Концепт/Принцип/Структура/Карактеристике скенирајућег пробног микроскопа
Скенирајући пробни микроскоп је збирни назив за различите нове типове сонде микроскопа (микроскопа атомске силе, микроскоп електростатичке силе, микроскоп магнетне силе, скенирајући микроскоп јонске проводљивости, скенирајући електрохемијски микроскоп итд.) развијених на основу скенирајућег тунелског микроскопа. То је инструмент за површинску анализу развијен на међународном нивоу последњих година.
Принцип и структура скенирајуће сондне микроскопије
Основни принцип рада микроскопа сонде за скенирање је да користи интеракцију између сонде и површинских атома и молекула узорка, односно да формира различита физичка поља интеракције када су сонда и површина узорка близу наноскала, и да се добије морфологија површине узорка детекцијом одговарајућих физичких величина. Микроскоп сонде за скенирање састоји се од пет делова: сонде, скенера, сензора померања, контролера, система за детекцију и система слике.
Контролор помера узорак вертикално и хоризонтално кроз скенер да би стабилизовао растојање (или физичку количину интеракције) између сонде и узорка на фиксној вредности; Истовремено померајте узорак у хоризонталној равни ки, тако да сонда скенира површину узорка дуж путање скенирања. Скенирајући микроскоп сонде детектује релевантне сигнале физичке величине интеракције између сонде и узорка помоћу система за детекцију док одржава стабилно растојање између сонде и узорка; У случају стабилних физичких величина у интеракцији, растојање између сонде и узорка детектује се сензором вертикалног померања. Систем слике врши обраду слике на површини узорка на основу сигнала детекције (или растојања између сонде и узорка).
У складу са различитим физичким пољима интеракције између сонде и узорка који се користи, микроскопи за скенирање сонде се деле у различите серије микроскопа. Скенирајућа тунелска микроскопија (СТМ) и микроскопија атомске силе (АФМ) су два најчешће коришћена типа микроскопа за скенирање сонде. Скенирајући тунелски микроскоп детектује површинску структуру узорка мерењем тунелске струје између сонде и узорка који се тестира. Микроскопија атомске силе детектује површину узорка откривањем микро деформације конзоле изазване силом интеракције између врха игле и узорка помоћу фотоелектричног сензора померања, који може бити или привлачан или одбојан.
Карактеристике микроскопије скенирајуће сонде
Скенирајући пробни микроскоп је трећи тип микроскопа који посматра структуру материје на атомској скали, поред пољске јонске микроскопије и трансмисионе електронске микроскопије високе резолуције. Узимајући за пример скенирајућу тунелску микроскопију (СТМ), њена бочна резолуција је 0.1-0.2нм, а резолуција уздужне дубине је 0.01нм. Ова резолуција омогућава јасно посматрање појединачних атома или молекула распоређених на површини узорка. У међувремену, микроскопија скенирајуће сонде се такође може користити за посматрање и истраживање у ваздуху, другим гасовитим или течним окружењима.
Микроскопи за скенирање сонде имају карактеристике као што су атомска резолуција, атомски транспорт и нанофабрикација. Међутим, због различитих принципа рада различитих скенирајућих микроскопа, резултати које добијају одражавају веома различите информације о површини узорка. Скенирајући тунелски микроскоп мери информације о дистрибуцији електронске фазе на површини узорка, који има резолуцију на атомском нивоу, али још увек не може да добије праву структуру узорка. А атомска микроскопија открива информације о интеракцији између атома, тако да може добити информације о распореду површинске атомске дистрибуције узорка, што је права структура узорка. С друге стране, микроскопија атомске силе не може да мери информације о електронском стању које се могу упоредити са теоријом, тако да обе имају своје предности и слабости.
