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NOTIZEN ZUR BEDIENUNG DES STM
ALLGEMEINES :
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oberes Oszilloskop zeigt das z-Signal (genauer: Spannung am Piezo-Stellelement, das die Spitze
in z-Richtung bewegt)
unteres Oszilloskop zeigt das (Tunnel)Stromsignal
rechtes Oszilloskop zeigt die Lage des aktuellen Scans an
rechtes Multimeter zeigt Vz, Spannung am Piezo-Stellelement in z-Richtung, beim Einschalten:
-200V (entspricht maximaler Kontraktion)
linkes Multimeter zeigt den Tunnelstrom, d.h. Spannungssignal etwa proportional zum
Tunnelstrom (grob Faktor 10, genauer: siehe Umrechnungsdiagramm), beim Einschalten:
ca. 15,8 mV
2 Betriebsmodi:
• Kanal 1: „constant current“: Regelung auf konstanten Abstand, d.h. konstanten Tunnelstrom
• Kanal 2: bei konstantem z wird der jeweilige Tunnelstrom gemessen
• remember: beides wird gleichzeitig aufgenommen!
EINSCHALTEN:
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Pulsgenerator, Videorekorder, Monitor, Printer, Oszilloskope einschalten
Printer: wenn nicht gedruckt wird, auf Position „UP“, zum Drucken auf „PRINT“
Steuerelektronik (im folgenden SE genannt) zuletzt einschalten
Verkippungskorrektur (slope correction) an SE aktivieren und auf 1:1 einstellen
unten links an der SE auf „display“ drücken, orange LED muß leuchten. Dann erscheint auf dem
Display oben rechts an der SE die eingestellte Spannung zwischen Probe und Spitze (ca. 0,5V)
Diese Spannung läßt sich ebenfalls an der SE unten links einstellen.
Scanbereich: UP – DOWN, LEFT – RIGHT, jeweils auf 5 stellen (entspricht der Mitte des
Scanbereichs)
SPITZE EINSETZEN:
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Kabel aus dem Probenhalter ziehen
Probenhalter herausnehmen
Spitze mit dem Seitenschneider auf ca. 1 cm kürzen
die Spitze mit der Pinzette oberhalb der Zange greifen
ins STM einsetzen, so daß noch ca. 3mm herausstehen
mit dem Schraubenzieher festdrehen
PROBE EINSETZEN UND M ESSUNG STARTEN:
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Probe auf die Mitte des magnetischen Probenträgers setzen
Probenträger links einklemmen
mit der groben Mikrometerschraube sicherstellen, daß die Spitze nicht in die Probe gerammt wird
Kabel in den Probenträger stecken
Lichtmikroskop über Probe und Spitze schwenken
abwechselnd grobe und feine Mikrometerschrauben nach innen drehen, bis die Spitze gerade in
den Probentropfen hineinragt. (Bei festen, glänzenden Proben, wie z.B. Graphit, ausschließlich
nach dem Spiegelbild richten)
am „tunnel current“ drehen, bis die grüne LED („approach“) auf rot wechselt (auf der SE oben
Mitte)
Probe manuell annähern, bis das linke Multimeter ganz kurz übersteuert: Dann gleich wieder
ganz wenig zurückdrehen. Kontakt!
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Feedback zurück auf „run“ → Vz steigt, Spitze wird angenähert. Spannung an rechten Multimeter
steigt.
Falls bei +200V noch kein Tunnelstrom: zurück auf –200V. Feedback-Schalter zurück auf „reset“
und Spitze manuell weiter annähern.
Spitze so annähern, daß die Spannung bei ca. ± 20V liegt. Dann ist das Piezostellelement bei
Beginn der Messung etwa in der Mitte seines Stellbereiches.
Schalter zurück auf „reset“ und Haube auf das STM setzen.
Am Rechner: SVC4CP1 starten. Sofort: am pull down menu: Scan – stop
Feedback auf „run“ → Scan läuft!
WÄHREND DER M ESSUNG:
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immer auf die Verkippung (slope correction) achten: justieren, um 90° drehen und ebenfalls
justieren (dann wieder zurück auf 0°)
Tunnelstrom
bei einer Spannung von ca. 25mV (entspricht grob einem Tunnelstrom von IT = 250pA) bildet
man die auf dem Graphit aufgebrachte organische Molekülschicht ab.
bei einer Spannung von ca. 500mV (d.h. IT ca. 5nA) bildet man den darunter liegenden
Graphit ab.
Die Spannung zwischen Probe und Spitze wird im folgenden UP S genannt.
Wenn UP S im Modus „constant current“ größer eingestellt wird, entspricht das der Einstellung
eines größeren Abstandes zwischen Spitze und Probe. (Denn: natürlich erhält man bei einer
höheren Spannung den gleichen Tunnelstrom bereits bei größerem Abstand.)
„Pulsen“ der Spitze
„Pulsen“ bedeutet, einen kurzen Spannungsstoß auf die Spitze zu geben, damit die Spitze, die
ja zu Beginn in die Probe „gerammt“ wurde, wieder eine geeignetere Form annimmt.
Zu Beginn mit einer relativ hohen Spannung von 2,5-3V pulsen. Dann aber in einem anderen
Bereich scannen, da durch das Pulsen Material („Dreck!“) von der Spitze auf die Probe
geschleudert wird.
Eine „mittlere Pulsspannung“ wäre etwa 1,9V, eine „feinere Pulsspannung“ etwa 1,2V.
„Anschwingen der Spitze“
Die Regelgeschwindigkeit kann an der SE oben links eingestellt werden
Sie sollte so eingestellt werden, daß man sich knapp unterhalb der Resonanzfrequenz der
Spitze befindet
An der Spitze anhaftender „Dreck“, kann auch durch sehr kurzes Anschwingen der Spitze
herunter geschleudert werden. Auch hier: hinterher an einer anderen Stelle weiterscannen.
ENDE DER M ESSUNG
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Feedback auf „reset“
am Rechner: Scan → stop
Steuerelektronik zuerst ausschalten
alle anderen Geräte ausschalten