Koncept/Princip/Struktur/Features of Scanning Probe Microscope
Svepsondmikroskop är en samlingsbeteckning för olika nya typer av sondmikroskop (atomkraftsmikroskop, elektrostatiskt kraftmikroskop, magnetiskt kraftmikroskop, scanningjonkonduktivitetsmikroskop, svepelektrokemiskt mikroskop etc.) utvecklade på basis av sveptunnelmikroskop. Det är ett ytanalysinstrument som utvecklats internationellt de senaste åren.
Principen och strukturen för scanning probe mikroskopi
Den grundläggande arbetsprincipen för ett scanningsprobmikroskop är att utnyttja interaktionen mellan sonden och ytatomerna och molekylerna i provet, det vill säga att bilda olika fysiska interaktionsfält när sonden och provytan är nära nanoskala, och att erhålla provets ytmorfologi genom att detektera motsvarande fysikaliska kvantiteter. Skanningssondmikroskopet består av fem delar: en sond, en skanner, en förskjutningssensor, en kontroller, ett detektionssystem och ett bildsystem.
Styrenheten flyttar provet vertikalt och horisontellt genom en skanner för att stabilisera avståndet (eller den fysiska kvantiteten av interaktion) mellan sonden och provet vid ett fast värde; Flytta samtidigt provet i det xy horisontella planet, så att sonden skannar provets yta längs skanningsbanan. Skanningssondmikroskopet detekterar de relevanta fysiska kvantitetssignalerna för interaktionen mellan sonden och provet av detektionssystemet samtidigt som det upprätthåller ett stabilt avstånd mellan sonden och provet; I fallet med stabila interagerande fysiska storheter detekteras avståndet mellan sonden och provet av en vertikal förskjutningssensor. Bildsystemet utför bildbehandling på provets yta baserat på detekteringssignalen (eller avståndet mellan sonden och provet).
Beroende på de olika fysiska interaktionsfälten mellan sonden och provet som används, delas scanningsprobmikroskop in i olika serier av mikroskop. Scanning tunneling microscopy (STM) och atomic force microscopy (AFM) är två vanliga typer av skanningssondmikroskop. Skannande tunnelmikroskop detekterar ytstrukturen hos ett prov genom att mäta tunnelströmmen mellan sonden och provet som testas. Atomkraftsmikroskopi detekterar ytan på ett prov genom att detektera mikrokonsoldeformationen orsakad av interaktionskraften mellan nålspetsen och provet med hjälp av en fotoelektrisk förskjutningssensor, som kan vara antingen attraktiv eller frånstötande.
Egenskaperna för skannsondsmikroskopi
Skanningsprobmikroskop är den tredje typen av mikroskop som observerar materiens struktur i atomär skala, förutom fältjonmikroskopi och högupplöst transmissionselektronmikroskopi. Med scanning tunneling microscopy (STM) som ett exempel är dess laterala upplösning 0.1-0.2nm, och dess longitudinella djupupplösning är 0.01nm. Denna upplösning möjliggör tydlig observation av enskilda atomer eller molekyler fördelade på ytan av provet. Samtidigt kan scanning-sondmikroskopi också användas för observation och forskning i luft, andra gas- eller vätskemiljöer.
Skanningsprobmikroskop har egenskaper som atomupplösning, atomtransport och nanotillverkning. Men på grund av de olika arbetsprinciperna för olika svepmikroskop återspeglar resultaten de erhåller mycket olika ytinformation om provet. Skanningstunnelmikroskopet mäter distributionsinformationen för elektronsteget på ytan av provet, som har atomär nivåupplösning men som fortfarande inte kan erhålla provets sanna struktur. Och atommikroskopi detekterar interaktionsinformationen mellan atomer, så att den kan erhålla arrangemangsinformationen om provets ytatomfördelning, vilket är den sanna strukturen av provet. Å andra sidan kan atomkraftsmikroskopi inte mäta elektronisk tillståndsinformation som kan jämföras med teori, så båda har sina egna styrkor och svagheter.
