Princip och struktur för avsökningssondmikroskop
Den grundläggande arbetsprincipen för scanningsprobmikroskopi är att använda interaktionen mellan sonden och ytatomerna och molekylerna i provet, det vill säga de fysiska fälten för olika interaktioner som bildas när sonden och provytan är nära nanoskala, och erhålls genom att detektera motsvarande fysikaliska storheter Provytmorfologi. Skanningssondmikroskopet består huvudsakligen av fem delar: sond, skanner, förskjutningssensor, styrenhet, detektionssystem och bildsystem.
Styrenheten flyttar provet i vertikal riktning genom skannern så att avståndet mellan sonden och provet (eller den fysiska kvantiteten av interaktion) stabiliseras vid ett fast värde; samtidigt flyttas provet i xy horisontalplanet så att sonden följer skanningen. Banan skannar provytan. Vid skanningsprobmikroskopi, när avståndet mellan sonden och provet är stabilt, detekterar detektionssystemet den relevanta fysiska kvantitetssignalen för interaktionen mellan sonden och provet; när den fysiska kvantiteten av interaktionen är stabil detekteras den av förskjutningssensorn genom den vertikala riktningen. Avståndet mellan sonden och provet. Bildsystemet utför bildbehandling såsom avbildning på ytan av provet enligt detekteringssignalen (eller avståndet mellan sonden och provet).
Skanningsprobmikroskop är indelade i olika serier av mikroskop beroende på de olika fysiska fälten för interaktionen mellan sonden och provet. Bland dem är scanning tunneling microscope (STM) och atomic force microscope (AFM) två typer av scanning probe mikroskop som är mer vanligt förekommande. Skanningstunnelmikroskopet detekterar provets ytstruktur genom att detektera storleken på tunnelströmmen mellan sonden och provet som ska testas. Atomkraftsmikroskopet detekterar provets yta genom att detektera deformationen av mikro-cantilevern orsakad av interaktionskraften mellan spetsen och provet (som kan vara attraktiv eller frånstötande) av en fotoelektrisk förskjutningssensor.
Funktioner hos skanningsprobmikroskop
Skanningssondmikroskopi är det tredje mikroskopet för att observera materiens struktur i atomär skala efter fältjonmikroskopi och högupplöst transmissionselektronmikroskopi. Med Scanning Tunneling Microscope (STM) som exempel är dess laterala upplösning 0.1~0.2nm och dess vertikala djupupplösning är 0.01nm. Sådan upplösning kan tydligt observera enskilda atomer eller molekyler fördelade på provets yta. Samtidigt kan scanning-sondmikroskopet även utföra observationsforskning i luft, andra gaser eller vätskemiljöer.
Skanningsprobmikroskop har egenskaperna för atomupplösning, atomtransport och nanomikroprocessning. Men på grund av de olika arbetsprinciperna för olika svepmikroskop i detalj, är informationen på provets yta som reflekteras av resultaten som erhålls av dem mycket olika. Skannande tunnelmikroskopi mäter distributionsinformationen för elektronstationer på provets yta, som har atomär nivåupplösning men som fortfarande inte kan erhålla provets sanna struktur. Atommikroskopet detekterar interaktionsinformationen mellan atomer, så arrangemangets information om atomfördelningen på provytan kan erhållas, det vill säga provets verkliga struktur. Men å andra sidan kan atomkraftsmikroskopet inte mäta den elektroniska tillståndsinformation som kan jämföras med teorin, så de två har sina egna fördelar och nackdelar.
