Концепция/Принцип/Структура/Характеристики на сканиращия сондов микроскоп
Сканиращ сондов микроскоп е общ термин за различни нови сондови микроскопи (микроскоп с атомна сила, микроскоп с електростатична сила, микроскоп с магнитна сила, сканиращ микроскоп за йонна проводимост, сканиращ електрохимичен микроскоп и др.), разработени на базата на сканиращ тунелен микроскоп. Разработени инструменти за анализ на повърхности.
Принцип и структура на сканиращия сондов микроскоп
Основният принцип на работа на сканиращия сондов микроскоп е да използва взаимодействието между сондата и повърхностните атоми и молекули на пробата, тоест физическите полета на различни взаимодействия, образувани, когато сондата и повърхността на пробата са близо до наномащаба, и се получава чрез откриване на съответните физични величини Морфология на повърхността на пробата. Сканиращият сондов микроскоп се състои главно от пет части: сонда, скенер, сензор за изместване, контролер, система за откриване и система за изображения.
Контролерът премества пробата във вертикална посока през скенера, така че разстоянието между сондата и пробата (или физическото количество на взаимодействие) се стабилизира на фиксирана стойност; в същото време пробата се премества в хоризонталната равнина xy, така че сондата да следва сканирането Пътят сканира повърхността на пробата. При микроскопия със сканираща сонда, когато разстоянието между сондата и пробата е стабилно, системата за откриване открива съответния физически величинен сигнал на взаимодействието между сондата и пробата; когато физическото количество на взаимодействието е стабилно, то се открива от сензора за изместване във вертикална посока Разстоянието между сондата и пробата. Системата за изображения извършва обработка на изображения, като изобразяване на повърхността на пробата според сигнала за откриване (или разстоянието между сондата и пробата).
Сканиращите сондови микроскопи са разделени на различни серии микроскопи според различните физически полета на взаимодействие между сондата и пробата. Сред тях сканиращият тунелен микроскоп (STM) и атомно-силовият микроскоп (AFM) са два типа сканиращи сондови микроскопи, които се използват по-често. Сканиращият тунелен микроскоп открива повърхностната структура на пробата чрез откриване на размера на тунелния ток между сондата и пробата, която ще се тества. Микроскопът с атомна сила открива повърхността на пробата чрез откриване на деформацията на микроконзолата, причинена от силата на взаимодействие между върха и пробата (която може да бъде привлекателна или отблъскваща) чрез фотоелектричен сензор за изместване.
Характеристики на сканиращите сондови микроскопи
Сканиращата сондова микроскопия е третият микроскоп за наблюдение на структурата на материята в атомен мащаб след полевата йонна микроскопия и трансмисионната електронна микроскопия с висока разделителна способност. Като вземем за пример сканиращия тунелен микроскоп (STM), неговата странична разделителна способност е 0.1~0.2nm, а разделителната способност по вертикална дълбочина е 0.01nm. Такава резолюция може ясно да наблюдава отделни атоми или молекули, разпределени по повърхността на пробата. В същото време микроскопът със сканираща сонда може също да провежда изследвания за наблюдение във въздух, други газове или течни среди.
Сканиращите сондови микроскопи имат характеристиките на атомна разделителна способност, атомен транспорт и нано-микрообработка. Въпреки това, поради различните принципи на работа на различните сканиращи микроскопи в детайли, информацията върху повърхността на пробата, отразена от резултатите, получени от тях, е много различна. Сканиращата тунелна микроскопия измерва информацията за разпределението на електронните станции на повърхността на пробата, която има разделителна способност на атомно ниво, но все още не може да получи истинската структура на пробата. Атомният микроскоп открива информацията за взаимодействието между атомите, така че може да се получи информация за разположението на атомното разпределение върху повърхността на пробата, тоест реалната структура на пробата. Но от друга страна, микроскопът за атомна сила не може да измери информацията за електронното състояние, която може да се сравни с теорията, така че двете имат своите предимства и недостатъци.
