简介

你好，本项目是一个旨在通过DIY来搭建一个原子级扫描隧道显微镜。

截止至2022年6月，本项目已经成功测量了隧穿距离-电流曲线、热解石墨（HOPG）的扫描隧道光谱曲线（STS）以及样品无尺寸定性成像。

开源文件结构介绍

*由于时间关系，详细的说明文档将在后续完善。

• Archive
  该目录下为第一代显微镜的开源资料，详见其内readme
• 3DModel
  该目录内包括了外壳设计文件、CNC加工所需的STEP文件
• Software
  该目录下包括了单片机程序（使用Arduino、PlatformIO完成），用于控制单片机的Python程序（通过串口与单片机通讯，界面设计基于QT），用于转换扫描图像的Python程序。
• Document 该目录下包括了在开发过程中参考的论文、数据手册。（如涉及版权问题，请提交Issue删除）

电路部分

• 电路使用嘉立创EDA进行绘制，请移步OSHWHUB，点击右上方的“编辑器打开”。

成果

隧穿距离-电流曲线

热解石墨（HOPG）的扫描隧道光谱曲线

热解石墨（HOPG）样品的无尺寸定性成像

联系我

如果你也想制作一个STM显微镜，或者对我有什么建议的话，可以在此页面提交Issue。

开发记录

• 2021/11

  不稳定隧穿

• 2022/1/11

  开源页面提交

• 2022/1/18

  减震台下加装了<网球>，减震效果拔群

• 2022/2/05

  1）系统模拟部分供电改为9V电池供电，数字部分继续使用开关电源。
  2）ADP5070不工作了，奶奶的！为什么。
  3）在《 Construction of a scanning tunneling microscope for imaging of carbon nanotubes》P35中发现隧穿电流应在100pA - 10nA，按照现有运放的倍数应该关注1V以内的信号，之前看样子搞错了。
  4）OPA627的 开环电压增益有120dB， 输入偏置电流1pA，讲道理用100MΩ的反馈电阻应该是可行的？

• 2022/2/16

  对运放的输入输出特性进行了测试，证明前级隧道电流放大电路是可行的。

• 2022/3/14

  1）CNC加工的新结构加工完成
  2）摒弃LVGL与显示屏作为控制系统

• 2022/3/21

  使用了新的结构系统、电路、控制系统进行了隧穿电流进近测试：
  1）隧穿电流初步稳定，能够维持十几秒。
  2）通过八个点的采样测试隧穿电流-压电陶瓷形变曲线发现基本符合指数特征。
  3）确认并不需要非常复杂的减震系统。
  4）基本确认之前出现的输出跳动现象为热膨胀的失配。

• 2022/4/12

  1）在对进近机械结构中的步进电机进行热隔离调整后，隧穿电流已非常稳定，能够维持至少30分钟。
  2）对新的隧穿曲线进行分析，发现电流-压电陶瓷形变关系并不只是单纯的指数关系，结合老师给出的意见，怀疑有其他函数复合。初步怀疑为针尖与样品间形成的电容器导致的。
  3）完善了细进近控制算法，现在可以点击开始进近之后去打几把极地大乱斗。
  4）模拟部分供电由9V电池供电更换为3S锂聚合物电池供电。

• 2022/4/20
  完成恒高模式下的STM图像扫描，并经过重复性实验验证，但无法确定图像尺度以及成像内容的完全可靠。

• 2022/5/01
  攥写毕业设计论文。

• 2022/5/04
  毕业设计论文攥写完成70%，开始编写恒流扫描算法。

• 2022/6/16
  第二代显微镜开源资料公布