500€ - Rastertunnel - Mikroskop

Dieses Wiki dient der Sammlung und laufenden Ergänzung aller Informationen, die benötigt werden, um ein funktionsfähiges Rastertunnel-Mikroskop (STM) mit einem Materialaufwand von maximal 500€ zu bauen.

Funktionsweise des STM

Wie funktioniert ein STM, grundlegende Kenntnisse über die Physik hinter einem STM und Erklärung der Betriebsweise

Konstruktion des STMs

Ein allgemeiner Eindruck dieser Realisierung eines STMs bietet die Übersicht über den Aufbau. Dort werden der schematische Aufbau und Übersichtsfotos eines Aufbaus geboten, um einen Eindruck zu bekommen, wie ein abgeschlossenes Projekt aussehen kann.
Der genaue Ablauf der Konstruktion ist leicht variabel, da die einzelnen Module des STMs oftmals erst bei der letztendlichen Verdrahtung zusammengeführt werden. Um dennoch einen Leitfaden durch die Konstruktion zu bieten wurde die Seite Anleitung für den Nachbau erstellt, die die Arbeitsschritte nochmal kurz in einer sinnvollen Weise in eine Reihenfolge stellt und gleichzeitig eine Übersicht über die benötigten Teile und Werkzeuge verschafft. Das Inhaltsverzeichnis listet die Module an die Anleitung in ähnlicher Reihenfolge auf. Grundsätzlich können Scaneinheit - der Teil des STMs, der direkt mechanisch an dem Scan beteiligt ist - und Steuerungseinheit - der Teil des STMs, der an der Steuerung der Mechanik beteiligt ist - parallel zu einander aufgebaut werden. In diesem Fall wird allerdings mit der Steuerungseinheit begonnen.
Prinzipiell ist für jedes einzelne Modul des STMs eine eigene Seite erstellt worden, auf der sich eine Übersicht und eine Bauanleitung für das Modul findet. Bei kleineren Modulen wird die Eingliederung in den Gesamtaufbau meistens auf der Seite direkt beschrieben, bei zentraleren Zusammenführungen, wurden eigene Seiten unter dem Punkt Verdrahtung erstellt. Untere Aufteilung bietet also in der Art ein künstliches Inhaltsverzeichnis an.

Scaneinheit

Die Scaneinheit besteht aus den Bauteilen, die mechanisch an der Ausführung des Scans beteiligt sind.

Gehäuse

Scankopf

Piezoelement:
Piezoelement
Spitze:
Spitzen

Probenhalter

Dämpfung

Zusammenführung der Module

Installation des Scankopfes am Gehäuse
Installation des Probenhalters am Gehäuse
Zusammensetzen des Gehäuses

Steuerungseinheit

Unter Steuerungseinheit werden die Bauteile des STMs zusammengefasst, die für die Steuerung und Auswertung der Daten verantwortlich sind. Die Module der Steuerungseinheit, lassen sich parallel zueinander aufbauen, und werden dann erst in der Verdrahtung zusammengeführt.

Computer

Piezo-Treiber

Piezo Treiber

Vorverstärker

Software

Da die Software durchaus kompliziert ist, sind in dem Wiki direkt nur Anweisung zur Installation und oberflächliche Eingriffe, um beispielsweise Messparameter ändern zu können, beschrieben. Ausführlichere Dokumentationen und Informationen finden sich in dem Quellcode.
Installation

Zusammenbau von Scaneinheit und Steuereinheit

Verdrahtung

Verdrahtung Piezotreiber
Verdrahtung Vorverstärker

Stromversorgung

Stromversorgung für Piezo Treiber und Vorverstärker:
Stromversorgung für Piezotreiber und Vorverstärker
Stromversorgung für den Bias-Strom:
Stromversorgung Biasstrom
Stromversorgung für den Computer:
Stromversorgung des Computers

Bedienung des STM

Für einen gelungen Scan muss die Kalibrierung des STMs stimmen. Zusätzlich benötigt es gute Proben und Spitzen und eine richtige Bedienung des STMs, damit das Ergebnis des Scans aussagekräftige Bilder liefern kann. Vor Allem muss dabei in der Nachbereitung des Scans, also in der Aufbereitung der Daten und Bewertung der gemessenen Daten, im besonderen darauf geachtet werden, ob der Scan geglückt ist oder inwieweit die Daten Aufschluss geben, wo der Fehler unterlaufen sein könnte. Folgende Seiten sollen einen Leitfaden bieten, wie das STM richtig bedient und ein aussagekräftiger Scan erstellt wird.

Vorbereitung für den Scan

Bevor ein Scan überhaupt aufgenommen werden kann, muss dieser zuerst vorbereitet werden. Dabei sollte sich zu erst ein Überblick verschafft werden, wie Applikation des STMs funktioniert. Sobald für einen erfolgreichen Scan eine erschütterungsfreie Umgebung geschaffen sind, müssen frisch präparierte Proben und Spitze in das STM eingebaut werden.

Bedienung der Applikation

Übersicht über die Applikation

Proben

Spitzen

Herstellung von Spitzen:
Spitzen
Einbau von Spitzen:
Spitzenwechsel

Aufnahme eines Scans

Wie nehme ich einen ordentlichen Scan auf, Was muss beachtet werden

Nachbearbeitung der Daten

Wie bereite ich meinen Scan auf, Korrektur, Darstellung, was kann ich rauslesen

Intern: Hilfen zu MediaWiki

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 [[Installation des Probenhalters am Gehäuse]]<br>
 [[Zusammensetzen des Gehäuses]]
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 == Steuerungseinheit ==
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 Da die Software durchaus kompliziert ist, sind in dem Wiki direkt nur Anweisung zur Installation und oberflächliche Eingriffe, um beispielsweise Messparameter ändern zu können, beschrieben. Ausführlichere Dokumentationen und Informationen finden sich in dem Quellcode.<br>
 [[Installation]]
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 == Zusammenbau von Scaneinheit und Steuereinheit ==
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 '''Einbau von Spitzen:'''<br>
 [[Spitzenwechsel]]
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 == Aufnahme eines Scans ==
 ''Wie nehme ich einen ordentlichen Scan auf, Was muss beachtet werden''
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 == Nachbearbeitung der Daten ==
 ''Wie bereite ich meinen Scan auf, Korrektur, Darstellung, was kann ich rauslesen''

500-Euro-Rastertunnelmikroskop: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 9. Februar 2020, 10:23 Uhr

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