M.Ə. Ramazanov, A. Q. Həsənov
Şəkil 7-23. NanoEducator skanedici cihazının hərəkət prinsipi
Yüklə 4,53 Kb. Pdf görüntüsü
|
|
Şəkil 7-23. NanoEducator skanedici cihazının hərəkət prinsipi (a) və konstruksiyası (b). Zondun nümunəyə avtomatik yaxınlaşma mexanizmi (əks əlaqənin yaranması). Skanedicinin z oxu üzrə yerdəyişmə diapazonu 10 mkm təşkil edir, buna görə də skanetmədən əvvəl zondu nümunəyə bu məsafəyə qədər yaxınlaşdırmaq lazımdır. Bunun üçün gətirmə mexanizmi var. Bu şəkil 7-24 sxemində verilmişdir. 1 “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 172 addım mühərrikinə elektrik impulsu verərkən 3 çevrici vintini fırladar və 3 plankasını 4 zond ilə birlikdə 6 skanedici ilə birləşdirilmiş nümunəyə yaxınlaşdırılır və ya uzaqlaşdırılır. Bir addımın uzunluğu təqribən 2mkm-dir . . . Şəkil 7-24. Nümunə səthinə zondun gətirilmə mexanizminin sxemi. Yaxınlaşma mexanizminin addımı zond-nümunə arasındakı məsafədən xeyli böyük olduğundan skanetmə prosesi vaxtı zond deformasiyaya məruz qalmasın deyə onun yaxınlaşması addım mühərrikinin işləməsi ilə eyni zamanda həyata keçirilir və aşağıdakı alqoritm üzrə skanedici z oxu üzrə yerini dəyişir: Əks əlaqə sistemi sönür və skanedici qalxır, yəni nümunə aşağı son vəziyyətə düşür. 1.Zondun gətirilmə mexanizmi bir addım edir və dayanır. 2.Əks əlaqə sistemi işə düşür və skanedici yavaşca nümunəni yuxarıya qaldırır, bu zaman zond nümunə qarşılıqlı təsirin yaranması analiz edilir. 3.Əgər qarşılıqlı təsir yaranmırsa proses 1 punktunda yenidən təkrar olunur. Əgər skanedici yuxarı hərəkət edərkən sıfırdan fərqli siqnal yaranarsa əks əlaqə sistemi skanedicinin yuxarıya hərəkətini saxlayır və bu səviyyədə qarşılıqlı təsirin qiymətini qeydə alır. Zondun nümunəyə yaxınlaşması dayandıqda və skanetmə pro- sesi baş verdikdə qarşılıqlı təsir qüvvəsinin qiyməti NanoEdu- cator qurğusunda Amplitud Suppresion (amplitudun azal- ması) parametri ilə xarakterizə olunur: Skanedici zond mikroskopunun bioloji obyektlərin tədqiqinə tətbiqi 173 A=A 0 (1-Amplituda Supression). SZM səkilinin alınması NanoEducator proqramını çağırdıqdan sonra kompüterin ekranında baş pəncərə təsvir olunacaq (şəkil 7-25). File men- yusundan istifadə edərək Open və ya New və yaxud alətlər panelində uyğun düymələri seçməklə işə başlamaq olar. File ⇒ New komandasını seçməklə SZM-də ölçmələrə keçməyi göstərir. File ⇒ Open komandasını seçilməsi isə əv- vəllər alınmış şəkillərə baxılması və işlədilməsi başa düşülür. Proqram ölçmələrlə yanaşı, həmçinin verilənlərin baxılmasını və həm də işlədilməsinə imkan verir. File ⇒ New komanda- sının icra olunmasından sonra ekranda dialoq pəncərəsi yaran- mış olur, işçi qovluğu seçmək və ya yaratmaq imkanı yaranır və cari ölçmələrin nəticələrini qovluğa yazmaq nəzərdə tutulur. Ölçmə prosesini apararkən bütün alınmış verilənlər ardıcıl ola- raq razılaşmaya görə ScanData+i.spm adlı fayla yazılacaq. Burada i-indeksi proqram işə düşərkən sıfır qiymətini alır və hər bir yeni ölçmələr üçün qiyməti artmış olur. ScanData+i.spm faylları işçi qovluqda yerləşdirilir. Hər yeni ölçmələrə başlamazdan əvvəl qərarlaşdırılır. Ölçmələr aparılan vaxtı başqa işçi qovluğun seçilməsi imkanı mövcuddur. Bunun üçün proqramın baş pəncərəsinin alətlər panelində yerləşən düyməsini sıxmaq lazımdır. Skanetmə pəncərəsində Save Experiment düyməsini sıx- maqla cari ölçmələrinin nəticələrini saxlamaq olar, yaranan dialoq pəncərəsində qovluğu seçmək və faylın adını göstərmək lazımdır. Bu zaman ScanData+i.spm faylı ölçmələr aparılan prosesi vaxtı müvəqqəti fayl olub sizin göstərdiyiniz fayl adına dəyişəcək. Ölçmələrə başlamazdan əvvəl fayl seçdiyiniz işçi qovluqda saxlanılacaq. Əgər ölçmələrin nəticələri saxlanılmaz- sa onda yenidən proqramı işlədərkən ScanData+i.spm müvəq- qəti fayla yazılmış nəticələr ardıcıl olaraq yenidən yazılacaq (əgər işçi qovluq dəyişməyibdirsə). Proqramı bağlayarkən və yenidən işlədərkən işçi qovluqda ölçmələrin nəticələri olan “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 174 müvəqqəti faylların mövcudluğu haqqında xəbərdaredici məlumat verilir. ScanData standart adını dəyişmək olar. Bunu işçi qovluğun seçilməsi pəncərəsində etmək olar. İşçi qovluğun seçilməsi pəncərəsi proqramın baş pəncərəsinin alətlər panelində yerləşən düyməsini sıxmaqla həyata keçirilir. SPM File Explorer pəncərəsində ölçmələrin nəticəsini saxlamaq olar. Lazımi faylları növbə ilə seçərək seçilmiş qovluqda onları saxlamaq lazımdır. Şəkil 7-25. NanoEducator proqramının baş pəncərəsi. NanoEducator cihazı ilə alınmış nəticələri ASCII forma- tına çevirmək olar. Bunu NT MDT istifadə olunan Nova və başqa proqramlarla etmək olar. Skanedilmiş şəkillər, həmçinin onların kəsikləri olan verilənləri ASCII formatına xaric edilə bilər. Verilənləri ASCII formatına xaric etmək üçün proqramın baş pəncərəsindəki alətlər panelində yerləşmiş Export düymə- sini sıxmalı və ya File menyusunun Export → ASCII rejimini seçmək lazımdır. Dialoq pəncərəsini bağladıqdan sonra ekranda cihazın idarə Skanedici zond mikroskopunun bioloji obyektlərin tədqiqinə tətbiqi 175 olunması paneli görünür (şəkil 7-26). Cihazın idarə olunması panelinin sol hissəsində SZM-in konfiqurasiyasını seçmək üçün düymələr yerləşir. - skanedici qüvvə mikroskopu (SQM) - skanedici tunel mikroskopu (STM) Şəkil 7-26. Cihazın idarəetmə paneli. SQM ölçmələrinə hazırlıq aşağıdakı əməliyyatların yerinə yetirilməsindən ibarətdir: 1. Nümunənin yerinə qoyulması DİQQƏT! Nümunəni qoymazdan əvvəl zond çeviricisini elə çıxarmalı ki, zond zədələnməsin. Nümunənin bərkidilməsinin iki üsuluna baxılır: - maqnit stolda (bu halda nümunə metal üzərinə bərkidilmə- lidir); - ikitərəfli yapışqanlı lent vasitəsilə metal üzərində nümunə yerləşdirilməlidir. DİQQƏT! İkitərəfli lentdə olan nümunəni qoymaq üçün dirək- dən saxlayıcını burmaqla açmaq (skanedicini zədələməmək üçün), sonra isə dayağa qədər onu yavaşca bağlamaq lazımdır. Maqnit bərkidilmə halında, nümunənin dəyişdirilməsi altlığı açmadan və ya bağlamadan həyata keçirilir. 2. Zond çeviricisinin yerinə qoyulması DİQQƏT! Zond çeviricisinin yerinə qoyulması həmişə nümunənin yerinə qoyulmasından sonra yerinə yetirilməlidir. Çeviricini 1 əl ilə gətirmə vinti ilə saat əqrəbinin istiqamətin- də fırlatmaqla yuxarı vəziyyətə gətirilir (şəkil 7-21). Ölçü baş- “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 176 lığının qapağındakı 2 zond çeviricisinin vintini boşaldıb, zond saxlayıcının yuvasına qoymalı və qeydedici vinti saat əqrəbi istiqamətində yüngülcə bərkitmək lazımdır (şəkil 7-21) . Şəkil 7-27. Zond çeviricisinin yerinə qoyulması. 3 . Skanetmənin yerinin seçilməsi Nümunə üzərində tədqiq olunan yerin seçilməsi üçün ci- hazın aşağı hissəsində yerləşmiş iki koordinatlı stoldakı yerdəyişmə vintlərdən istifadə olunur. 4. Əvvəlcədən zondun nümunəyə yaxınlaşması Hər bir ölçmə üçün zondun qabaqcadan yaxınlaşması əmə- liyyatı zəruri deyil. Onun zəruriliyi nümunə və zond ara- sındakı məsafənin qiymətindən asılı olaraq yerinə yetirilir. Əgər zondun ucu ilə nümunə səthi arasındakı məsafə 0,5-1 mm-dən böyükdürsə, onda zondun nümunə səthinə yaxın- laşması əməliyyatının aparılması məqsədə uyğundur. Zond- la nümunə arasındakı məsafə böyük olarsa zondun nümunə- yə avtomatik yaxınlaşması prosesinə çox vaxt tələb olunacaqdır. Zondu aşağıya salmaq üçün əllə gətirmə vintindən istifadə edilir. Bu zaman zond və nümunə səthi arasındakı məsafəyə vizual olaraq lupa vasitəsi ilə nəzarət etmək lazımdır. 5. Rezonans əyrisinin qurulması və işçi tezliyin daxil edil- məsi Hər bir təcrübəni aparmazdan əvvəl bu əməliyyatın yerinə yetirilməsi zəruridir və bunu etmədən gələcək ölçmələrin mərhələlərinə keçid bağlıdır. Bundan başqa ölçmə prosesi Skanedici zond mikroskopunun bioloji obyektlərin tədqiqinə tətbiqi 177 zamanı elə vəziyyət yaranır ki, bu əməliyyatın təkrar yerinə yetirilməsi tələb olunur (məsələn, kontakt itərkən). Rezonans axtarışı ADJUST ⇒RESONANCE əmri ilə yeri- nə yetirilir. Bu əməliyyatın yerinə yetirilməsi generator tə- rəfindən verilən məcburi rəqslərin tezlikləri dəyişərkən zondun rəqs amplitudunun ölçülməsi zəruridir. Bunun üçün Run düyməsini sıxmaq lazımdır. Avtomatik rejimində zondun rəqs amplitudunun müşahidə olunan maksimal qiymətinə bərabər generatorun tezliyi av- tomatik təyin olunur. Verilmiş tezlik diapazonunda zondun rəqs amplitudının dəyişməsini göstərən qrafikdən rezonans pi-kinin formasını müşahidə etmək imkanı yaranır (şəkil 7-28a). Əgər rezonans piki aydın ifadə olunmayıbdırsa və ya rezonans tezliyində amplitud kiçikdirsə (1V aşağı), onda ölçmələri aparmaq üçün parametrləri dəyişmək zəruridir və rezonans tezliyini təkrar təyin etmək lazımdır. Şəkil 7-28. Rezonansın axtarışı rejimi pəncərəsi və işçi tezliyin təyini: a) avtomatik rejim; b) əl rejimi. Bunun üçün Manual rejimi istifadə olunur. Bu rejimi seçərkən Frequency Scaning pəncərəsində əlavə panel yaranır (şəkil 7-28b) və aşağıdakı parametrləri korrektə etməyə imkan verir: Generator tərəfindən verilən rəqs amplitudı (Oscillation Amplitude ). Bu kəmiyyətin qiymətinin minimal verilməsi tək- lif olunur (sıfıra kimi də olar) və 50mV-dan böyük olmasın. “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 178 Amplitudı gücləndirən əmsal (AM Gain). Zondun rəqs amplitudunun kifayət qədər böyük olmayan qiymətlərində (<1V) bu əmsalın qiymətinin artırılması məsləhətdir (təklif olunur). Rezonansın axtarışına başlamaq üçün Run düyməsini sıx- maq lazımdır. Manual rejimi siçanın köməyi ilə seçilmiş tezliyi qrafikdə yaşıl kursorun yerini siçanla dəyişməklə etmək olar, həmçinin seçilmiş tezliyin kiçik qiymətlərinin diapazonunda rəqslərin amplitudunun dəyişmə xarakteri nəzərə alınır (bunun üçün Manual Regime Fine vəziyyətini seçərək və Run düyməsini sıxmaq lazımdır). 6. Qarşılıqlı təsirin alınması Qarşılıqlı təsirin alınması avtomatik gətirmə mexanizminin köməyi ilə zond və nümunə yaxınlaşmasını idarəetmə prosedurası ilə yerinə yetirilir. Cihazın idarəetmə panelin- dəki düyməsini sıxmaqla bu proseduranı et- mək olar. SQM-lə işləyərkən rezonans tezliyin axtarışı və qurulması əməliyyatından sonra bu düyməyə imkan yara- nır. Scaning Force Microscopy, Landing (şəkil 7-29) pəncərəsində zondun yaxınlaşmasını idarə edən elementlər yerləşir, həmçinin proseduranın yerinə yetirilmə gedişini analiz etməyə imkan verən indikasiya parametrləri vardır. Landing pəncərəsi istifadəçiyə aşağıdakı kəmiyyətləri müşa- hidə etməyə imkan verir: - Z oxu üzrə skanedicinin maksimal mümkün uzaqlaşması(yu- xarıya qalxması) (Scaner Protraction) vahid qəbul olun- muşdur. Skanedicinin qalxmasını cari vəziyyəti uyğun sol indikatorun dolması səviyyəsinin rəngi ilə xarakterizə olunur: yaşıl rəng-işçi zona, göy-iş zonasından kənar, qırmızı skan- edici nümunə səthinə xeyli yaxınlaşmışdır və bu zondun deformasiyasına (zədələnməsinə) gətirib çıxara bilər. So- nuncu halda proqram xəbərdaredici səs verir. Skanedici zond mikroskopunun bioloji obyektlərin tədqiqinə tətbiqi 179 - Qarşılıqlı təsir qüvvəsinin olmamağına uyğun olaraq zon- dun rəqs amplitudu (Probe Oscillation Amplitude) vahid qəbul edilir. Zondun rəqs amplitudunun qiyməti sağ indikatorda çəhrayı rənglə dolması səviyyəsi ilə göstərilir. Probe Oscil-lation Amplitude indikatorundakı üfüqi nişan skanedicinin vəziyyətinin analiz edilməsi və onun avto- matik işçi vəziyyətinə gəlməsini göstərir. Şəkil 7-29. Qarşılıqlı təsirin alınması rejiminin pəncərəsi. - Steps verilmiş istiqamətdə (Probe Moving) gedilmiş addım- ların sayıdır: Landing - yaxınlaşma, Rising- uzaqlaşma. Zondun aşağı salınması prosesinə başlamazdan əvvəl zəru- ridir: 1.Prove Moving elementində Landing (yaxınlaşma) imkanının seçilməsinə əmin olmaq. 2.Yaxınlaşma parametrlərinin düzgün verilməsini yoxlamaq: - Əks əlaqə dövrəsində Feed Back Loop Gain - gücləndirmə əmsalı 3 qiymətinə bərabər götürülür. - Set Interaction düyməsini sıxaraq və Set Interaction pəncərəsində Amplitude Suppression (şəkil 7-30) pa- “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 180 rametrinin qiymətini 0,3 bərabər olmasını yoxlamaq. Şəkil 7-30. Zond və nümunə qarşılıqlı təsirinin kəmiyyətlərinin verilməsi pəncərəsi. RUN düyməsini sıxmaq. Steps indikatoru keçilmiş addımları hesablamağa başlayır. Qarşılıqlı təsirin əmələ gəlməsindən sonra ekranda Landing done məlumatı yaranır. Zondu əks əlaqədən çıxarmaq, zond və nümunə arasındakı məsafəni artırmaq üçün zondun uzaqlaşması rejimindən istifadə olunur (Probe Moving: Rising). Uzaqlaşma əməliy-yatının yerinə yetirilməsi üçün Probe Moving: Rising hərəkət isti- qamətini seçmək və RUN düyməsini sıxmaq zəruridir. 7 . Skanetmə Yaxınlaşma (Landing) prosesinin yerinə yetirilməsindən sonra və qarşılıqlı təsirin əmələ gəlməsindən sonra skan- etmə mümkün olur (cihazın idarə olunması pəncərəsində düyməsi). Bu düyməni sıxaraq (şəkil 1-25 də skanetmə pəncərəsinin şəkli verilmişdir) istifadəçi bilavasitə ölçmələrin aparılma- sına və ölçmələrin nəticələrinin alınmasına başlayır. Skanedici zond mikroskopunun bioloji obyektlərin tədqiqinə tətbiqi 181 Skanetmə rejimində skanetmənin parametrlərinin daxil edilməsi zəruridir. Bu parametrlər Scanning pəncərəsinin yuxarı sağ hissəsində verilmişdir: Proqramı birinci dəfə işlədərkən bu kəmiyyətlərin qiymət- ləri razılaşmaya görə qəbul olunur: Skanetmə sahəsi Scan Area (Xnm*Ynm): 5000*5000 ; Oxlar üzrə ölçmə nöqtələrin sayı X,Y: NX = 100, NY = 100 ; Skanetmənin sürəti Velocity =1000nm/s; Skanetmənin yolu Path skanetmənin istiqamətini müəyyənləşdirir. Proqram sürətli skan- etmənin ox istiqamətini seçməyə im- kan verir (X və Y). Proqramla işə ba- şlayan zaman Path =X+ qəbul olunur. Skanetmə parametrlərini verdikdən sonra daxil edilmiş parametrlərin qəbul olunması üçün Apply düyməsini və skan- etməyə başlamaq üçün Run düyməsini sıxmaq lazımdır. Cari ölçmələrin nəticələrinin saxlanması üçün skanetmə pəncərəsində Experiment Save düyməsini sıxmaq və bu zaman görünən dialoq pəncərəsində qovluğu seçmək və faylın adını göstərmək lazımdır. 7.3. Metodik göstərişlər NanoEducator skanedici zond mikroskopunda işləməyə başlamazdan əvvəl cihazın istifadəçilərə rəhbərlik sənədini öyrənmək zəruridir. 7.4. Tapşırıq 1. SZM üsulu ilə tədqiq üçün bioloji nümunələrin müstəqil hazırlanması. 2. Təcrübədə NanoEducator cihazının ümumi konstruksi- yasının öyrənilməsi. 3. NanoEducator cihazının idarə olunması proqram ilə tanış olmalı. 4. Müəllimin nəzarəti altında birinci SZM şəkilin alınması. “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 182 5. Alınmış şəklin işlənməsi və analizinin aparılması. Sizin məhlul üçün bakteriyaların hansı formaları xarakterikdir? Bakteriya hüceyrələrinin forma və ölçüləri nə ilə təyin olunur? 6. Berci bakteriya təyin edicisini götürün və alınmış nəticələri oradakı nəticələrlə müqayisə edin. Şəkil 7-31. SQM skanetmə və nəticələrinin təsviri prosesinin idarə olunması pəncərəsi. Skanedici zond mikroskopunun bioloji obyektlərin tədqiqinə tətbiqi 183 7.5. Yoxlama sualları 1. Bioloji obyektlərin tədqiqinin hansı üsulları vardır? 2. Skanedici zond mikroskopiyası nədir? Hansı prinsip onun əsasında durur? 3. SZM əsas komponentlərini və onların təyinatını deyin. 4. Pyezoelektrik effekt nədir və SZM-də o necə tətbiq olunur. Skanedicilərin müxtəlif konstruksiyalarını təsvir edin. 5. NanoEducator cihazının ümumi konstruksiyasını təsvir edin. 6. Qarşılıqlı təsir qüvvə çeviricisinin və onun iş prinsipini təsvir edin. 7. NanoEducator cihazında nümunəyə zondun yaxınlaş- dırılması mexanizmini təsvir edin. Zondun nümunə ilə qarşılıqlı təsir qüvvəsini təyin edən parametrləri aydınlaş- dırın. 8. Skanetmənin prinsipini və əks əlaqə sisteminin iş prin- sipini aydınlaşdırın. Skanetmənin parametrlərinin seçil- məsi kriteriyaları haqqında danışın. “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 184 Laboratoriya işi № 8 Skanedici zond mikroskopunun köməyilə suyun mikroflorasının öyrənilməsi 8.1. İşin məqsədi ...…….……………………………….......185 8.2. İşin məzmunu...…….………………………………......185 8.3. Metodik göstərişlər .........………………………….......218 8.4. Tapşırıq......……………...……………….……….........219 8.5.Yoxlama sualları …….…………………………............220 Skanedici zond mikroskopunun köməyilə suyun mikroflorasının öyrənilməsi 185 İşdə skanedici zond mikroskopiyasının əsaslarının öyrənil- məsi və distillə edilmiş su mühitlərində mikrofloranın tədqiq edilməsinə tətbiqi təklif olunur. 8.1. İşin məqsədi 1.Skanedici zond mikroskopunun iş prinsipinin öyrənilməsi. 2.NanoEducator cihazının konstruksiyası və iş prinsiplərinin öyrənilməsi. 3.SZM vasitəsilə nümunə səthinin şəklinin alınması. 4.Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi və təqdimatı, iş vərdişlə- rinin yaranması. Ləvazimat: Skanedici zond mikroskopu (Model SZMU-L5), zond, NanoEducator proqramı və kompüter. Tədqiqat üçün nümunə: distillə olunmuş su və adi suyun mikroflorası Laboratoriya işi bir neçə mərhələdə yerinə yetirilir: 1. Nümunənin hazırlanması hər bir tələbə tərəfindən fərdi qaydada yerinə yetirilir. 2. Birinci şəklin alınması müəllimin nəzarəti altında cihazların birində yerinə yetirilir, sonra hər tələbə özünün nümunəsini sərbəst tədqiq edir. 3. Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi hər tələbə tərəfindən fərdi aparılır. İşə başlamazdan əvvəl amplitud tezlik xarakteristikası ən yaxşı xarakterli (bir simmetrik maksimumu olan) zond seçməli, tədqiq olunan nümunənin səthinin şəklinin alınması. Laboratoriya işinin hesabatına daxil olmalıdır: 1. Nəzəri hissə (yoxlama suallara cavablar). 2. Təcrübi hissənin nəticələri (aparılmış tədqiqatın izahı, alın- mış nəticələr və çıxarılmış nəticələr). 8.2. İşin məzmunu 1. SZM-in yaranma tarixi; 2. SZM-in iş üsulları; “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 186 - kontakt iş üsulu; - laterial qüvvə üsulu; - qüvvə modulyasiya üsulu; - yarımkontakt üsulu; - faza təzadı üsulu, alınmış şəklin fiziki mənası. 3. SZM-də şəklə təsir edən faktorlar. 4. Preparatın hazırlanması və SZM-in tətbiqi ilə onun tədqiqi. 5. İşin ardıcıllığı: şəklin alınması, işlənməsi və analizi. Skanedici zond mikroskopunun yaranması tarixi 70 il əvvəl keçmiş SSRİ vətəndaşı Q.A.Qamov ilk dəfə olaraq enerjisi potensial çəpərdən kiçik olan mikrohissəciklə- rin, potensial çəpərdən keçməsi prosesini təsvir etmişdi. Bu hadisə tunelləşmə adlandırılmışdı. Tunel effekti kvant hadisəsi olub, mikrohissəciyin hərəkəti mümkün olan potensial çəpərlə ayrılan bir oblastdan digər oblasta daxil olmasıdır. Əgər cərəyan keçirən iki cisim götürsək, onları bir-birinə yaxın məsafədə yerləşdirərək onlara müəyyən potensiallar fərqi tətbiq etsək, onda bu cisimlər arasında atomların qarşılıqlı müdaxiləsi olmadan tunel elektrik cərəyanı yaranar. Cisimlər arası məsafənin 10 nanometr səviyyəsində bu sahə avtoelektron emissiyasının cərəyanı olacaqdır. Bunun qiyməti cisimlər arası məsafədən güclü surətdə asılı olacaqdır. Bu effekt ABŞ Milli Standartlar İnstitutunun əməkdaşı R.Yanq tərəfindən cərəyan profelometrinin yaradılması zamanı istifadə olunmuşdu. Metal iti uclu zond tədqiq olunan cərəyan keçirən nümunənin səthinə yaxınlaşdırılır, onlar arasında verilmiş qiymətə malik avtoelek- tron emissiya cərəyanının keçməsinə başlanana qədər yaxın- laşma davam edir. Bundan sonra zond nümunənin səthini skan- etməyə başlayır. Bu zaman elektromexaniki əks əlaqə sistemi cərəyanın verilmiş qiymətini sabit saxlayır. Cərəyanın qiyməti zond və nümunə səthi arasındakı məsafədən güclü surətdə asılı olduğundan, onda skanetmə prosesində zond yüksək dəqiqliklə səth üzərində yerini dəyişir. Bu zaman skanetmə sisteminin idarəetmə siqnalı səthin relyefinin şəklinin qurulması üçün Skanedici zond mikroskopunun köməyilə suyun mikroflorasının öyrənilməsi 187 istifadə olunur. R.Yanq tərəfindən bu qurğu Topografiner adlandırılmış, şaquli istiqamətdə o A 3 səviyyəsində ayırdet- mənin əldə olunmasına imkan verdi. R.Yanq həmmüəlliflərlə göstərdilər ki, zond və nümunə səthi arasındakı məsafədən eksponensial asılı olan tunel cərəyanının istifadə olunması ayırdetməni daha da yaxşılaşdırmağa imkan verəcəkdir. Bu kəşfdən sonra alimlər belə bir suala cavab axtardılar: əgər əvvəlki təcrübəni təkrar etsək bu zaman maraqlı olan cisim səthinə iti uclu predmet yaxınlaşdırılarsa onda nə olacaq? Aparılmış təcrübələr nəticəsində aydın oldu ki, çox nazik iti uclu iynənin köməyilə (iynənin ucundakı atom əsas hiss edən elementdir) atom səviyyəsində öyrənilən maddi obyektin quru- luşu haqqında məlumat əldə etməyə imkan verir. 1979-cu ildə IBM-in Sürix bölməsindəki laboratoriyasında işləyən İsveçrə alimləri Q.Binninq və U.Rorer fiziki obyekt- lərlə yeni iş prinsipini, Skanedici zond mikroskopunu (SZM) [4] təklif etdilər. Qeyd edək ki, ilkin ideya mikroskopun yara- dılması olmayıb, 100 anqstremdən kiçik olan səth hissələrinin spektroskopik tədqiqatlarının həyata keçirilməsindən ibarət idi. Tezliklə tədqiqatçılar başa düşdülər ki, nəinki lokal spekt- roskopik zond yaratmaq olar, həmçinin skanetmə ilə spektros- kopik və topoqrafik şəkillər almaq olar. Beləliklə, yeni tipli mikroskopun yaradılması imkanına yol açıldı. Skanedici tunel mikroskopunun (STM) hazırlanması konsepsiyasından 27 ay keçdikdən sonra, o yaradılmış oldu. Bu cihazın işləmə prinsipi bundan ibarətdir ki, zond tədqiq olunan nümunə səthinə yaxın məsafəyə (anqstremin hissələri) qədər yaxınlaşdırılır. Zond və nümunə arasında sabit gərginlik verilir. Bunun nəticəsində onlar arasında tunel cərəyanı yaranır. Onun qiyməti zond və nümunə arasındakı məsafədən güclü surətdə asılı olub, izləyən sistem tədqiq olunan səthin relyefindən asılı olaraq skanedicini aşağıya və yuxarıya hərəkət etdirməklə bu məsafə sabit saxlanılır. Bu yerdəyişmələr haqqında məlumatı kompüterdə izləyərək bu məlumatın proqram vasitəsilə işlən- “Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti 188 məsindən sonra nümunə səthinin ekranda şəklini görmək olar. İfrat yüksək vakuum şəraitində qurğularla iş təcrübəsi qızılın (Au) və silisiumun (Si) səthlərinin atom quruluşunun birinci şəklini almağa imkan verdi. 1983-cü ilin sonunda müəl- liflər yeni üsulun imkanını karbon təbəqəsinin səthində DNK zəncirinə baxaraq biologiyaya tətbiqini öyrənməyə başladılar. Birinci STM-lər vakuum şəraitində aşağı temperaturlarda işlə- yirdi. 1984-cü ildə atmosfer təzyiqində, distillə olunmuş suda, duz məhlullarında tədqiqatların aparılması haqqında birinci məlumatlar yarandı. 1986-cı ildə alimlər Q.Binninq və R.Rorer Skanedici tunel mikroskopunun kəşfinə görə fizika sahəsində Nobel mükafatına layiq görüldülər. Skanedici tunel mikroskopunun əsas çatışmazlığı onun yalnız cərəyan keçirici nümunələrin tədqiqi imkanı olmasıdır. Bu 1986-cı ildə Qerd Binninq, Kelvin Kueyt və Kristofer Qerber tərəfindən zond mikroskoplarının yeni nəslinin-atom- qüvvə mikroskopunun (AQM) yaradılması ilə bu çatışmazlıq aradan qaldırıldı [8]. AQM-in iş prinsipi atomlar arası təsir edən atom qüvvələrinin istifadə olunmasına əsaslanır. Analoji qüv-vələr ixtiyari yaxınlaşan cisimlər arasında təsir edir. AQM- ə belə cisimlər tədqiq olunan səth və onu skanedən zond ola bilər. Kiçik iti uclu iynə zond kimi istifadə olunur. Nazik platin folqadan hazırlanmış müstəvi elastik yay kantileveronun bir tərəfinə bərkidilmiş iti uclu iynə, o biri tərəfi isə saxlayıcıya bərkidilir. Bu kantilever iti uclu zondla birlikdə-zond çevirici adlanır. Skanetmə prosesində zond səth üzrə sürüşür. Onun relyefini gəzərək, bu zaman uyğun qeydiyyat sistemi kantileve- rin əyilməsini izləyir. 90-cı illərdə skanedici zond mikroskopunun bioloji obyekt- lərin tədqiqində istifadə olunmasının mümkünlüyünü təsdiq edən çoxlu elmi işlər yarandı. SZM yüksək ayırdetmə imkanı- na malik olub (elektron mikroskopların ayırdetmə imkanları ilə müqayisədə) bu zaman səthin relyefini ölçmək və maye mü- hitlərdə tədqiqat aparmaq mümkündür. Bu da bioloji ob- Skanedici zond mikroskopunun köməyilə suyun mikroflorasının öyrənilməsi 189 yektlərin (həmçinin fiksə olunmayan canlıların da) strukturların -fizioloji və morfoloji xarakteristikalarının dinamik dəyişmə- sini izləməyə imkan verir. SZM-in ən üstün cəhətlərindən biri real vaxtda bioloji obyektlərin (ən əvvəl hüceyrələrin) tədqiqini aparmağa, bəzi bioloji proseslər haqqında, hətta mikrofilmlər- məsələn iki komplementar DNK molekullarının hibridləşmə- sini çəkməyə, səthin üç ölçülü şəklini almağa, obyektlərin la- terial ölçülərini və kələ-kötürlülüyünü dəqiq təyin etməyə imkan verir. Yüklə 4,53 Kb. Dostları ilə paylaş:
|