【实验内容】
1．准备和安装样品、针尖
针尖在扫描隧道显微镜头部的金属管中固定，露出头部约5 毫米．将样品放在样品座上，应保证良好的电接触．将下部的两个螺旋测微头向上旋起，然后把头部轻轻放在支架上（要确保针尖和样品间有一定的距离），头部的两边用簧扣住．小心地细调螺旋测微头和手动控制电机，使针尖向样品逼近，用放大镜观察，在针尖和样品相距约0.5—1 毫米处停住．
2．金膜表面的原子团簇图像扫描
运行STM 的工作软件，单击“在线扫描”，出现“STM 扫描控制”控制界面．“隧道电流”置为0.25～0.3nA，“针尖偏压”置为200 ~ 250mv，“扫描范围”设为1000nm 左右，“扫描角度”设为0 ~ 90 度，“扫描速度”设为0.1s / 行左右，“采样”设为256，“放大倍率”设为1；选择“马达控制”，点击“自动进”, 马达自动停止后，不断点击“单步进”或“单步退”，直到“隧道电流”的显示杆落入｜｜区域之内；如此时“平衡”的显示杆尚未进入相应的｜｜区域之内，可使用控制箱面板上的“平衡”旋钮，将其调入；选择“扫描方式”，点击“恒流模式”进行扫描．扫描结束后一定要将针尖退回！“马达控制”用“自动退”，然后关掉马达和控制箱．
3．图像处理
（1）平滑处理：将像素与周边像素作加权平．
（2）斜面校正：选择斜面的一个顶点，以该顶点为点，线形增加该图像的所有像数值，可多次操作．
（3）中值滤波：对当前图像作中值滤波．
（4）傅立叶变换：对当前图像作FFT 滤波，此变换对图像的周期性很敏感，在作原子图像扫描时很有用．
（5）边缘增强：对当前图像作边缘增强，使图像具有立体浮雕感．
（6）图像反转：对当前图像作黑白反转．
（7）三维变换：使平面图像变换为立体三维图像，形象直观．
4．高序石墨原子（HOPG）图像的扫描（选做）在上面实验的基础上，可进一步扫描石墨表面的碳原子．用一段透明胶均匀地按在石墨表面上，小心地将其剥离，露出新鲜石墨表面，保证样品台和样品座之间有着良好的电接触．采用恒流工作模式，先将“隧道电流”置于0.25～0.3 nA，“针尖偏压”置于-200～-250 mv，“扫描范围”设为1000 nm 左右，“扫描角度”设为0～90 度，“扫描速度”设为0.1s/行左右，“采样”设为256，“放大倍率”设为1，找出新鲜的石墨表面台阶；在两台阶之间选取一块平坦的地方，逐渐减小扫描范围，提高隧道电流，增加放大倍率（５倍或25 倍，直至能渐渐看到原子图象；最后，“扫描范围”设为10 nm 以下，“隧道电流”置于0.45 nA 左右，“针尖偏压”置于-255 mv 左右，并细心维持“平衡”的显示杆在｜｜区域之内，这样扫描约20 分钟，待其表面达到新的热平衡后，可以得到比较理想的石墨原子排列图像．
【参考文献】
[1] G. Binning and H. Rohrer, Helv. Phys. Acta, 55 (1982) 726
[2] H. -J. Guntherodt and R. Wiesendanger, Scanning tunneling microscopy Ⅰ-Ⅲ, Springer-Verlag, Berlin, 1992
[3] 曾谨严, 量子力学, 科学出版社
[4] 白春礼, 扫描隧道显微术及其应用, 上海科学技术出版社
[5] C. Julian Chen, Introduction to scanning tunneling microscopy, Oxford University Press, 1993
