Uvod u princip i strukturu skenirajućeg probnog mikroskopa
Princip i struktura skenirajućeg probnog mikroskopa
Osnovni princip rada skenirajućeg sondnog mikroskopa je korištenje interakcija između sonde i atomskih molekula na površini uzorka, odnosno fizičkih polja formiranih različitim interakcijama kada se sonda i površina uzorka približavaju nanoskali, i dobivanje morfologije površine uzorka detekcijom odgovarajućih fizičkih veličina. Skenirajući sondni mikroskop sastoji se od pet dijelova: sonde, skenera, senzora pomaka, kontrolera, sistema za detekciju i sistema za snimanje.
Kontroler koristi skener za pomicanje uzorka u vertikalnom smjeru kako bi stabilizirao udaljenost (ili fizičku količinu interakcije) između sonde i uzorka na fiksnoj vrijednosti; Istovremeno pomjerite uzorak u horizontalnoj ravnini x-y tako da sonda skenira površinu uzorka duž putanje skeniranja. Skenirajući sondni mikroskop detektuje relevantne fizičke veličine signala interakcije između sonde i uzorka u sistemu za detekciju, dok održava stabilnu udaljenost između sonde i uzorka; U slučaju stabilne interakcije fizičkih veličina, razmak između sonde i uzorka detektuje se senzorom pomaka u vertikalnom smjeru. Sistem za snimanje vrši obradu slike na površini uzorka na osnovu detekcionog signala (ili udaljenosti između sonde i uzorka).
Skenirajući mikroskopi sa sondom podijeljeni su u različite serije mikroskopa na osnovu različitih fizičkih polja interakcije između korištenih sondi i uzorka. Skenirajući tunelski mikroskop (STM) i mikroskop s atomskom silom (AFM) su dvije najčešće korištene vrste mikroskopa za skeniranje sonde. Skenirajući tunelski mikroskop otkriva površinsku strukturu uzorka mjerenjem veličine tunelske struje između sonde i uzorka koji se testira. Mikroskopija atomske sile koristi fotoelektrični senzor pomaka za detekciju mikro deformacije konzole uzrokovane silom interakcije između vrha igle i uzorka (koja može biti privlačna ili odbojna) kako bi se otkrila površina uzorka.
Karakteristike mikroskopije skenirajuće sonde
Skenirajući probni mikroskop je treći tip mikroskopa koji posmatra strukture materijala na atomskoj skali, nakon poljske jonske mikroskopije i transmisione elektronske mikroskopije{0}}visoke rezolucije. Uzimajući za primjer skenirajući tunelski mikroskop (STM), njegova lateralna rezolucija je 0,1~0,2nm, a uzdužna dubinska rezolucija je 0,01nm. Takva rezolucija može jasno uočiti pojedinačne atome ili molekule raspoređene na površini uzorka. U međuvremenu, mikroskopi za skeniranje sonde mogu se koristiti i za posmatranje i istraživanje u zraku, drugim plinovima ili tekućim sredinama.
