ث ب غؽا List of materials analysis methods

Transcript

1 ث ب غؽا List of materials analysis methods AED - Auger electron diffraction AES - Auger electron spectroscopy AFM - Atomic force microscopy AFS - Atomic fluorescence spectroscopy APS - Appearance potential spectroscopy EDAX - Energy-dispersive analysis of x-rays EDMR - Electrically detected magnetic resonance, see ESR or EPR EDS - Energy Dispersive Spectroscopy EDX - Energy dispersive X-ray spectroscopy EELS - Electron energy loss spectroscopy EFTEM - Energy filtered transmission electron microscopy FTIR - Fourier transform infrared spectroscopy HREM - High-resolution electron microscopy HRTEM - High-resolution transmission electron microscopy MRI - Magnetic resonance imaging 1

2 PhD - Photoelectron diffraction PED - Photoelectron diffraction PES - Photoelectron spectroscopy PL - Photoluminescence Porosimetry - Porosimetry Powder diffraction - Powder diffraction PTMS - Photothermal microspectroscopy PTS - Photothermal spectroscopy Raman - Raman spectroscopy RR spectroscopy - Resonance Raman spectroscopy SAED - Selected area electron diffraction SEM - Scanning electron microscopy SPM - Scanning probe microscopy STM - Scanning tunneling microscopy SXRD - Surface X-ray Diffraction (SXRD) TEM - transmission electron microscope/microscopy TGA - Thermogravimetric analysis 2

3 Ultrasonic testing - Ultrasonic testing UPS - UV-photoelectron spectroscopy UV-Vis - Ultraviolet visible spectroscopy WDX or WDS - Wavelength dispersive X-ray spectroscopy X-ray crystallography - X-ray crystallography XDS - X-ray diffuse scattering XPS - X-ray photoelectron spectroscopy XRD - X-ray diffraction XRF - X-ray fluorescence analysis XRR - X-ray reflectivity XRS - X-ray Raman scattering XSW - X-ray standing wave technique 3

4 ا اخكاء دفاي ا X XRDیب ب دفاي ا ایىه Diffraction) (X-Ray سى یىی لؽی ی دفوبثف ثفوی غ یبر وفیىشب ب یثب ؽ. ای ي اق دفاي ا ایىه س و خ ز ثفوی یم ی بی اوشفب ی XRD.ثفای سیی ػ و یبر وبغشب وفیىشب ی اق لجی ثبثز جى ؽو جى سیی ویفی ا ب بن سیی فبق وفیىشب ب سیی ا ؽاق وفیىشب ب خ ز یفی سه وفیىشب اوشفن س ػی ة جى غیف لبث اوشفب یثب ؽ. دفاي ا ایىه س و وفیىشب ب ؽ ی و ؽر ا ایىه ثبقسبثیؽ اق وفیىشب و ف اس ث ر االوشیه دفاو ؽ ؽ ا ؽ )ثؽ سغییف ج( یبی غب ی بوىی غ ا ؽ ث ثمیی یب ؽر ا دفا یؽ ؽ مؽا لبث الضظ ای ؽا.. س یص ای ا ف فث ث غب یز خی ا ایىه آای س بثی وفیىشب ی ثب ؽ. ى یؽ ی و ثفای یه ی وفیىشب ی ل بی شؽی یبی شفبر ثب ؽر بی شفبر خ ا. ف وؽا اق ای ل ب فث ث فط ای غب اق یثب ؽ. ب و اا س یص ا غ ا ؽ ؽ ی ی ف ل اثىش ث فب ثی فط ؽر ل فث ث آای اس ب فطبر یثب ؽ. ى ثؽی قیف سفبر فط ی غب اق یه وفیىشب ا فب ثی فط ای آای اس ب ف فط ا ب ی ؽ. فط ی ا ف ة اق ثفیؽ ؽ ث ر افمی بی ا ؽ ا ؽ. اطالعات بدست آمده از پراش یک کریستال شامل زاویهی قلهی ماکسیمم شدت نسبی ماکسیممها و همچنین پهنای هر قله میباشد. 4

5 5

6 لب ثفاي دفاي ا ایىه وبغشبی وفیىشب ا ز. ػىشی ب ثب س و ی یب فی اوشفب لفا ففز و ثفاي دىفي ی یب ه ثفاي خ ز ثفوی غ ا خبیك ث فیكیه وب 1915 ا ثفای آ ب ث فا ی یب فی ثفاي )اوز( ه فی ثفاي )زخ( ب و ى قیف ب ؽ ی ا ایىه ث فطبر وفیىشب ثفغ وف ثبقسبة ا ی 1 و اق و ص ثبالیی ا 2 و اق و ص قیفی ىه ی ؽ اای اغشالف ا ی ای اغشالف ا ث ی سبث فب فط اثىش اوز اق فف قیف سیی ی : ی. ثب ؽ و فاصله راه اختالف و صفحه اشعه بین زاویه و دو صفحه می باشد. θ d Δx 6

7 يافد ا هىیا و س یاآ ظ.ب سا ز ىل ك فل فلاشغا ا ا.ؽ بث یا ف ا ثفد فلاشغا قبف یث ا و فف فیق ییس : ΔΦ فلاشغا قبف λ ج ا فلاشغاΔx ا ا.ؽ بث بض ىیس یا فلاشغا قبف ةف یطیط 2π ؽ بث ا ر ث ؽ قبو بث غ خ.ؽ غلا ف یو یىیشدا ا 1 2 ا بث خ بف ب یث ر ث ع د بی ث بیث فش ث ی ی ب ب آ زفبی.ؽ و یا غ خ ؽ قبف بمیل ثف ث رؽ یىو ب ا هىیا ؽیثبس قبث ى 1.ؽ بث یا ی ا ی فث ب س طف افىس. ی س یا ا ربطف یث ییبد فس افىس. یا ف ا ا س ر ث لاغ فیق :فو 7

8 ي د ی ی د ی ثب اوشفب اق د ای ا ىب ث خ یآیؽ و ا ثب فطبر شفبسی و ث ر س بفی لفا ا ؽ ثفغ و ؽ. ثؽی سفسیت فطبر قیبی ث اضشی ا ىب لفا ففش فای ثفاي ا دیؽا یو ؽ. ای ي ا ىب ثفوی لیك سیی ثفا بی دبی جى و ییبر فسج ا ی ؽ. ي د ی دف وبثفسفی ي XRD یثب ؽ. ؽو ط وبوف ي د ی شؽا سفی ضب ز د ی جغ آ ىب وبق ثف ی طی ایف ای ثب بع ثبثز فوك ایف لفا ی یف. جغ ثبثز ث آ ىب وبق ث وی ثبقی ىب یىی ضفوز یو ؽ. 8

9 ب و ى ثبال ب ؽ ی ا شؽا جغ- ا شؽا آ ىبوبق ثب ی θ یوبق ؽ 2 و θی ثی ا سبث فط ی یثب ؽ. اق ای ف ای دیىفث ؽی XRD فف θ-2θ یثب ؽ. ثبقی ىب یىی خ ز د ی (Scan) اق ی ای 0 خ سب 170 خ یس ا ؽ سغییف و ؽ. ا شػبة ثبق ی د ی ثب س خ ث غ یبر س و وبثف سیی ی. ػ ثی شف اق ثبق 30 خ سب 140 خ اوشفب ی. ای ثبق ث ز ؽی ب و زه سمىی ؽ آ ىب وبق ثب س لف ف ب ؽر ا ایىه ا ىیف ثجز یو ؽ. ا ؽاق ب ب ق ب س لف ف ب ویفیز ا ضب سأثیف ا س و وبثف لبث س ظی یثب ؽ. وبثف بی XRD ث ی ی( crystallinity ) س ب ا غ یبر وبغشبی وفیىشب ی یب ب ظ وفیىشب ی ث وب ب خ ؽا ا ث ر سفویجی اق ضب ز آ ف )ثی ظ ( وفیىشب ی یثب ؽ. ض ق بی آ ف ل بی د ض ق بی وفیىشب ی ل بی سیك ا س ىی ی ؽ. اق ىجز ؽر ای ل ب یس ا ثفای سیی ث ی ی اوشفب وف. 9

10 ا ؽاق یفی ض ق بی وفیىشب ی( size (measuring crystalline د بی ل ب غ ضبی ا الػبسی اق یثب ؽ. ا ؽاق ض ق وفیىشب ی یىف وف ( وف و سب ثف و اثف ػی ة جى ایدب ی ( ػ ا ؤثف د بی ل ب یثب ؽ. ثؽی ی اوز و فز ض ق وفیىشب ی ثك شف ػی ة جى و شف ثب ؽ د بی ل ب و شف اوز. ثب اوشفب اق اث خ سدكی سط ی ی س ا ث ا ؽاق ض ق وفیىشب ی دی ثف. ث ػ ا ثب یىفوف ثبػث سغییف جى ا ی. ثب ا ؽاق یفی سیی جى ا س و XRD وذه سجؽی ا یس ا وبغشب جى ا سیی وف ث یىفوف دیثف. اقخ وبثف بی ای سى یه یس ا ث ثفوی و ظ ؽ ( sintering )وبسب یىز سیی ا ؽاق ؾار ا ب وف. سأثیف ا ؽاق ؾار ثفی د بی ل ب ثب اث ی ف (Scherrer) سیی ی. Bد بی ل )د بی وب ف بوىی ( λ ج ا ایىه Lا ؽاق ؾ θی ثی ا سبث فط )ؾ ( K ثبثز ی ثب ؽ. 10

11 Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS or EDX) طیفسنجیپراشانرژیپرتوایکس an analytical technique used for the elemental analysis or chemical characterization of a sample It relies on the investigation of an interaction of some source of X-ray excitation and a sample. Its characterization capabilities are due in large part to the fundamental principle that each element has a unique atomic structure allowing unique set of peaks on its X-ray spectrum EDS, when combined with these imaging tools, can provide elemental analysis on areas as small as nanometers in diameter 11

12 The number and energy of the X-rays emitted from a specimen can be measured by an energy-dispersive spectrometer از پوسته میگوی EDS spectrum The equipment measures the energy and number of emitted X-rays 12

13 Principle of EDS The excess energy of the electron that migrates to an inner shell to fill the newly created hole can do more than emit an X-ray This ejected species is called an Auger electron, and the method for its analysis is known as Auger electron spectroscopy (AES) 13

14 14

15 Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) 15

16 Auger electron spectroscopy analytical technique used specifically in the study of surfaces and, more generally, in the area of materials science which is based on the analysis of energetic electrons emitted from an excited atom after a series of internal relaxation events. The Auger effect was discovered independently by both Lise Meitner and Pierre Auger in the 1920s Lise Meitner in 1946 Died 1968 (aged 89) Pierre Victor Auger Died 1993 (aged 94) French 16

17 a physical phenomenon in which the filling of an inner-shell vacancy of an atom is accompanied by the emission of an electron from the same atom Incident electron (or photon) core level first outer shell second outer shell ا ىشف ال دؽیؽ ای فیكیه ا ىشف یه اوز و آ وم یه ا ىشف اق الی ثبال ث خبی غب ی ا ىشف ی الی دبیی شف ثبػث سبث ا ىشف ی فی ی. ب یى ا ىشف ی اس ا سفن و ؽ یه خبی غب ی اق غ ثدب ی ؿا. ا ىشف بی الی بی ثبالسف و دفا فلیسف ؽ یس ا ؽ ث ای خبی غب ی فش ا فلی آ و ؽ. ا فلی آ ؽ یس ا ؽ ث ثب ؽ یب ث ر ف س سبث یب ث ا ىشف ی فی شم ؽ ثبػث آ ا ىشف اس ث ثیف دفسبة. ا ىشف ی و ثؽی اق اس غبج ی ا الکتزون اوصه ی ؽ. مؽا ا فلی ا ىشف ىی ؽ اثىش ث ا فلی ی الی ای و اوشف ا لفا ا ا فلی ا شمب ا ىشف اوز. یفو دی ا ىشف ال دفس ایىه ث سبثب ؽ ی ؽر 17 ا ىشف بی ال ثف ضىت ا فقی ب ا ؽاق یفی ی.

18 Auger spectrum of a copper nitride film in derivative mode plotted as a function of energy. Different peaks for Cu and N are apparent with the N KLL transition highlighted. 18

19 X-ray Fluorescence (XRF) X-ray Fluorescence (XRF) is a non-destructive technique that is used to quantify the elemental composition of solid and liquid samples. X-rays are used to excite atoms in the sample, causing them to emit x-rays with energies characteristic of each element present. The intensity and energy of these x-rays are then measured 19

20 فی یب ه بو ئ ف ا هىیا (XRF=X-ray Fluorescence Spectroscopy) ي فی یف ا هىیا یافث یكدس یلا یط و بفشوا. یا هی ىس ییب ا س بد ا كی ب آ یف ػ ر ث یفیو ی ی و ب ث غ ی ؽ ا.زواا فثا ثبس ا هىیا ی شػی افث بمش ا ی فشى ا یلا ف شػ سا بد ا و ف بمش ا ی فشى ا اف بث ف هی غ یفی ا هىیا.زوا ج غ یفی ف ؽ یب ج یكدس یفیو ف ب ػ رؽ ب سفد توب ش بث ی اافف بی زی و ف ب ػ خ.زوا نبوا بو فی یب ه بو ئ ف ا هىیا XRF ا هىیا ی ا شى س ؽجی بی فو ؽی س ا. هىیا یخفغ فثا غفث بث ابج ث آ فشى ا اؽ ی غا سا ا اقآ ؽ و ب ف ی بغ شو د ی فشى ا سا ب بدیا و یا ب ف ی بغ لا بث فشى ا ی و ص و یلف ا فسلابث افل شفف ؽ ا فد.ؽ فثا اؿ فشى ا ص و یلف ا فسلابث ث ص و یلف ا ییبد فس ا هىیا ی بث )ه بو ئ ف( ؽی س و ػ ف ػ خ زوا ث یا تیسفس ییبوب ف ب ػ ر ف شػ.فی ى 1 ؽی س ا هىیا k ی بث L ا فثا بمش ا ی فشى ا ب.ؽ 20

21 21 طرح واره دستگاهXRF

22 بو ی مد بفشوا XRF ب شو یافث بد ا كی ب آ یفیو و یث قبی اؽ بشوا زوا ب ید. اؽ بشوا یا زوا و ف ب ػ یى س ؽ اؽم ب آ ػ.زوا ب اؽ بشوا یشىیبث فظ ي ب آ یقبو زغا ىی ص ى ث ص و بىىی ؽ بث بس XRF حیبش قلا زل ا غفث.ؽ بث یفس یف ب ػ و ث XRF یو ؽ ا یفی ؽ سبجػ ی آ یى و یؽو یوبشد آ فو ی بشیس ك ىی یو ف زوا و حیبش بض د و ف ب ػ ر ث ؽیىوا ف ب ػ بیث. XRF اؽش ف ب ػ فشىجو یؽو بث ؽػ ی سا 11 ییبوب ثبل. ؽ شىی س آ XRF ب شو ث ا ػ فی و ؽ و فییغس رؽ فث تىض یلف ا زوا و فی ه بو ف ا هىیا ىو یب ا ؽ ى فیق ؽ ب. هید ب ثف ث ه بو ئ ف ی ػ ف ػ ب خ زوا و ب ؽ یا ىو ف ػ لا ه یى س ؽ زوا كی ب آ ی و و بد ا ؽ زوا ف بیث ض %90 لا یا ىو.زوا ث یافث ف ف ػ K هید یافث ف ػ K ی و L ا ػ. یلا نقب ثا ب رؽ تیوفس ز بػ ی ا ل ی ئس جوبط ؽ ؽ ا و XRF ا س یافث ییس كیل تیوفس ز بػ ی یلا نقب بفشوا.فو 22

23 23

24 24

25 25

26 26

27 X-ray photoelectron spectroscopy ( XPS) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is a quantitative spectroscopic technique that measures the elemental composition, formula, chemical state and electronic state of the elements that exist within a material Basic components of a monochromatic XPS system. 27

28 فی یب ی فشى ا س ف ا هىیا فی یب ی فشى ا س ف ا (XPS) هىیا ي یكی ب آ یافث یوفث ص و ا م فظ كی ب آ یف ػ تیوفس ییبی ی ییس ز بض یؽ ید.زوا یا ي ص و بث ی ا هىیا هس یلف ا ابج ث فشى ا س ف فد یلف ا فس ؽی س ؽ كف ث افف ب.ؽ یا فشى ا س ف ب هد بوا ث ی طس ف یلف ا ییس یلف ا ی ج خ ب آ ث قبوبى آ زیاؽ ؽ بس اؽس فشى ا س ف یؽی س بث یلف ا ی ج خ ػ يب.ؽ زیب یا ربػلا ا ر ث اؽس فشى ا س ف ب فث تىض یلف ا یؽ ید و.ؽ آ ییبخ و یلف ا فشى ا س ف ی غا ػ ف سا زوا ییس ف ب ػ خ بث ؽ ا یفی یلف ا ی ج خ فشى ا س ف جبغ ؽ بى ا فیؿد.زوا ز بض ییبی ی ف ب ػ خ ربفافط ا ف شػ یلف ا ی ج خ زظ غ یجى آ ف ب ػ بث خ س ث رؽ فشى ا س ف ثف ث ف ف ػ ثبل ؽ ا یفی. زوا یا ي س ف هس یلف ا ا هىیا ث سا ب غفث ؽ و فشى ا ب ش و ف شػ یلف ا ب ؽ و یافثب ث. ؽ یفی فشى ا ب بث یلف ا ی ا غ ب.ز ا 28

29 یلف ا فشى ا س ف جبغ ؽ فثا غفث س ف ا هىیا بث hν یلف ا فثافث بث زواE kin = hν - E binding E kin و یلف ا ی ج خ فشى ا س ف یخفغ Ebinding یلف ا یؽ ید فشى ا اؽ ثف.زوا زف ا ك ػ ؾ ف ا هىیا ؽض 0.5 فش فى زوا فشى ا س ف ؽی س ؽ ك ػ فش یث ث ی ى فث ی ا ش یلف ا غ ا زو ؽ مف فشى ا س ف ی و بس 50 فشى آ ص و ؽی س ؽ ؽ ا ه ب جفغ ا اؽید ؽ و زف ا یا فشى ا س ف ب كی ب غفث یاؽم یلف ا غ ا زو ا.ؽ ا هد ا س زف و هید ب XPS كی ب آ یبض مف یسبػلا ا ؽض 10 ی یلا یط و ؽ ا یافثب ث زیل ى ب آ ا س ربػلا ا یمیل ص و ث زو.آ لاػ فث ؽ ا یفی فی یلف ا فشى ا س ف ث ف ی كی ا س XPS كی ب آ ربػلا ا ث زو.آ )1( كی ب آ یاق یا و آ فی ؽ بخ ی ث یاق ف شػ ؽ ا یفی )2( یوفث ج ل ی یذوا فشى ا.زوا زف یا ع ی طس ب و یث بفشوا افل شفف ؽ ا ب ا لا ظ فی یب فشى ا س ف ا هىیا ب ؽ ا یفی فی یلف ا فشى ا س ف زوب و ث ییب س ربػلا ا ییو ص و ا.ؽ 29

30 XPS 30

31 Components of a commercial XPS system The main components of a commercially made XPS system include: A source of X-rays An ultra-high vacuum (UHV) stainless steel chamber with UHV pumps An electron collection lens An electron energy analyzer Mu-metal magnetic field shielding An electron detector system A moderate vacuum sample introduction chamber Sample mounts A sample stage A set of stage manipulators 31

32 XPS 32

33 XPS 33

34 XPS 34

35 XPS 35

36 Wide-scan survey spectrum for all elements. 36

37 High-resolution spectrum for Si(2p) signal. 37

38 38

39 Atomic force microscopy (AFM) وب 1986 س و و ئ ی ز ث ی فثف اغشفاع ؽ Atomic force microscopy (AFM) or scanning force microscopy (SFM) is a very high-resolution type of scanning probe microscopy, with demonstrated resolution on the order of fractions of a nanometer, more than 1000 times better than the optical diffraction limit. 39

40 The AFM is one of the foremost tools for imaging, measuring, and plot at the nanoscale. The information is gathered by "feeling" the surface with a mechanical probe. Block diagram of atomic force microscope 40

41 The first atomic force microscope 41

42 Electron micrograph of a used AFM cantilever image width ~100 micrometers 42

43 and ~30 micrometers 43

44 AFM 44

45 ساختار CD 45

46 46

47 در مورد AFM بر روی نوکی کانتی لیور )اهرم( وجود دارد که در اثر نیروی بین نمونه و نوک خم می شود. با خم شدن کانتی لیور انعکاس نور لیزر بر روی آشکارسازنور یجابجا می شود. بدین ترتیب می توان جابجایی نوک کانتی لیور را اندازه گیری کرد. از آنجایی که کانتی لیور در جابجایی های کوچک از نون هوک پیروی می کند از روی جابجایی کانتی لیور می توان نیروی برهم کنش بین نوک و سطح نمونه را بدست آورد. و از روی نیروی بین اتم های سطح نمونه و پراب می توان فاصله بین نوک و سطح نمونه یا همان ارتفاع آن قسمت از نمونه را بدست آورد. حرکت پراب بر روی نمونه توسط دستگاه موقعیت یاب بسیار دقیقی انجام می شود که از سرامیک های پیزوالکتریک ساخته می شود. این پویشگر توانایی حرکت در مقیاس زیر آنگستروم را دارد. 47

48 حالتهایکارکرد حالت تماسی در این حالت نوک میکروسکوپ با نمونه در تماس ضعیفی بوده و تصویرسازی با اندازهگیری انحراف نوک )بوسیله نیروی دافعه بین نوک و نمونه(انجام میشود. حالت بدون تماس در این حالت تماسی بین نوک میکروسکوپ و نمونه وجود ندارد و تصویر سازی از نیروی جاذبه بین نوک و نمونه انجام می شود. حالت تماس متناوب )ضربهای( این حالت نیز مانند حالت بدون تماس است با این تفاوت که در حالت تماس متناوب نوک کانتیلیور مرتعش به آرامی با نمونه برخورد میکند. در این روش تصویرسازی با استفاده از دامنه ارتعاش کانتیلیور انجام میشود. 48

49 مزایاومعایب مزایا سرعت باال سادگی تهیه نمونه اطالعات دقیق ارتفاع بلیت کار در هوا خال و مایعات )بر خالف بلیت مطالعه سیستمهای زیستی زنده میکروسکوپ های الکترونی( معایب بازه مطالعه عمودی محدود بازه بزرگنمایی محدود وابستگی اطالعات بدست آمده به نوع نوک میکروسکوپ امکان آسیب دیدن نوک میکروسکوپ یا نمونه 49

50 Ultraviolet visible spectroscopy شکل - 4 طیف الکترومغناطیسی 50

51 ب ى فث ثبس یىی ب غ فشى ا بث ب ید ىوفشىذوا ؽب. ثبس یىی ب غ فشى ا و بث ف ؤ ی س ج ه بوفف زػفو ػ یاا هی زی بغ ب ؾ ج.زوا زمیمض ا س ثبس یىی ب غ فشى ا ا ر ث راؾ اكد ث ب س ف فظ زفف و یلف ا ب آ توب ش بث ه بوفف ثبس.زوا فی یىی ب غ فشى ا جا ا یی یا بس سفد ب ب ا فث فی و فث تىض ب ى بوفف ث ب ی ب ؽ ا غ.ؽ فی ید و / ف ثافف یئف ةؿخ ثبس یىی ب غ فشى ا ثػبث شػی افث ؽ فشى ا یلا زیففظ سا ب ى ب. یا رلابمش ا ی فشى ا سا ب ثػبث بدیا یثؿخ غ یاؽس هیبث ب ا ى ب هید یثؿخ شو ید د ا ث زو. ؽ ربی غ ی و ثبس :یىی ب غ فشى ا ید ىوفشىذوا ی ػ(Spectroscopy) زوا و ى فث ثبس یىی ب غ فشى ا ا (Electromagnetic بثradiation) ب ا ب افل.ؽ یا فث و ب ثبس یىی ب غ فشى ا ا ا س ث ا ػ ػ د یا شىث یلف ا اكد ث ب (Photon) س ف فظ.زفف ی س ثبس یىی ب غ فشى ا لاػ فث زی بغ ؾ یا یاا زی بغ یخ كی.زى یا زی غ ب ثبس یىی ب غ فشى ا ث ا ػ ؾ ج ب س لب ش ف یؽىی ج ى ث ى ف یؽىی كی.ؽ شى فث نبوا ی ئس یخ ثبس یىی ب غ فشى ا ف ؤ اؽ یىیفشى ا اؽ یىی ب غ شغبو.زوا ؽ یا ب اؽ بض ب ش ا ج یط فث ف یؽىی ی س ز خ فث یف ید ج ػ ؽ شى. 51

52 اؽ یىیفشى ا ثبس یىی ب غ فشى ا ثػبث ث خ ؽ آ ؽیؽد ی ؽ ب (Reflection)نبى ا (Transmission) جػ بىى ا بی (Refraction) زىى ةؿخ (Absorption) ب ى فث بث ب اؽ. یىی ب غ ثبس یىی ب غ فشى ا كی ؽ یآفف ةؿخ جا ا ثف ث ه بوفف یی یا ه ب ق یىی ب غ شى یا فثؤ (Nuclear Magnetic Resonance).زوا یافثب ث بد یا ب س اؽ یىیفشى ا ثبس یىی ب غ فشى ا ث ز ػ فثؤ ث ؽیؽد ق ف یوفث افل.فی (Absorbance) ةؿخ یؽ یآفف زوا و آ هی ب ث ی یك یلف ا ه بوفف ی بغ ثبس یىی ب غ فشى ا ا ةؿخ دیش سفد ی ثبس ی ا ا فی س. ؽ و فی ید و ف ثافف یئف ةؿخ ثبس یىی ب غ فشى ا و س ب یضب ف ثافف / یئف.زوا ى ی آ ی ؽ هى ذ و بمش ا بث و شو ةؾبخ ب فی ید و ف ثافف یئف.ؽ شى یفش رلابمش ا ربجیوفس ی آ ثف ث n بمش ا *π ث ثπ *π.زوا فشى ا ةؿخ ئى ی ؽ بشیثا d f افل ؽ ا ةؿخ بمش ا بث هى ذ و ب كی ط هی ع ؽ یآفف بو/ یبىوا ی.زوا 52

53 Ultraviolet visible spectroscopy or ultraviolet-visible spectrophotometry (UV-Vis or UV/Vis) refers to absorption spectroscopy or reflectance spectroscopy in the ultraviolet-visible spectral region. This means it uses light in the visible and adjacent (near-uv and near-infrared (NIR)) ranges. 53

54 Beckman DU640 UV/Vis spectrophotometer. 54

55 Diagram of a single-beam UV/Vis spectrophotometer. 55

56 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 66

67 67

68 68

69 ید و فی ب (IR Spectroscopy)ك فل یا ي فی ید و فثبو فشى یا ؽ ا یفی یفیو ی و ی ى ف شػ.ا فی ب ك فل و فشى ج µm افل ا ا ا س ث و یضب ب ك فل هیك )Near-IR( ب ك فل ب )Middle-IR( ب ك فل )Far-IR( یىمس. فشى یفس فثبو فی ب ك فل ث یضب یفی cm -1 ثف ث زوا و فشى ب ك فل ب افل.ا فثبو یكدس یا ی شج فث ي ب (Infrared-IR) ك فل فث (Absorption) ةؿخ یبد بی ثبسقبث جا ا(Reflection) هی ب غ فشى ا یضب یفی ب ك فل.ؽ بث یا ي یىی یفش یفش اؽش هی ىس فی ید و ز خ ییبوب ؽ ا یفی ی ى ف شػ.ؽ بث فی ب ك فل ربػلا ا یبیق بث بشغبو تیوفس كی ب آ ؽ بیشغا ب افل.ؽ دیش یا ف ا فی ید و ب ك فل فش یث ف فثبو ف ی غ ق ییبوب ی ى ب ػ ( )ی آ بث بفشوا ف (Functional Groups) ی بػ ب آ فثبو اؽید فو.زوا ث ربجػ ف ی یا ع فی ید و ؽ ا س ف ی بػ ف شػ خ فث ی ربجیوفس ی ى ییبوب فو دیش بشغبو ی ب شضا ربجیوفس ا یافث ب ث بغ ا.آ 69

70 ػ د ی سا ب و ب و ف یؽىی افل شفف ؽ ا تخ ا غ قفث ییبی ی یىیكیف ی بغ یافث ى یبض یا ف ب ؽ ف ی بػ.ؽ ی ث ا ػ بث COOH ف ا ث ا ػ ف ی بػ ؽیوا هی یىو ثفو C=C ؽ ید ا ث ا ػ ف ی بػ ى آ C-O-H ف ا ث ا ػ ف ی بػ ى ا.ؽ وب ث ى یبض هی ف ی بػ ػ هی وا ییبی ی ػ بشف ی ثب غ ث یب.ؽ اؿ ص و یبیىث ب بشغبو ب كی ؽ ا س بث ف ی بػ می ؽی ب د ربی غ بس ى فث آ ب بث ف ی ب شلا ا. ف یبی افید ب كیز ث شو ید بض يبسا ؽ بث و دیش یمشى يبسا ى ؽ قبو ب آ.ؽ بث رب بسا ی ى ث غ ث بو ؽ ید ؽ قبو ى ی ب. 70

71 يبسا ی ى ا ا س ث شو يبسا (Stretching) ی و ی غ یىمس(Bending) یؽ ث. عا ا ف شػ یا رلابمش ا ى 2 ث یب ش اؿ ؽ.زوا ب و ى ثبل ؽ ب زوا رب بسا ی و ب هی فییغس شو ید بف یث سا ب ط ؽ ید یث سا. ؽ بث ىی بض رب بسا ی غ بث یفییغس یاق ؽ ید ػ فث ب ز ع :ؽ ا یسیل (Scissoring)ا ا یا بج خ (Rocking) (Wagging) یا (Twisting).ی سید 71

72 Symmetrical stretching Antisymmetrical stretching Scissoring Rocking Wagging Twisting 72

73 تاCm-1 محدوده Cm-1 ا 1400 ا 600 به دلیل کمتر بودن میزان انرژی جذب شده و ارتعاش خمشی اکثر پیوندهای موجود در مولکول ناحیه ای پیچیده و شلوغ است واین موضوع تشخیص همه باندهای جذبی در این ناحیه را مشکل می سازد. به دلیل الگوی منحصربه فردی که در این ناحیه وجود دارد به آن ناحیه اثر انگشت نیز گفته می شود. باندهای جذبی در ناحیه Cm-1 دارای انرژی جذب شده بیشتری بوده و عموما ناشی از ارتعاش کششی پیوندهای قوی تر است و گاهی به این ناحیه ناحیه فرکانس گروهی نیز گفته می شود. 73

74 نواحی معمول طیف IR که در آن انواع مختلف باندهای ارتعاشی مشاهده می شود باید توجه داشت که منطقه باالی خط چین به ارتعاش کششی و ناحیه زیر خط چین به ارتعاش خمشی مربوط است. به طور کلی پیوندهای سه گانه قوی تر از پیوندهای دوگانه و یا ساده بوده و دارای فرکانس ارتعاشی باالتر یا به بیانی بهتر عدد موجی باالتر هستند. پیوند C-C دارای فرکانس جذب C=C در حالی که پیوند دوگانه Cm بوده فرکانس Cm-1 است جذب C=C پیوند سه گانه Cm و دارای فرکانس جذب همچنین حرکت خمشی راحت تر از حرکت کششی صورت می پذیرد. C-H Cm و مثال C-Hخمشی در ناحیه کششی در ناحیه Cm-1 قرار 3000 می گیرد. 74

75 ج (λ) ا الػبر ضب اق خؿة ب لف ك ( (Absorbance یب (A ) جغ سغییف ی و ؽ ث ر یه یف ث بی ؿا ش ی. دبی ثب و اق سبث ی 75

76 76

77 77

78 78

79 In spectroscopy, the wavenumber of electromagnetic radiation is defined as where λ is the wavelength of the radiation. 79

80 Typical Infrared Absorption Frequencies Stretching Vibrations Bending Vibrations Function al Class Range (cm -1 ) Inte nsit y Assignment Range (cm -1 ) Inte nsit y Assignment Alkanes str CH 3, CH 2 & CH 2 or 3 bands med med wk CH 2 & CH 3 deformation CH 3 deformation CH 2 rocking Alkenes med var str =C-H & =CH 2 (usually sharp) C=C (symmetry reduces intensity) C=C asymmetric stretch str med med =C-H & =CH 2 (out-of-plane bending) cis- RCH=CHR 80

81 Alcohols & Phenols v a r st r st r O-H (free), usually sharp O-H (H-bonded), usually broad C-O me d var -wk O-H bending (in-plane) O-H bend (outof-plane) Amines (dil. soln.) (dil. soln.) w k w k m e d N-H (1 -amines), 2 bands N-H (2 -amines) C-N me d- str var NH 2 scissoring (1 -amines) NH 2 & N-H wagging (shifts on H- bond مشاهده فایل 81

82 Transmittance (%) (b) (a) 0 (a): Pani (b): Polyaniline//titania/ nickel oxide nanocomposite Wavenumber (cm -1 ) )b( )a( یف بی ففش ؽ س و یف و ح ب لف ك )FT-IR( د ی ا ی ی /سیشب یب ثفای د ی ا ی ی غب ب وب ذ قیز 82

83 Peak assignments Peak position (cm 1 ) د ی ا ی ی غب ب وب ذ قیز N-H stretching mode NH + 2 bond in aromatic amine N-H bond in aromatic amine C-N imine stretching vibration 1643, C=C stretching bond of benzenoid ring C-N stretching bond of benzenoid ring C-C and C-H bands of benzenoid ring The quinoid unit of CSA doped Pani Ti-O-Ti band

84 قف ا ي یف شػ ز خ ییبوب كی ب آ ا خ ا و یىی فف یفس ب آ ي ید ىوفى.ؽ بث یا ي ب ا س فیب س ییب كث ؽ ث زو.آ ح ىوفى ی فشى ا SEM ی ث و ف ح ىوفى ی فشى ا زوا فف یفس ي ید ىوفى ث ب و لاػ فث ی ی س فیب س ییب كث ؽ یس و ث راكی دس یفب ا ك د ؽ ا س یافث كی ب آ ییبی ی ف ی یوفث ب كی ث بو شفف. یب ج فى ػ یا ح ىوفى فث و ی سفد ی فشى ا بث ب.زوا سفد غ بو ؽ یا فث و ز خ ؽ ا س یوفث ب بفشوا افل.فی بث بفشوا ي ید ىوفى فیب س بث ییب كث لابث ب ث زو ؽیآ بس ا شث ربیئكخ آ ا بث زل ب. رؽل هیىفس فیب س ید ىوفى بث خ س ث ع ی سفد بفشوا ػ. ث ا ػ بث بث بفشوا ح ىوفى ی رؽل یىیىفس ؽض 1 فش فى بی یشض 200 فش ب بث بفشوا ح ىوفى ی فشى ا STM AFM ی ی بث ش لابث ؽض هی فش ب بس ؽ ز فشى ا ثبل یوفشو.زوا ی ثا زل ی ػ یمفا یغفث یفس ي ید ىوفى ى 1 ب ا ؽ.زوا scanning electron microscope (SEM) 84

85 85

86 scanning electron microscope (SEM) A scanning electron microscope (SEM) is a type of electron microscope that produces images of a sample by scanning over it with a focused beam of electrons. The electrons interact with electrons in the sample, producing various signals that can be detected and that contain information about the sample's surface topography and composition. 86

87 ح ىوفى ی فشى ا یبدث ی سفد ی فشى ا بفشوا. ییبد آ و ج فشى ا ؽ ا س بیىث بس و ؽ بث هد ح ىوفى ی فشى ا ا س ث یئب كث بیىث لابث زو زفبی بس( ؽض هی ی فثافث ی ث ح ىوفى.)ی فشى ا غلا ح ىوفى ی فشى ا نبوافث ی ا ل جا ا هی ب غ فشى ا بو ؽ و ؽ ب ب س ح ىوفى ب ك ئی ی ز یى س ؽ ؽ ا بث یا ربفس و ح ىوفى ی فشى ا ث یبخ ب فشى ا سفد( )ی فشى ا یلف افد بفشوا.ف لاػ فث یا ب ك كی یا ع ب ح ىوفى ع ك هی ب غ فشى ا ؽ بث و بث ك ی ربفش.ؽ بث ب یػیبس ی ا ع ح ىوفى ی فشى ا عاؽثا ؽ ح ىوفى ی فشى ا ی جػ (TEM=Transmission Electron Microscope) ؽ بث و كی بى فى ػ آ بمیل ؽ ب هی ح ىوفى ی جػ ی زوا بث یا ربفس و آ ث یبخ هی ی سفد ی فشى ا ث یبخ ك ی ك یىی ب غ بفشوا. 87

88 ح ىوفى ی فشى ا ی ث و ث بیScanning Elecron Microscope آ ث SEM ب شغا ؽ ی یىی عا ا بیىث فف ح ىوفى ی فشى ا زوا و ب غ فثبو یبیىث یب ف ب اؽید فو.زوا یشىػ يلاس ب ق ی و س ی ح ىوفى ی ث ث بو 1935 قبث وف هوب (Max Knoll) ب آ مد ی ی ق ؽیؽد هی فشى ا ی بد ا ا یفی س ا فث نبوا زوافش بو ی ب بو (electron chanelling contrast) ی فشى ا لا ف ی یىی یو ث زو.آ فف ب ا آ ربمیمطس(ManfredvonArdenne) یفش یث ا فث ی ا یىیكیف SEM ى فث آ بث بد ا ا زى ا س بو 1938 بث فب ا فو یو رید ی ث ث TEMهی ح ىوفى ی فشى ا ی جػ ی ث.قبىث بث بط یا ب شو ا فظ ی ػ بجمشوا افل.زفف بفشوا SEM یافث ب ی یػ فبف فیغ ی ا بث و س یول (Zworykin) ابى بو 1942 رلابیا ی ؽطش بىیف آ بد ا.ؽ ی و س SEM فش یث و س ىففد ك بز (CharlesOatley) ی س ا يبى یف را شوا (GaryStewart) ب ا حیفج و بی بشیفث ث بد ا ؽیو بو 1965 یافث ی ا بث ر ث یبدس ی ا اقبث.ؽ تجوSEM زغبو ؽ بس بممط ؽ ا شث ب ا ث ی بو بث ش فش یث ب ابج ث. ؽ و بث ی سفد ی فشى ا تجو بس فشى ا ب س ف جبغ ی ث ز و ب قبوبى آ ب ؽ و آ ز ىل یؽجس ث ب یو.ؽ زوفض سفد فث ی ػ د یا ب یو ب ا افف ؽ و و فث یا نبوا ح ىوفى ؽ ا س فی س ثبمش ص و ا ث ر ظط ث ظط فث طف یب.ؽ یافثب ث كی بى SEM فى ػ بث ح ىوفى ی لا بو ربفش.زوا 88

89 SEM opened sample chamber 89

90 90 یک میکروسکوپ الکترونی روبشی

91 91

92 یشل ی سفد ی فشى ا ی ث بث غفث ؽ و یث ب آ ى فث ی.ؽ ی دیش آ غ بو ؽ ی سفد زوا و بث ه و ب قبوبى آ زفبی ییبوب ؽ رب ػ ب ا بى آ ى.ؽ قبو 3 یىیسب ی سفد و غ بو ا ب ؽ 92

93 ى فث فشى ا فشى ا :ؽ ا س *ثی فیثأس ث جػ ؽیب ث* یىیشولاا ؽ وافد یفییغس یلف ا آ ث خ ؽ بی ز خ ب ا آ فییغس ؽیب * يافد شفبی بىى ا ؽثبی هی ز خ یطیخفس و و س بشغبو ی ث ییس ػد ف ث* یىیشولاافیغ ؽ وافد یلف ا ز خ آ فییغس ةؿخ ف بدیا. * ر قبفسا بشفا ا 4 5 فشى ا ی بث بی سفد ا(یىی ب غ فشى ا X ی بی ) ف ش بی رافض ى یا اقآ.ف 93

94 ثب س خ ث ای غال ی ػ ىف ی یبثی و یه یىفوى ح SEM اق اخكای قیف ا ىشف ی سف ك بی ا ىشف غ ب یىی ث ویىش آ ىبوبق ب )ویىش خ غ آی سم یز وی ب ( ویىش ویىش غأل بی س یف ى اخكای یه SEM ا ب ی ؽ. اا ث فش ای اخكاء ػی ثیب ف ط ی ػ ىف وش ب یك ی ثب ؽ. غ ا ؽ دفاغش س ىی یبفش اوز: ؽ و الغ ث 94

95 اق: ػجبس ؽ و ؽ ی اوشفب ا ىشف ی سف ػ ا ث سدبی فیال ب ع و وفی و دبق س ىش فیال ب -1 كا ال شب فیال ب ثفایؽ( (LaB 6-2 ف فیال ب 3- ی ی.( FEG ) ؽ. ی ب ا فیال ب ع و ای س یف ى 95

96 ك SEMیىی ب غ فشى ا ی ا یفس یاكخا شو - فشى ا SEMهیشدا ك یىی ب غ آ ؽ شى و زطس لأغ بو.ؽ و- یا ب ك فث فلاغ ك ی یا ی سفد ی زطس فثا ری یط یب افل ی فی ی و ی یسافییغس و آ بدیا ی ب اؽ یىی ب غ فشى ا بدیا ؽ و س یو رید.زوب فییغس ز خ كوف س فشى ا ب ح ىوفى ی فشى ا ب س و س اؽ یىی ب غ فشى ا یو رید ب بد ا.فی یقبو ب آ : -1 كی س فو -2 زثبث فو یافلفث-3 ب سا یىیفشى ا -4 96

97 SEM Adhesive Tabs, Tapes and Sheets - Conductive SEM Paint, Paste, Aerosol and Pen - Conductive 97

98 Sample preparation All samples must also be of an appropriate size to fit in the specimen chamber and are generally mounted rigidly on a specimen holder called a specimen stub. Several models of SEM can examine any part of a 6-inch (15 cm) semiconductor wafer, and some can tilt an object of that size to 45. Conductive materials in current use for specimen coating include gold, gold/palladium alloy, platinum, osmium, iridium, tungsten, chromium, and graphite. Additionally, coating may increase signal/noise ratio for samples of low atomic number (Z). The improvement arises because secondary electron emission for high-z materials is enhanced. 98

99 ب فثبو SEM رب ب یبیىث ا فیظ راك ف ب لبی آ ا یىی ب غ ب ب بوفثا ی ب ب بو هافو ب زیق ذ بو ب یك ف ب ب د ث ی ی ب ف ی د كیبػ ب هیشولا ب هیشولاد ب ث بو فث. یا ربمیمطس غب ی ب ز ؽ ث ا ب د ا رب خ یی ل ی ث زىى یثبیقبث جس ؽد ی شىغ ی غ یواؽیىوا یبو یبوفف فییغس ى یىی بى رلاب سا یىیفشى ا هی ب غ ب یاكخا ی ب بو اؽ ی فشى ا د ی ر.فی بث یوفث SEM بث ا س یسبػلا ا ق ض یل ف یفاف د س تیوفس یفاف بشىیفو ث زو یؽ ز.آ SEMفثبو ؽ سبجػ : -1 زىى (Fractography): یب یثبی ی و ص و زىى ییس بػ عف زىى ییس زىى كی بى یوفث زىى ی ب (Fatigue)ی شىغ -2 یفاف بش ( ییب كث :)لابث ییس ی ؽ ا ا ییس بشغبو یفاف بش ف شػ یوفث اقف یشض ب ز بض ذا ؽ ض ی ز یثبی قبف ف شػ ب غ بشغبو قبف یث و یثبی بیاف تیوفس ییبی ی ی ص و ب ا ف فى یفش ب یوفث يفشى فیى ب ش ا نفس ب زجى ث یاكخا یبشغبو اقف ( ب ا ربث و بغآ ب )... ی ی د ؽ 99

100 3- یػش فی ا د ب: ثفوی وبغشب ؽیشی ضب اق ا د ب ثفوی دؽیؽ ی خؽای فبقی ضی ا د ب ثفوی وبغشب وب ذ قیز بی یػش ی 4- ؽوی و ص: بوبیی ضفف ب ثفوی وبغشب د ب سفیج لی ثفوی وبی غ ی: س ػی ع ىب یك غ ی 100

101 Environmental SEM Conventional SEM requires samples to be imaged under vacuum, because a gas atmosphere rapidly spreads and attenuates electron beams. As a consequence, samples that produce a significant amount of vapour, e.g. wet biological samples or oil-bearing rock, must be either dried or cryogenically frozen. The first commercial development of the Environmental SEM (ESEM) in the late 1980s allowed samples to be observed in low-pressure gaseous environments (e.g Torr or kpa) and high relative humidity (up to 100%). 101

102 102

103 103

104 104

105 105

106 ح ىوفى ی فشى ا ی جػ (TEM= Transmission electron microscope) یاكثا می ػ بشغبو یل ف ا ة ىط ؽ و رب ب یبشغبوكی ا بث رؽل هیىفس لابث ییب كث ی یغ بیق ا بى ا فیؿد.ؽ قبو لاػ فث یا یا ب ح ىوفى ز خ رب ب بشغبو ث بمس ز خ یفی ئبم ی ث ا س بفشوا. یا ا تجو ؽ زوا TEM و قف ا ث هی اكثا بیىث یبیىث ربمیمطس شفف ید هیكیف ی ی یوب ث ػ ا زىیق شغب یوب. سػیبس ی ا بث بو 1925 یئ (louis de Broglie) یفث ی ئس یخ ث فشى ا بث یخ فش و یئف ا شف. بو 1931 (knoll &Ruska ) بىو بث بفشوا یا ا ی ا ی یب قآ ح ىوفى ی فشى ا ا ئاا.ؽ بو 1933 بىو ح ىوفى ی فشى ا ئاا و ش آ یافث ی ا بث ح ىوفى ی فسافف شف. ث بو 1938 كی یافث ی ا بث یبدس ح ىوفى ی فشى ا ب ا ش س شغبو.ؽ 106

107 Transmission electron microscopy Transmission electron microscopy (TEM) is a microscopy technique whereby a beam of electrons is transmitted through an ultra thin sample, interacting with the sampel as it passes through. An image is formed from the interaction of the electrons transmitted through the specimen; the image is magnified and focused onto an imaging device, such as a fluorescent screen, on a layer of photographic film, or to be detected by a sensor such as a CCD camera. 107

108 فلج اطفال polio or infantile paralysis, is an acute, viral, infectious disease spread from person to person, primarily via the fecal-oral route A TEM image of the polio virus. The polio virus is 30 nm in size 108

109 109

110 The electron source of the TEM is at the top, where the lensing system (4,7 and 8) focuses the beam on the specimen and then projects it onto the viewing screen (10). The beam control is on the right (13 and 14) 110

111 Vacuum system To increase the mean free path of the electron gas interaction, a standard TEM is evacuated to low pressures, typically on the order of 10 4 Pa The vacuum system for evacuating a TEM to an operating pressure level consists of several stages. Initially a low or roughing vacuum is achieved with either a rotary vane pump or diaphragm pumps bringing the TEM to a sufficiently low pressure to allow the operation of a turbomolecular or diffusion pump which brings the TEM to its high vacuum level necessary for operations. 111

112 Cross sectional diagram of an electron gun assembly, illustrating electron extraction 112

113 113

114 114

115 TEM Supplies TEM Grids Silicon Dioxide Support Films TEM Grid Storage Boxes Grid Tweezers Silicon Nitride Support Films 115

116 TEM Carbon Coater 208C Cryo Grid Boxes TEM Calibration Grid Holder 116

117 scanning transmission electron microscope (STEM) A scanning transmission electron microscope (STEM) is a type of transmission electron microscope (TEM). As with any transmission illumination scheme, the electrons pass through a sufficiently thin specimen. However, STEM is distinguished from conventional transmission electron microscopes (CTEM) by focusing the electron beam into a narrow spot which is scanned over the sample in a raster. شطرنجي 117

118 A STEM equipped with a 3rd-order spherical aberration corrector 118

119 Inside the corrector (hexapole-hexapole type) 119

120 Simulated HREM images for GaN[0001] 120

121 High resolution TEM and optimized molecular models of as-received nanodiamond and nanodiamond purified by oxidation in air 121

122 High resolution TEM 122

123 scanning tunneling microscope (STM) A scanning tunneling microscope (STM) is an instrument for imaging surfaces at the atomic level. Its development in 1981 earned its inventors, Gerd Binnig and Heinrich Rohrer (at IBM Zürich), the Nobel Prize in Physics in

124 For an STM, good resolution is considered to be 0.1 nm lateral resolution and 0.01 nm depth resolution. With this resolution, individual atoms within materials are routinely imaged and manipulated. The STM can be used not only in ultra-high vacuum but also in air, water, and various other liquid or gas ambients, and at temperatures ranging from near zero kelvin to a few hundred degrees Celsius. 124

125 Schematic view of an STM 125

126 Image of reconstruction on a clean Gold(100) surface An STM image of a single-walled carbon nanotube Probe Tips STM tips are usually made from W (tungsten) metal or Pt/Ir 126 alloy where at the very end of the tip (called apex), there is one atom of the material.

127 Cesium & Iodine on Copper (111) Sodium & Iodine on Copper (111) 127

128 Title : Carbon Monoxide Man Media : Carbon Monoxide on Platinum (111) 128

129 Title : The Beginning Media : Xenon on Nickel (110) 129

130 Title : Quantum Corral Media : Iron on Copper (111) The discovery of the STM's ability to image variations in the density distribution of surface state electrons created in the artists a compulsion to have complete control of not only the atomic landscape, but the electronic landscape also. Here they have positioned 48 iron atoms into a circular ring in order to "corral" some surface state electrons and force them into "quantum states of the circular structure. 130

131 Scanning Tunneling Microscope of Besocke type 131

132 RHK UHV 3000 Scanning Tunneling Microscope 132

133 STM-Scanning Tunneling Microscope 133

134 Scanning Tunneling Microscope (STM) 134

135 حسگز گاس یه ضى ف بق جؽ ی و زه اوز و او بی فیكیىی ی یبیی ثی بق ا س ىی ؽ ی غ ا ث ر سغییف وی ب ا ىشفیىی بی ی ؽ. ای ضى ف ب ثف اوبن ب ی غ ا ا ىشفیىی ادشیىی ع ب یز اخكای وبق ؽ وش ث ؽی ی ؽ. Resistance-based انواع حسگرها Work functionbased Schotky diode Metal/oxide/semiconductor capacitor Metal-oxide semiconductor field effect transistor Acoustic sensor Optical semiconductor oxide sensor 135

136 Resistance based - 1 (Wagner et al. J. Chem. Phys 18 (1950) 69-71( وب 1950 ا ف ىبا سغییف غ ا لشی ف بق بی وب ؽ لفا یف ؽ ا كاي ؽ. ده اق آ وب بی ػش فی ا ىشفیىی ZnO ZnO WO 3 SnO 2 TiO 2 ی ضى ف بق یؽل ثف دبی ی اوىیؽ بی ف كی ث ػ ا ی بی ( ) ؽ اوز. MoO 3 Sb 2 O 3 Ga 2 O 3 V 2 O 3 NiO Fe 2 O 3 FeO In 2 O 3 Nb 2 O 5 136

137 ضى ف بق ثف دبی ی الی بی بقن ی بی بی اوىیؽ ف كی یب سفویجبر خؽیؽ ضبی وب ذ قیز بی ػش ف ف ك/ ی بی د ی ف/ ی بی... مب ز الی لشی ف بق لفا ی یف سغییف ی یبثؽ. ای سغییف مب ز ثؽ ی سغییف یكا ا ىشف بی و طی بضی ی ف بق اوز. ای سغییف ا ىشف ی یك ثؽ ی او بق O - ثب اوىیم خ بضی ی ثب ؽ ( 2 (. ای او ػ ب redox ) ف ب ( اوز شید وب O - O 2- ثب ؽ. ی و ص خ ب ؾار وب سبثغ وب طزح واره ای تزسیم شده اس واحیه تهي تار ايجاد شده تز روی سطح داوه ها و در اثز اکسیضن های جذب سطحي شده تز روی آوها. ايه واحیه ی تهي تار در مزس تیه داوه ها تا همزاهي سد پتاوسیل واشي اس اتصال داوه ها ته يکديگز موجة ايجاد سد پتاوسیل پايه ای تیه داوه ای تزای تزاتزد حامل های تار مي شود. راهکار: افشايش دمای عملگزی حسگز است. 137

138

139 ع ى ب یز ب ی ضى ف سػ ػ ع ي س ىی الی ضىبن ث بق فاضی ع ب ا ىشف ف ب بق ضد بق ػ ا ضى ف مب شی مؽا ضىبویز ایدب ؽ ف بق ق ب دبوع ق ب ثبقیبثی 139

140 ای ع ضى ف و ػ ب ث سدبی ثف دبی ی اوىیؽ بی ف كی ی وب ب ضىبن ث بق وز ی ف اوشفب اق ا ب میبن ) ب ؾار ب ی ب ب ب ب سى ب ب وب ذ قیز ب( ثؽ ی و ص ػ ویغ و ػب ی ثفای ایدب او ثی شف ثب ى بی بق س ا بیی و زه وبقی اثب ضى ف س خ لفا ففش ا ؽ ثىیبی اق سطمیمبر اغیف اوشفب ؽ ا ؽ. ثفای بق بی اضیب و ؽ )reducing( ب ؽ بق یؽل ای : The gas sensitivity is defined as: S = R air / R gas Sensor response of a sensing material is defined as: SR% = (R air R gas ) / R gas x 100 NO 2 ثفای بق بی اوىیؽو ؽ )Oxidizing( ب ؽ بق ای : The gas sensitivity is defined as: S = R gas / R air Sensor response of a sensing material is defined as: SR% = (R gas R air ) / R air x

141 141

142 ای ؽ اق ضى ف ثف دبی ی سغییف سبثغ وب س و الی بی بقن ف ك/ اوىیؽ/ )ػ ب وب یبفش ( ی بی وبغش ی ؽ. ف بق وب ی بیؽ ال آ ب ثف اوبن اغشالف وبغشب 3 Work function-based - 2 قیف سمىی ث ؽی ی ؽ. وش Schotky diode Work function-based Metal/oxide/semiconductor capacitor Metal-oxide semiconductor field effect transistor 142

143 Schottky diode type - 1 Schottky diode type دبی ی ثف ا بق ضى ف ثبال ى وبغشب اای و ؽ ی ب ا اوز. ف ك بی- ی )اوىیؽ(- ف ك- Schottky ثبالیی ا ىشف الی ی ضىبن اسجب یه و اوز بق ث اوىیؽ الی )یب بی ی ف ك ثی بقن س ی ؽ ی ی بی( ایدب ی بیؽ ضب ی و ا ىشف قیفی یه الی ی ف كی و یه اس ب ا یه ثب فی ی بی ا ( یب ث ی الغ یه الی ف ك ضىبن ث بق اوز(. اوز 143

144 ى بی بق ی س ا ؽ خؿة ؽ سفىیه ف ؽ ث اس بی س ىی ؽ بق الی ی ف كی ضىبن ث بق ) ب ؽ: ) Ag Au Pt Pd. دػ اس بی بق خت ی الی بی ل جی اس ب ف ك اوىیؽ ى یف و ثبػث سغییف سبثغ وب ف ك ی ؽ بیشب خت سغییف وؽ Schotky اس ب ی ف. شبلجب شبل ا ؽاق یفی ؽ ط ی I-V و ثب مؽا خؿة ففاا ی اس بی بق اسجب ا خبثدب ی و ی س ا اق آ ثفای آ ىب وبقی بق اوشفب. ث ثب ىبا (Lu et al. Sensors and Actuators B 146 (2010) ( ضى ف بق یؽل ثف دبی ی Schottky diode فی بی SnO 2 ثب ا ىشف Pd س یؽ وف ا ؽ. ای ضى ف ضىبویز بوت ق ب دبوع و شف اق 20 ثب ی ث 1000 PPM بق یؽل بی وب 300 خ وب شی فا ب ا اوز. 144

145 Metal/oxide/semiconductor capacitor 2 - ى لابث هی ف ىض قب ا فث ی یبد اMetal/oxide/semiconductor capacitor ب ؽ و بشغبو ثب ف ىض بث Scottcy diode type.زوا ی یا ع ف ىض هی یلا یمیبػ هیبث س ی ؽ یث یلا ك ف نبىض یلا ی خ.زوا یا كیبػ بدیا بیفخ ب سا یفی خ ؽ و ؽی س هی یلا ابث ف ص و.ؽیب یشل یلا ف قب افل فی سا قب ؽ ا س ب سا /ك ف كیبػ ػد ؽ هی ییبدثبخ یج بخ C-V ا G-C بی بدیا ؽیب و اؽم یا فییغس فثبش اؽم قب نفشو.زوا 145

146 Metal-oxide semiconductor field effect transistor - 3 ى ضى ف بق ا ثف دبی ی MOSFET ب ی ؽ. ای ع ضى ف ػ ب ثف دبی ف ك- وی یىب- Si structure وبغش ی. ای ع ضى ف ده اق ار ؽ Source وب ؽ ی ثی Source drain س و شبل gate سؽی س ظی ی ف. لشی ضى ف ف بق لفا ی یف اس بی شبل سغییف خت آ و و ؽ ایدب ل جی بی الی بی ؽ ف ؾ ػبیك ف ك/ اس ب س ا ؽ ی بق ا. ثىش ی وشفن بق مؽا ث لفائز ؽ شبق سغییف یكا بیشب ی gate 146

147 Optical semiconductor oxide sensor-4 ای ؽ ضى ف بق ثف دبی ی سغییف غ ا ادشیىی ا (SMO) Semiconductor Oxide لشی ف بق لفا یف ؽ وب ی بیؽ. ای ؽ ضى ف س و فی بقن coat ؽ ی ی ا ی ثبالیی ثب خب جی فیجف بی ادشیىی وبغش ی و ای فیجف بی ادشیىی ثب ب Optrode یب Optodes بغش ی ؽ. )the evanescent field( ػ ب ؽ ط یؽا سغییف دبی ثف ای ضى ف یؽا ای بی ؽ. ی وب فق ثی فیجف ادشیىی الی ی د ی اي ایدب ی اق ب ی ج سجیز ی بیؽ و اای دبوع بی ج ط ؽ evanescent( )wave اوز و ا ی ای ج ب ثب ؽ اق فق طی ث بیی وب ی یبث ؽ. لشی SMO ب ف بق لفا یف ؽ مؽا refractive index آ ب سغییف ی یبثؽ شید ی آ سغییف یؽا ط ؽ اوز و ثفای. ی ثىب بق بوبیی 147

148 Acoustic sensor - 5 ای ؽ ضى ف بق ثف دبی ی سغییف غ یبر ج آو وشیىی ا دیك ا ىشفیه لشی الی بی بقن آ ب ف بق لفا یف ؽ وب ی بیؽ. بغش ؽ و ففوب ه س ؽیؽ وبی Bulk Surface acoustic wave (SAW) acoustic wave (BAW) ی و ص ا دیك ا ىشفیه ضىبو ؽ. ث ا جب ش ی خف 148

149 یا اكثا و ا كید هیفشى ا شغبو ؽ هی ب یو یىیفشى ا ب ػا كیف ؽج ی بشیدی ی input interdigitated transducers (IDT)( ) ر ث ج یىیشو وا ا ا كید هیفشى ا ف فثا( كید هیفشى ا.)ن ى یا جا ا یىیشو وآ ص و بث 1 بی 2 ج یىیشو وآ ف ش ف یشل ث ؽج ی بشیدی یخفغ ؽیو اؽد ث ب یو یىیفشى ا یؽجس. یا جا ا یىیشو وآ ث رافییغس یط و ی ش بج ا فخ ی ص و ؽ وبىض بیىث یافثب ث ؽ ا س ا ث ی ب ف بوب ف ىض قب بفشوا.ؽ ییبد آ و ا كید هیفشى ا ث فییغس فخ ؽ وبىض یشل هی یلا SMO نقب س ی ؽ فث ی ص و ی یلا كید هیفشى ا یث ؽج ی بشیدی افل فی یشل ب آ ف قب افل ؽ فی شىث ث اؽم فخ اؽث بشفا و(قب غ یثبس اؽم قب خ )زوا تخ فییغس ه بوفف ج ی ا ی ب كید هیفشى ا ؽ ف و ؽ ا س یافث یػ س قب بىث. 149

150 150

151 151

152 152

153 153

154 154

155 155

156 156

157 157