Arbeitsmodus des Rastertunnelelektronenmikroskops
Obwohl Rastertunnelelektronenmikroskope unterschiedliche Konfigurationen haben, bestehen sie alle aus den folgenden drei Hauptteilen: einem mechanischen System (Spiegel), das die Sonde in einer dreidimensionalen Bewegung relativ zur Oberfläche der leitfähigen Probe antreibt, einem elektronischen System, das den Abstand zwischen Sonde und Probe steuert und überwacht, und einem Anzeigesystem, das die gemessenen Daten in ein Bild umwandelt. Es gibt zwei Betriebsarten: Konstantstrommodus und Konstanthöhenmodus.
Konstantstrommodus
Der Tunnelstrom wird mithilfe einer Reihe elektronischer Rückkopplungsschaltungen so gesteuert, dass er konstant bleibt. Ein Computersystem steuert das Abtasten der Nadelspitze auf der Oberfläche der Probe, d. h. die Spitze bewegt sich in zwei Dimensionen entlang der x- und y-Richtung. Da der Tunnelstrom konstant gesteuert wird, bleibt auch die lokale Höhe zwischen der Spitze und der Probenoberfläche konstant, sodass die Spitze die gleiche wellenförmige Bewegung mit der Höhe der Probenoberfläche ausführt und die Höheninformationen als Ergebnis reflektiert werden. Dies bedeutet, dass das Rastertunnelelektronenmikroskop dreidimensionale Informationen über die Probenoberfläche erhält. Diese Betriebsart wird aufgrund ihrer umfassenden Bildinformationen und der hohen mikroskopischen Bildqualität häufig verwendet.
Konstante Höhe-Modus
Während des Scanvorgangs der Probe muss die absolute Höhe der Nadelspitze konstant gehalten werden. Dadurch ändert sich der lokale Abstand zwischen Nadelspitze und Probenoberfläche, und auch die Größe des Tunnelstroms I ändert sich. Die Änderungen des Tunnelstroms werden vom Computer aufgezeichnet und in angezeigte Bildsignale umgewandelt, um ein Rastertunnelelektronenmikroskopbild zu erhalten. Diese Arbeitsweise ist nur auf relativ flache Probenoberflächen und Einzelkomponenten anwendbar.
