Principiile și structura microscoapelor cu sondă de scanare
Principiul de bază de lucru al unui microscop cu sondă de scanare este de a utiliza interacțiunile dintre sondă și moleculele atomice de pe suprafața probei, adică câmpurile fizice formate prin diferite interacțiuni atunci când sonda și suprafața probei se apropie de la scara nanometrică și de a obține morfologia de suprafață a probei prin detectarea cantităților fizice corespunzătoare. Microscopul cu sondă de scanare este format din cinci părți: sondă, scaner, senzor de deplasare, controler, sistem de detectare și sistem de imagistică.
Controlerul folosește un scaner pentru a muta proba într-o direcție verticală pentru a stabiliza distanța (sau cantitatea fizică de interacțiune) dintre sondă și eșantion la o valoare fixă; Mutați simultan proba în planul orizontal x-y, astfel încât sonda să scaneze suprafața probei de-a lungul traseului de scanare. Microscopul cu sondă de scanare detectează semnalele cantităților fizice relevante ale interacțiunii dintre sondă și probă în sistemul de detectare, menținând în același timp o distanță stabilă între sondă și probă; În cazul interacțiunii stabile a mărimilor fizice, distanța dintre sondă și probă este detectată de un senzor de deplasare în direcția verticală. Sistemul de imagistică realizează procesarea imaginii pe suprafața probei pe baza semnalului de detectare (sau a distanței dintre sondă și probă).
Microscoapele cu sonde de scanare sunt împărțite în diferite serii de microscoape pe baza diferitelor câmpuri fizice de interacțiune dintre sondele utilizate și probă. Microscopul cu scanare tunel (STM) și microscopul cu forță atomică (AFM) sunt două tipuri frecvent utilizate de microscoape cu sondă de scanare. Microscopul de scanare cu tunel detectează structura de suprafață a unei probe prin măsurarea mărimii curentului de tunel între sondă și proba testată. Microscopia cu forță atomică folosește un senzor fotoelectric de deplasare pentru a detecta micro deformarea cantilever cauzată de forța de interacțiune dintre vârful acului și probă (care poate fi fie atractivă, fie respingătoare) pentru a detecta suprafața probei.
