Uvod u princip i strukturu skenirajućeg sondnog mikroskopa
Princip i struktura skenirajućeg sondnog mikroskopa
Osnovno načelo rada skenirajućeg mikroskopa sa sondom je korištenje interakcija između sonde i atomskih molekula na površini uzorka, odnosno fizičkih polja koja nastaju različitim interakcijama kada se sonda i površina uzorka približe nanoskali, te dobivanje površinske morfologije uzorka otkrivanjem odgovarajućih fizičkih veličina. Skenirajući sondni mikroskop sastoji se od pet dijelova: sonde, skenera, senzora pomaka, kontrolera, detekcijskog sustava i slikovnog sustava.
Upravljač koristi skener za pomicanje uzorka u okomitom smjeru kako bi stabilizirao udaljenost (ili fizičku količinu interakcije) između sonde i uzorka na fiksnu vrijednost; Istovremeno pomaknite uzorak u horizontalnoj ravnini x-y tako da sonda skenira površinu uzorka duž putanje skeniranja. Skenirajući mikroskop sonde detektira relevantne signale fizičke veličine interakcije između sonde i uzorka u sustavu detekcije, dok održava stabilnu udaljenost između sonde i uzorka; U slučaju stabilne interakcije fizikalnih veličina, udaljenost između sonde i uzorka detektira se senzorom pomaka u okomitom smjeru. Sustav za snimanje vrši obradu slike na površini uzorka na temelju signala detekcije (ili udaljenosti između sonde i uzorka).
Mikroskopi sa skenirajućom sondom podijeljeni su u različite serije mikroskopa na temelju različitih fizičkih polja interakcije između korištenih sondi i uzorka. Skenirajući tunelski mikroskop (STM) i mikroskop atomske sile (AFM) dvije su najčešće korištene vrste skenirajućih mikroskopa sa sondom. Skenirajući tunelski mikroskop otkriva strukturu površine uzorka mjerenjem veličine tunelske struje između sonde i uzorka koji se ispituje. Mikroskopija atomske sile koristi fotoelektrični senzor pomaka za otkrivanje mikrokonzolne deformacije uzrokovane silom interakcije između vrha igle i uzorka (koja može biti privlačna ili odbojna) za otkrivanje površine uzorka.
Karakteristike skenirajuće mikroskopije sonde
Mikroskop sa skenirajućom sondom treća je vrsta mikroskopa koji promatra strukture materijala na atomskoj razini, nakon ionske mikroskopije polja i transmisijske elektronske mikroskopije visoke-razlučivosti. Uzimajući za primjer skenirajući tunelski mikroskop (STM), njegova bočna razlučivost je 0,1~0,2 nm, a uzdužna dubinska razlučivost je 0,01 nm. Takva rezolucija može jasno uočiti pojedinačne atome ili molekule raspoređene na površini uzorka. U međuvremenu, mikroskopi sa skenirajućom sondom također se mogu koristiti za promatranje i istraživanje u zraku, drugim plinovima ili tekućim sredinama.
