Въведение в принципа и структурата на сканиращия сондов микроскоп
Принцип и структура на сканиращия сондов микроскоп
Основният принцип на работа на сканиращия сондов микроскоп е да се използват взаимодействията между сондата и атомните молекули на повърхността на пробата, тоест физическите полета, образувани от различни взаимодействия, когато сондата и повърхността на пробата се доближат до наномащаба, и да се получи повърхностната морфология на пробата чрез откриване на съответните физически величини. Сканиращият сондов микроскоп се състои от пет части: сонда, скенер, сензор за изместване, контролер, система за откриване и система за изображения.
Контролерът използва скенер, за да премести пробата във вертикална посока, за да стабилизира разстоянието (или физическата величина на взаимодействие) между сондата и пробата на фиксирана стойност; Едновременно преместете пробата в хоризонталната равнина x-y, така че сондата да сканира повърхността на пробата по пътя на сканиране. Микроскопът със сканираща сонда открива съответните физически количествени сигнали на взаимодействието между сондата и пробата в системата за откриване, като същевременно поддържа стабилно разстояние между сондата и пробата; В случай на стабилно взаимодействие на физически величини, разстоянието между сондата и пробата се открива от сензор за изместване във вертикална посока. Системата за изображения извършва обработка на изображението на повърхността на пробата въз основа на сигнала за откриване (или разстоянието между сондата и пробата).
Сканиращите сондови микроскопи са разделени на различни серии микроскопи въз основа на различните физически полета на взаимодействие между използваните сонди и пробата. Сканиращият тунелен микроскоп (STM) и атомно-силовият микроскоп (AFM) са два често използвани типа сканиращи сондови микроскопи. Сканиращият тунелен микроскоп открива повърхностната структура на пробата чрез измерване на големината на тунелния ток между сондата и пробата, която се тества. Микроскопията с атомна сила използва фотоелектричен сензор за изместване, за да открие микроконзолната деформация, причинена от силата на взаимодействие между върха на иглата и пробата (която може да бъде или привлекателна, или отблъскваща), за да открие повърхността на пробата.
Характеристики на сканиращата сондова микроскопия
Микроскопът със сканираща сонда е третият тип микроскоп, който наблюдава структурите на материала в атомен мащаб след полевата йонна микроскопия и трансмисионната електронна микроскопия с висока-резолюция. Като вземем за пример сканиращия тунелен микроскоп (STM), неговата странична разделителна способност е 0,1 ~ 0,2 nm, а разделителната способност по надлъжна дълбочина е 0,01 nm. Такава резолюция може ясно да наблюдава отделни атоми или молекули, разпределени по повърхността на пробата. Междувременно сканиращите сондови микроскопи могат да се използват и за наблюдение и изследване във въздух, други газове или течни среди.
