Принцип и структура скенирајућег пробног микроскопа
Основни принцип рада микроскопије скенирајуће сонде је коришћење интеракције између сонде и површинских атома и молекула узорка, односно физичких поља различитих интеракција насталих када су сонда и површина узорка близу наноскала, и добијено детекцијом одговарајућих физичких величина Морфологија површине узорка. Микроскоп за скенирање сонде се углавном састоји од пет делова: сонде, скенера, сензора померања, контролера, система за детекцију и система слике.
Контролор помера узорак у вертикалном правцу кроз скенер тако да се растојање између сонде и узорка (или физичка величина интеракције) стабилизује на фиксној вредности; истовремено, узорак се помера у хоризонталној равни ки тако да сонда прати скенирање. Путања скенира површину узорка. У микроскопији скенирајуће сонде, када је растојање између сонде и узорка стабилно, систем за детекцију детектује релевантан сигнал физичке величине интеракције између сонде и узорка; када је физичка величина интеракције стабилна, детектује се сензором померања кроз вертикални правац. Удаљеност између сонде и узорка. Систем слике врши обраду слике као што је сликање на површини узорка у складу са сигналом детекције (или растојањем између сонде и узорка).
Микроскопи за скенирање сонде су подељени у различите серије микроскопа према различитим физичким пољима интеракције између сонде и узорка. Међу њима, скенирајући тунелски микроскоп (СТМ) и микроскоп атомске силе (АФМ) су две врсте микроскопа за скенирање сонде које се чешће користе. Скенирајући тунелски микроскоп детектује површинску структуру узорка откривањем величине тунелске струје између сонде и узорка који се тестира. Микроскоп атомске силе детектује површину узорка откривањем деформације микро-конзоле узроковане силом интеракције између врха и узорка (која може бити привлачна или одбојна) помоћу фотоелектричног сензора померања.
Карактеристике скенирајућих пробних микроскопа
Скенирајућа сондна микроскопија је трећи микроскоп за посматрање структуре материје на атомској скали након пољске јонске микроскопије и трансмисионе електронске микроскопије високе резолуције. Узимајући за пример скенирајући тунелски микроскоп (СТМ), његова бочна резолуција је 0.1~0.2нм, а вертикална резолуција дубине је 0.01нм. Таква резолуција може јасно посматрати појединачне атоме или молекуле распоређене на површини узорка. Истовремено, микроскоп сонде за скенирање такође може да спроведе истраживање посматрања у ваздуху, другим гасовима или течним срединама.
Скенирајући сондни микроскопи имају карактеристике атомске резолуције, атомског транспорта и наномикропроцесирања. Међутим, због различитих принципа рада различитих скенирајућих микроскопа у појединостима, информације о површини узорка које се одражавају у резултатима добијеним од њих су веома различите. Скенирајућа тунелска микроскопија мери информације о дистрибуцији електронских станица на површини узорка, који има резолуцију на атомском нивоу, али још увек не може да добије праву структуру узорка. Атомски микроскоп детектује информације о интеракцији између атома, тако да се може добити информација о распореду атомске дистрибуције на површини узорка, односно стварне структуре узорка. Али с друге стране, микроскоп атомске силе не може да измери електронске информације о стању које се могу упоредити са теоријом, тако да ова два имају своје предности и недостатке.
