Комплекс скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії КПІ імені Ігоря Сікорського
Науково-дослідний комплекс скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії для наноструктурних досліджень — унікальний і несерійний об'єкт, розташований у головному корпусі КПІ імені Ігоря Сікорського, котрий становить національне наукове надбання України[1].В КПІ є два об'єкти національного надбання України, одним з яких є Науково-дослідний комплекс скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії. Цей комплекс є важливим об'єктом національного надбання, оскільки він дозволяє проводити високоточні наукові дослідження на рівні атомів та молекул, що має велике значення для розвитку науки та техніки в Україні та в світі.
Історія створення комплексу[ред.]
Обладнання комплексу наноструктурних досліджень було виготовлено у 1996 році вітчизняними виробниками:
● Науково-виробниче об'єднання «СЕЛМІ» (м. Суми) розробило та виготовило електронну растрову частину установки, що складається з растрового електронного мікроскопу РЕМ-103, відео-контрольного пристрою, вакуумного устаткування, високовольтного обладнання і обчислювальних засобів керування роботою комплексу, що налічують дві ЕОМ з периферійним обладнанням — струменевим і лазерним принтерами. ● Науково-виробниче об'єднання «Харпром» (м. Харків) розробило та виготовило скануючий тунельний мікроскоп СТМ-100П.
Унікальність комплексу[ред.]
Об'єднання технологій тунельної та електронної мікроскопії використовується для дослідження матеріалів на нанометровому рівні з високою точністю та роздільною здатністю. Ця комбінація технологій відома як скануючий тунельно-електронний мікроскоп.
Дослідження проводяться у вакуумній камері електронного мікроскопу РЕМ-103, усуваючи негативний вплив атмосфери, причому засоби електронної мікроскопії дозволяють вибрати ділянки зразка, найбільш цікаві для більш детального сканування тунельним мікроскопом СТМ-100П. Це дозволяє досягти високої точності дослідження, оскільки вакуум дозволяє уникнути впливу зовнішніх факторів на об'єкт дослідження, таких як пил, волога, повітряні маси та інші. Таким чином, дослідження проводяться в умовах, близьких до ідеальних, що дозволяє отримати більш точні результати та дослідити об'єкти на дуже малих масштабах.
Використання цього комплексу в наукових дослідження співробітниками КПІ ім. Ігоря Сікорського дало можливість збагатити наші знання про природу матерії на мікро та нано рівні, що було відображено в десятках наукових публікаціях, а також захищених дипломних роботах та дисертаціях.
Принцип роботи[ред.]
Оскільки в комплексі поєданні тунельний та електронний мікроскопи, слід розрізняти, що це два різні типи мікроскопів, які використовуються для вивчення структури матеріалів на нанометровому рівні.
- Тунельний мікроскоп працює на основі тунельного ефекту, який може проявлятися між провідними поверхнями. Мікроскоп складається з невеликої металевої голки, яка знаходиться на дуже малій відстані від зразка. Напруга, яка застосовується між голкою і зразком, створює потік електронів через тунельний бар'єр між ними. Цей потік електронів детектується і перетворюється в зображення поверхні зразка.
- Електронний мікроскоп використовує потік електронів для створення зображень. Пучок електронів випускається з електронної гармати і фокусується на зразку за допомогою системи електромагнітних лінз. Потік електронів, який відбивається від зразка, аналізується і перетворюється в зображення за допомогою комп'ютерних засобів.
В основі всіх методів СТМ є ідея локального зондування структури і властивостей конденсованої речовини за допомогою малого пробного тіла (зонда, голки), розмір якого в тій частині, яка повернута до досліджуваного зразка, складає одиниці і десятки нанометрів. Характерна відстань між зондом і поверхнею зразка становить 0.1-10 нм. В основі роботи СТМ — два фундаментальні чинники: зворотний п'єзоелектричний ефект, що виникає з прикладенням поля до п'єзоелектрика, і ефект тунелювання заряду крізь потенціальний бар'єр.
Застосування[ред.]
За допомогою науково-дослідного комплексу скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії для наноструктурних досліджень проводяться роботи по дослідженню властивостей сучасних нанокомпозитних феромагнітних систем, а також особливостей їх взаємодії з електричними та магнітними полями.
Тунельний мікроскоп може досліджувати поверхні матеріалів з роздільною здатністю до нанометрів, що робить його незамінним інструментом в нанотехнологіях та матеріалознавстві.
Електронний мікроскоп може досліджувати матеріали з роздільною здатністю до десятків нанометрів з глибиною різкозті порядку 0,5 мкм, що робить його високотехнологічним інструментом наукових досліджень в біології, хімії, фізиці та інших науках.
- Фізика та матеріалознавство (дослідження топографії поверхонь твердих тіл, дослідження молекулярно-масштабних властивостей матеріалів);
- Машинобудування: (дослідження рівня пошкодження поверхні матеріалів під час експлуатації машин та обладнання, що допомагає покращити якість та тривалість їх роботи, а також знизити витрати на їхнє обслуговування);
- Медицина і біологія (дослідження розподілу складових елементів в структурі біологічних тканин та синтезованих об'єктів);
- Мікроелектроніка (дослідження інтегральних мікросхем, напівпровідникових приладів, тонких плівок і т. ін.);
- Дефектоскопія (дослідження розподілу та характеру дефектів, що є важливим для вивчення властивостей матеріалів та покращення якості виробів в промисловості);
- Геологія (дослідження поверхонь та зрізів мінералів, що дозволяє вивчати їх властивості та використовувати для розробки нових матеріалів);
- Хімія (дослідження структури твердих та рідких сполук)
Див. також[ред.]
- Науковий об'єкт, що становить національне надбання
- Перелік наукових об'єктів, що становлять національне надбання
Примітки[ред.]
Джерела[ред.]
- Лабораторія тунельної та електронної мікроскопії// Сайт фізико-математичного факультету КПІ, Процитовано 15 травня 2023 року
- Наукові об'єкти, що становлять національне надбання, пункт 6// Урядовий портал, Процитовано 15 травня 2023 року
Посилання[ред.]
- Ткаченко, Р. В., Бруква, О. М., Решетняк, С. О. and Самар, Г. В. Науково-дослідний комплекс скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії КПІ ім. Ігоря Сікорського // Збірник праць XXI Міжнародної молодіжної науково-практичної конференції «Історія розвитку науки, техніки та освіти», присвяченої 125-річчю КПі ім. Ігоря Сікорського. — 2023. — С. 107-110.
| |||||||||||||||||||||||||
This article "Комплекс скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії КПІ імені Ігоря Сікорського" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:Комплекс скануючої тунельної та растрової електронної мікроскопії КПІ імені Ігоря Сікорського.
