Hvordan måles mikroskopiske afstande?

Måling af mikroskopiske afstande kræver specialiserede teknikker, da traditionelle herskere og calipere er alt for store. Her er nogle almindelige metoder anvendt:

1. Elektronmikroskopi:

* transmissionselektronmikroskopi (TEM): Elektroner føres gennem en tynd prøve, hvilket skaber et billede baseret på, hvordan elektronerne er spredt. Denne teknik kan løse funktioner ned til atomniveauet (~ 0,1 nm).

* Scanning af elektronmikroskopi (SEM): En fokuseret elektronstråle scanner på tværs af prøvens overflade. Interaktionerne mellem elektronerne med prøven giver information om dens topografi og sammensætning. SEM har en opløsning på ca. 1 nm.

2. Atomkraftmikroskopi (AFM):

* Et skarpt spids, der er fastgjort til en cantilever, scannes over overfladen af ​​en prøve. Spidsen interagerer med overfladeatomerne, og afbøjningen af ​​cantilever måles, hvilket giver et 3D -billede af overfladen. AFM kan opnå sub-nanometeropløsning.

3. Røntgenstrålediffraktion (XRD):

* Røntgenstråler er rettet mod en krystallinsk prøve. Diffraktionsmønsteret af røntgenstråler analyseres for at bestemme arrangementet af atomer i krystallen, hvilket muliggør beregning af interatomiske afstande. XRD bruges til at studere materialer med krystalstrukturer, og dens opløsning er typisk i Angstrom -området (1 angstrom =0,1 nm).

4. Lysmikroskopi:

* Selvom den ikke er så præcis som de andre metoder, kan lysmikroskopi bruges til at måle afstande i mikrometerområdet (1 mikrometer =1000 nm). Denne metode anvender synligt lys til at belyse prøven, og billedet forstørres ved hjælp af linser.

5. Interferometri:

* Denne teknik bruger interferensen af ​​lysbølger til at måle afstande. Ved at måle faseforskellen mellem to lysstråler kan man bestemme afstanden mellem to punkter. Interferometri kan opnå opløsninger i nanometerområdet.

6. Spektroskopiske teknikker:

* Visse spektroskopiske metoder kan bruges til at måle afstande baseret på bølgelængderne af lys, der udsendes eller absorberes af molekyler. Dette kan bruges til at bestemme bindingslængder og andre molekylære dimensioner.

Valget af teknik afhænger af størrelsen på det objekt, der måles, den ønskede opløsning og arten af ​​prøven.