
Şəkil 4-1. Kvarsın quruluş sxemi (a) və əks pyezoelektrik
effektin yaranması (b)
SZM-də pyezomaterial kimi kvars kristallik material əvə-
zinə, pyezomodulu böyük olan pyezokeramika istifadə olunur.
Pyezokeramika 0,5-50 mkm ölçülü seqnoelektrik monokristal
dənələr yığımından ibarətdir.
SZM-də istifadə olunan əksər pyezokeramikalar [12, 13]
PbZr
1-x
Ti
x
O
3
tərkibli (qurğuşun sirkonat-titanat) müxtəlif əla-
vələr olan materiallardır. Əlavələr kimi Nb, Su, Bi, La əlavə
(5%-dən az olan) qatışıqlardan və Ba, La kimi modifikasiya
edən aşqarlar (5%-dən çox olan) istifadə olunur. Standart kera-
mikanın alınma üsulu kimi atmosfer təzyiqində verilmiş tər-
kibli tozların birləşməsi üsulundan istifadə olunur. Həmçinin
200 kq/sm
2
təzyiq altında isti presləmə üsulu da mövcuddur.
81
Dostları ilə paylaş: |