500-Euro-Rastertunnelmikroskop

500€ - Rastertunnel - Mikroskop

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

Übersicht über den Aufbau

Das RTM besteht prinzipiell aus zwei Teilen, der Steuerungseinheit und dem mechanischem Aufbau zum eigentlichen Messen der Probe. Die Steuerungseinheit ermöglicht es dem Benutzer mit einem Mini-Computer die Höhe der Spitze über der Probe einzustellen und den momentanen Tunnelstrom abzulesen. Zusätzlich lässt sich über dieses Interface einen Scan der Probe starten und ein vorläufiges Bild anzeigen. Probe und Spitzeneinheit werden auf jeweils einer Ebene durch Millimeterschrauben auseinander gehalten, sodass die Ebenen zu einander parallel verschoben oder zu einander gekippt werden können. Dies ist die grobe Einstellung um Spitze und Probe nah genug aneinander zu führen. Die feine Einstellung und die Bewegung für den Scan erfolgt über einen Piezo, an dem dann die eigentliche Spitze montiert ist. Dieser ist geviertelt, so dass abhängig der Ansteuerung in x-,y- und z-Achse gestreckt werden kann. In diesem Aufbau wird versucht, einen konstanten Tunnelstrom zu halten, und rechnet aus der Bewegung der Spitze die Oberflächen Struktur der Probe aus.

Mechanischer Aufbau

Hier wird eine Übersicht über die unterschiedlichen bis jetzt realisierten Aufbauten gegeben.
Bis dato (Stand November 2019) existieren 2 Versionen, wobei die zweite die hauptsächlich verfolgte ist:

V1

Übersichtsfoto des ersten Aufbaus

Probenhalten und Spitze des ersten Aufbaus

Kostenpunkt ~30 Euro
Pro

• Günstig
• Einfach zusammenzubauen
• Alle Teile bei eBay / Bauhaus verfügbar

Contra

• Große Genauigkeit beim Zusammenbau erforderlich, sonst enorme Fehlerquelle
• Großer mechanischer Loop

V2

Übersichtsfoto des zweiten Aufbaus

Spitze des zweiten Aufbaus

Piezo des zweiten Aufbaus

Kostenpunkt ~150 Euro
Pro

• Simpel
• Schnell aufzubauen
• Muss nicht selbst zusammengebaut werden
• Deutlich genauer

Contra

• Teurer
• Aufbau muss von Spezialshop (ThorLabs) bestellt werden

Ansprechpartner: Ferdinand Huber ferdiand.huber@ur.de

Spitzen

Platin-Iridium - Spitzen

Platin-Iridium-Spitzen werden auch im F-Praktikum genutzt. Sie sind relativ teuer, 1cm kostet ungefährt 2 Euro.

Silberdraht

Die Silberdrahtspitzen besteht aus einem dünnen Silberdraht, der unter Stromfluss (5 Ampere) reißt. Da Silber oxidiert, ist die Funktionsfähigkeit auf nur kurze Zeit beschränkt (mehrere Stunden, vielleicht ein Tag). Spitzen funktionieren.

Um die Beständigkeit zu erhöhen könnte es helfen, die Spitzen in Goldproben hereinzufahren.

Ansprechpartner: Lukas Kastner Lukas.kastner@ur.de

Proben

Hier geht es u.a. um die Herstellung geeigneter Proben. Was ist wichtig?

• ungiftig
• bezahlbar
• mit schulischen Mitteln vorbereitbar
• man kann was sehen

Geeignet sind beispielsweise

• Kupfer bzw. Kupfer-Phthalocyanin Moleküle
• Graphitflocken
• Blattgold

noch zu testen

• Oberfläche von CDs und DVDs
• Polymere, bspw. Polyethylglykon
• Proteine, bspw. Rinderserum
• Thiamin (Vitamin B1)

Ansprechpartner: Lukas Kastner Lukas.kastner@ur.de

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