[揽瓜阁精读] 176.Telescope

一只Irene

176 2. telescope
TW: microscope
1.kw1: 难题
aw-: cumbersome, often destructive methods
aw-: familiar light microscope
2.kw2: new microscopes
aw+: open the realm
aw+: achievement
aw-: Abbe-limitation
x: 作用-shapes, properties, variations at a higher resolution
y: 今昔对比Abbe-the microscope more than 100 years ago-obscures half the wavelength
3.kw3: new microscope-scanning tunnel microscope
aw+: overcome barrier
x: principle
y: resolution is limited by the size of the hole
z: make images-make superresolving images smaller than half a wavelength
4.kw4: technology with needed precision did not exist& Ash adopted strategy
x: two-hundredth of a wavelength
5.kw5: with precision needed available
aw+: piezoelectric
x: piezoelectric
6.kw6: in STM“ aperture”-probe
x: piezoelectric
y: current, gap
7.kw7: x and y piezoelectric controls
x: probe maintained a steady height
y: probe moves up and down

总结：提出问题-解决问题（倒序，先讲有new microscope，再讲microscope一步步发展到new microscope）。

Franceswyw

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早日脱坑

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SaulWang

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sophieniu

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粉墨婉转

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Caroline1026

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粉墨婉转

176.Telescope
P1：
当代科技的主要研究对象: 小于可见光波长的物体。三个不同行业的例子。
如何观察这些微观物质：大且笨重的仪器设备、破坏性方法，例子：电子显微镜、 X 射线衍射。
P2：
新型显微镜：可以直接观察，有更高的分辨率、无需修改或破坏样品。
100 多年前，EA：显微镜有局限性--衍射。
P3：
新型显微镜的代表：扫描隧道显微镜， 其发明者GB 和 H R获得诺贝尔奖。
O：光线会通过不透明屏幕上的一个小孔照射，照亮屏幕正前方的物体。透射或反射的光被记录。分辨率仅受孔洞大小的限制，而不受光波长的限制。该设备可以制作小于半个波长物质的超高清图像。
P4：
O：没有以所需精度来定位和移动物体的技术。
借助长波辐射， EA解决这个问题：将微波辐射穿过三厘米波长，经过一个针孔的小洞，扫描前面的物件得到了所需精度的图像。
P5：
EA：让以所需精度来定位和移动物体的技术可用。
RDY：成功操纵物体在三个维度上，用piczoslectrics 方法。
P6：
在 STM 中：这个小洞是一个微小的钨探测仪，仅由一个原子组成，宽度 2 纳米。 Piczoclectric 如何成像：导电范围。产生微小的遂穿电流。电流的强度对缝隙的宽度非常敏感。
P7：
X 和 y 压电控件在样品表面来回移动。
如果探针保持稳定的高度，隧道电流：先↑后↓到0。
探头会根据地形上下移动。
反馈机制：检测隧道电流的变化并改变施加到第三个 Z 控制的电压。
Z 电压：垂直移动探头以保持稳定电流。

不睡的鱼

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Galeofi

P1: 比可见光波长还小的物体是当代科技的主要产品---举例---这个细微的世界只有使用一些带破坏性的工具才能看见---简单又直接的工具还有待探索
P2: 一系列的显微镜实现直接观察的可能性---高分辨率&不破坏性---这个进步非常大---超过100年前，E.Abbe 描述了任何显微镜的基础局限是成像建立在光辐射和其他辐射：衍射使得小于一个半光波长的物质观察成为困难
P3: 介绍另一种显微镜可以解决P2显微镜的问题-劣势-不能将物体移动到自己想要的精准位置上，或者不能更加精准的定位
另一种新的显微镜-scanning tunneling microscope解决了Abbe的问题。O'Keefe推出了一款显微镜，光线可以穿过小洞并投射到透明板上，直接在透明板前面映射出微观物体。去照亮样本或者通过小洞反射回来的光线会被反复的扫描。O'keefee认为这种“scanning near field microscope" 只受限于洞的大小但并不限制于光的波长。实际上这种显微镜可以展现出小于波长一半的那一部分的细节。（解决了P2显微镜的问题）。O'keege承认这种显微镜的缺点是在并不能将微型物体准确地定位或者移到所需的比较精确的位置。然而Ash借助了长波辐射，采用O'keefe的方法来解决了abbe的难题。他是使用一个3cm光波长的波光通过小孔并且在透明光版前扫描这个物体，并以150微米（一个1/100的波长长度）画出这个物体。
P4：Keefe认识到按所需精确度放置和挪动物体的技术不存在。Eric Ash用波长的辐射，采用Keefe的策略，在1972年克服了Abbe障碍。他将3厘米的微波穿过针眼大小的孔，扫描前面的物体，用150微粒子记录了图片。
P5：那个时候，精确的控制样本位置和移动已经存在了。在Ash实验的同一年，Russel成功用纳米技术在三维空间精确挪动物体。他用陶瓷物体在改变电子穿过P陶瓷物体变化时，陶瓷物体发生细微改变。P控制技术促进了1981年扫描近距离显微镜，扫描隧道显微镜（STM）的发展。
P6：在STM中，aperture就是一个极其微小的探测管，由单一原子组成，宽度只有2纳米。P控制技术操控尖端在1-2纳米的传输物质，如此之近以至于探测管顶端的电子和物质最近的原子交叉了。当很小的电流穿过顶端，电子隧道穿过缝隙，产生隧道电流。电子的强度对缝隙的宽度很敏感，缝隙的宽度每增加1纳米，电流强度就以10的倍数下降。
P7：X和Y的P控制技术（在二维空间管理运动）前后移动探测管通过一个物体表面，它平行的轨道距离小于1纳米。如果探测管保持固定的高度，隧道电流就会剧烈浮动，尖端通过表面原子就会增加，穿过原子的缝隙就变位0，而不是探测管上下移动。隧道电流的变化和电流的改变就用到了第三代Z控制技术，Z控制技术垂直移动探测管，让电流稳定。