Concept/Principiul/Structura/Caracteristicile microscopului cu sondă de scanare
Microscop cu sondă de scanare este un termen general pentru diferite microscoape cu sondă noi (microscop cu forță atomică, microscop cu forță electrostatică, microscop cu forță magnetică, microscop cu conductanță ionică cu scanare, microscop electrochimic cu scanare etc.) dezvoltate pe baza microscopului cu scanare tunel. Dezvoltarea instrumentelor de analiză a suprafeței.
Principiul și structura microscopului cu sondă de scanare
Principiul de bază de lucru al microscopului cu sondă de scanare este utilizarea interacțiunii dintre sondă și atomii și moleculele de suprafață ale probei, adică câmpurile fizice ale diferitelor interacțiuni formate atunci când sonda și suprafața probei sunt aproape de scara nanometrică, şi obţinută prin detectarea mărimilor fizice corespunzătoare Morfologia suprafeţei probei. Microscopul cu sondă de scanare este compus în principal din cinci părți: sondă, scaner, senzor de deplasare, controler, sistem de detectare și sistem de imagine.
Controlerul deplasează proba în direcția verticală prin scaner, astfel încât distanța dintre sondă și probă (sau mărimea fizică a interacțiunii) să fie stabilizată la o valoare fixă; în același timp, proba este mutată în planul orizontal xy astfel încât sonda să urmeze scanarea Calea scanează suprafața probei. În microscopia cu sondă de scanare, atunci când distanța dintre sondă și probă este stabilă, sistemul de detectare detectează semnalul de cantitate fizică relevant al interacțiunii dintre sondă și probă; când mărimea fizică a interacțiunii este stabilă, este detectată de senzorul de deplasare prin direcția verticală Distanța dintre sondă și probă. Sistemul de imagine realizează procesarea imaginii, cum ar fi imagistica pe suprafața probei în funcție de semnalul de detectare (sau distanța dintre sondă și probă).
Microscoapele cu sondă de scanare sunt împărțite în diferite serii de microscoape în funcție de diferitele câmpuri fizice ale interacțiunii dintre sondă și probă. Printre acestea, microscopul cu tunel de scanare (STM) și microscopul cu forță atomică (AFM) sunt două tipuri de microscoape cu sondă de scanare care sunt mai frecvent utilizate. Microscopul de scanare tunel detectează structura de suprafață a probei prin detectarea mărimii curentului de tunel între sondă și proba de testat. Microscopul cu forță atomică detectează suprafața probei detectând deformarea micro-consolului cauzată de forța de interacțiune dintre vârf și probă (care poate fi atractivă sau respingătoare) de către un senzor fotoelectric de deplasare.
Caracteristici ale microscoapelor cu sondă de scanare
Microscopia cu sondă de scanare este al treilea microscop pentru observarea structurii materiei la scară atomică după microscopia cu ioni de câmp și microscopia electronică cu transmisie de înaltă rezoluție. Luând ca exemplu microscopul de scanare tunel (STM), rezoluția sa laterală este de 0,1~0,2nm, iar rezoluția verticală a adâncimii este de 0,01nm. O astfel de rezoluție poate observa în mod clar atomi individuali sau molecule distribuite pe suprafața probei. În același timp, microscopul cu sondă de scanare poate efectua și cercetări de observație în aer, alte gaze sau medii lichide.
Microscoapele cu sondă de scanare au caracteristicile rezoluției atomice, transportului atomic și nano-microprocesare. Cu toate acestea, datorită principiilor diferite de lucru ale diferitelor microscoape de scanare în detaliu, informațiile de pe suprafața probei reflectate de rezultatele obținute de acestea sunt foarte diferite. Microscopia de scanare cu tunel măsoară informațiile de distribuție a stațiilor de electroni pe suprafața probei, care are rezoluție la nivel atomic, dar încă nu poate obține structura adevărată a probei. Microscopul atomic detectează informațiile de interacțiune dintre atomi, astfel încât se pot obține informațiile de aranjare a distribuției atomice pe suprafața probei, adică structura reală a probei. Dar, pe de altă parte, microscopul cu forță atomică nu poate măsura informațiile de stare electronică care pot fi comparate cu teoria, așa că cele două au propriile avantaje și dezavantaje.
