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淺論掃描電化學(xué)顯微鏡的探針驅(qū)動電路
（作者未知） 2010/6/19
論文關(guān)鍵詞 NANOVISUA教學(xué)型掃描隧道顯微鏡; 圖像處理; 掃描探針顯微鏡（SPMs）;原子力顯微鏡;教學(xué)效果
論文摘 要介紹掃描探針顯微鏡教學(xué)演示軟件。該軟件將CAI技術(shù)和SPM技術(shù)結(jié)合在一起，主要運(yùn)用文字說明，靜態(tài)圖像，三維動畫，模擬仿真等方法，對SPM的初學(xué)者進(jìn)行SPM的原理介紹和使用培訓(xùn)，可以大大縮短他們的學(xué)習(xí)時間，并能使其在較短的時間內(nèi)對SPM有一個較為深入和全面的了解。
Abstract This software combines CAI technology with SPM technology and mainl uses methods of text explanation, three-dimension animation as well as mathematical simulation to train the beginners of SPM. After using the software, the beginners can quickly get deep and whole knowledge of SPM.
Key words scanning tunnelling microscope ofNANOVISUA tape（STM）; Picture processing:Scanning Probe Microscope（SPM）;Atomic Force Microscope;teaching effictiveness
1引言
1982年，IBM瑞士蘇黎士實(shí)驗(yàn)室的葛•賓尼（G．Binning）和海•羅雷爾（H．Rohrer）研制出世界上第一臺掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunnelling Microscope，簡稱STM）．STM使人類第一次能夠?qū)崟r地觀察單個原子在物質(zhì)表面的[1] 排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物化性質(zhì)，在表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究中有著重大的意義和廣泛的應(yīng)用前景，被國際科學(xué)界公認(rèn)為20世紀(jì)80年代世界十大科技成就之一。為表彰STM的發(fā)明者們所作出的杰出貢獻(xiàn)，1986年賓尼和羅雷爾被授予諾貝爾物理學(xué)獎金.NanoVisual，教學(xué)型掃描隧道顯微鏡可在機(jī)械教學(xué)中發(fā)揮良好作用。
2教學(xué)型NANOVISUAL掃描隧道顯微鏡
NanoVisual是針對高等院校實(shí)驗(yàn)課程和中學(xué)素質(zhì)教育而設(shè)計(jì)的教學(xué)型掃描隧道顯微鏡。為了適應(yīng)教學(xué)要求，NanoVisual去繁就簡，掃描部件高度集成，操作流程簡練便捷，具備工作原理清晰、穩(wěn)定性優(yōu)越等特點(diǎn)。 在線控制軟件和后處理軟件用戶界面友好，輔以生動的教學(xué)課件，引導(dǎo)學(xué)生輕松掌握掃描隧道顯微鏡的原理和基本操作方法。[2]NanoVisual掃描隧道顯微鏡具有一定的可擴(kuò)充性，可以根據(jù)需要增加某些功能部件，從而具備一定科研能力。
3 主要性能
掃描圖像BMP/TIFF全兼容文件格式，當(dāng)前全部工作環(huán)境參數(shù)同步保存�；赪indows XP/2000/9X的在線控制軟件和后處理分析軟件，簡約化的掃描隧道顯微鏡探頭，初學(xué)者只需經(jīng)簡單的培訓(xùn)即可掌握操作方法，具有I-V曲線等測量分析功能，具有圖形刻蝕模式和矢量掃描模式的納米加工技術(shù)，樣品尺寸直徑30mm、厚度10mm。主控制系統(tǒng)采用德州儀器(TI)32位數(shù)字信號處理器(DSP),每秒可實(shí)現(xiàn)高達(dá)10億次32位運(yùn)算。主控制系統(tǒng)采用10M/100M快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet 10/100)與計(jì)算機(jī)連接。[3]全數(shù)字控制,系統(tǒng)狀態(tài)、儀器類型、掃描器和探針架參數(shù)智能識別和控制。具針尖表征及圖像重建功能(針尖形貌估計(jì)/圖像重建/用已知針尖重建圖像)。按功能模塊劃分的縱向插卡式結(jié)構(gòu)，便于日后系統(tǒng)維護(hù)和升級。
3.1.技術(shù)指標(biāo)
1）軟件系統(tǒng)：基于Windows XP/2000/9X的在線控制軟件和后處理軟件。
2）系統(tǒng)功能：掃描隧道顯微鏡（STM）。納米加工和操縱，包括圖形刻蝕模式和矢量掃描模式。
3）參數(shù)性能：電流檢測靈敏度：≤10pA。圖像分辨率：128X128,256X256,512X512,1024X1024。掃描角度：0～360°。掃描頻率：0.1～100Hz。預(yù)置隧道電流：0.1～10nA。偏置電壓：-2～+2V。
4）電子控制系統(tǒng)：8通道16-bit DAC，建立時間1.5微秒。通信接口：10M/100M快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet 10/100）接口。
5）機(jī)械性能：樣品尺寸：最大可達(dá)（未完，下一頁）
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