Что такое сканирующий зондовый микроскоп?

Сканирующий зондовый микроскоп - это любой из нескольких микроскопов, которые дают трехмерные изображения поверхности с очень высокой детализацией, включая атомный масштаб. В зависимости от используемого метода микроскопии, некоторые из этих микроскопов могут также измерять физические свойства материала, включая электрический ток, проводимость и магнитные поля. Первый сканирующий зондовый микроскоп, названный сканирующим туннельным микроскопом (СТМ), был изобретен в начале 1980-х годов. Изобретатели СТМ получили Нобелевскую премию по физике несколько лет спустя. С тех пор было изобретено несколько других методов, основанных на тех же основных принципах.

Все методы сканирующей зондовой микроскопии включают в себя небольшое острое сканирование поверхности материала, поскольку данные сканируются в цифровом виде. Наконечник сканирующего зонда должен быть меньше, чем элементы на сканируемой поверхности, чтобы получить точное изображение. Эти советы должны заменяться каждые несколько дней. Они обычно устанавливаются на кантилеверах, и во многих методах СЗМ движение кантилевера измеряется для определения высоты поверхности.

В сканирующей туннельной микроскопии между наконечником сканирования и изображаемой поверхностью подается электрический ток. Этот ток поддерживается постоянным, регулируя высоту наконечника, создавая тем самым топографическое изображение поверхности. В качестве альтернативы, высота наконечника может поддерживаться постоянной, пока измеряется изменяющийся ток для определения высоты поверхности. Поскольку этот метод использует электрический ток, он применим только к материалам, которые являются проводниками или полупроводниками.

Несколько типов сканирующих зондовых микроскопов подпадают под категорию атомно-силовой микроскопии (АСМ). В отличие от сканирующей туннельной микроскопии, АСМ может использоваться на всех типах материалов, независимо от их проводимости. Все типы АСМ используют некоторые косвенные измерения силы между наконечником сканирования и поверхностью для получения изображения. Обычно это достигается путем измерения прогиба кантилевера. Различные типы атомно-силового микроскопа включают контактный AFM, бесконтактный AFM и прерывистый контактный AFM. Несколько соображений определяют, какой тип атомно-силовой микроскопии лучше всего подходит для конкретного применения, включая чувствительность материала и размер сканируемого образца.

Существует несколько вариантов основных типов атомно-силовой микроскопии. Боковая силовая микроскопия (LFM) измеряет скручивающую силу на сканирующем наконечнике, что полезно для картирования поверхностного трения. Сканирующая емкостная микроскопия используется для измерения емкости образца при одновременном создании топографического изображения АСМ. Проводящие атомно-силовые микроскопы (C-AFM) используют проводящий наконечник так же, как и STM, создавая, таким образом, топографическое изображение AFM и карту электрического тока. Силовая модуляционная микроскопия (ФММ) используется для измерения упругих свойств материала.

Существуют и другие методы сканирующего зондового микроскопа для измерения свойств, отличных от трехмерной поверхности. Электростатические силовые микроскопы (EFM) используются для измерения электрического заряда на поверхности. Иногда они используются для тестирования микропроцессорных чипов. Сканирующая тепловая микроскопия (СТМ) собирает данные о теплопроводности, а также наносит на карту топографию поверхности. Магнитно-силовые микроскопы (MFM) измеряют магнитное поле на поверхности наряду с топографией.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Помогла ли вам эта статья? Спасибо за ответ Спасибо за ответ

Как мы можем помочь? Как мы можем помочь?