Kunċett / Prinċipju / Struttura / Karatteristiċi ta 'Scanning Probe Microscope
Il-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar huwa terminu kollettiv għal diversi tipi ġodda ta 'mikroskopji tas-sonda (mikroskopju tal-forza atomika, mikroskopju tal-forza elettrostatika, mikroskopju tal-forza manjetika, mikroskopju tal-konduttività tal-joni tal-iskannjar, mikroskopju elettrokimiku tal-iskannjar, eċċ.) żviluppat fuq il-bażi tal-mikroskopju tal-iskannjar tal-mini. Huwa strument ta 'analiżi tal-wiċċ żviluppat internazzjonalment f'dawn l-aħħar snin.
Il-prinċipju u l-istruttura tal-mikroskopija tas-sonda tal-iskannjar
Il-prinċipju bażiku tax-xogħol ta 'mikroskopju ta' sonda ta 'skannjar huwa li tutilizza l-interazzjoni bejn is-sonda u l-atomi tal-wiċċ u l-molekuli tal-kampjun, jiġifieri, biex jiffurmaw diversi oqsma fiżiċi ta' interazzjoni meta s-sonda u l-wiċċ tal-kampjun ikunu qrib in-nanoskala, u biex tinkiseb il-morfoloġija tal-wiċċ tal-kampjun billi tiskopri kwantitajiet fiżiċi korrispondenti. Il-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar jikkonsisti f'ħames partijiet: sonda, skaner, sensor ta 'spostament, kontrollur, sistema ta' skoperta, u sistema ta 'immaġni.
Il-kontrollur imexxi l-kampjun vertikalment u orizzontalment permezz ta 'skaner biex jistabbilizza d-distanza (jew il-kwantità fiżika ta' interazzjoni) bejn is-sonda u l-kampjun f'valur fiss; Simultanjament iċċaqlaq il-kampjun fil-pjan orizzontali xy, sabiex is-sonda tiskennja l-wiċċ tal-kampjun tul il-mogħdija tal-iskannjar. Il-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar jiskopri s-sinjali tal-kwantità fiżika rilevanti tal-interazzjoni bejn is-sonda u l-kampjun mis-sistema ta 'skoperta filwaqt li żżomm distanza stabbli bejn is-sonda u l-kampjun; Fil-każ ta' kwantitajiet fiżiċi ta' interazzjoni stabbli, id-distanza bejn is-sonda u l-kampjun tiġi skoperta minn sensor ta' spostament vertikali. Is-sistema tal-immaġni twettaq proċessar tal-immaġni fuq il-wiċċ tal-kampjun ibbażat fuq is-sinjal ta 'skoperta (jew id-distanza bejn is-sonda u l-kampjun).
Skont l-oqsma fiżiċi differenti ta 'interazzjoni bejn is-sonda u l-kampjun użat, il-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar huma maqsuma f'serje differenti ta' mikroskopji. Scanning tunneling microscopy (STM) u mikroskopija tal-forza atomika (AFM) huma żewġ tipi ta 'mikroskopji ta' sonda tal-iskannjar użati b'mod komuni. Il-mikroskopju tal-iskannjar tal-mini jiskopri l-istruttura tal-wiċċ ta 'kampjun billi jkejjel il-kurrent tal-mini bejn is-sonda u l-kampjun li qed jiġi ttestjat. Il-mikroskopija tal-forza atomika tiskopri l-wiċċ ta 'kampjun billi tiskopri d-deformazzjoni tal-kantilever mikro ikkawżata mill-forza ta' interazzjoni bejn il-ponta tal-labra u l-kampjun bl-użu ta 'sensor ta' spostament fotoelettriku, li jista 'jkun jew attraenti jew repulsiv.
Il-karatteristiċi tal-mikroskopija tas-sonda tal-iskannjar
Il-mikroskopju tas-sonda tal-iskannjar huwa t-tielet tip ta 'mikroskopju li josserva l-istruttura tal-materja fuq l-iskala atomika, minbarra l-mikroskopija tal-jone tal-kamp u l-mikroskopija elettronika ta' trasmissjoni b'riżoluzzjoni għolja. Meta tieħu l-mikroskopija tal-iskannjar tal-mini (STM) bħala eżempju, ir-riżoluzzjoni laterali tagħha hija 0.1-0.2nm, u r-riżoluzzjoni tal-fond lonġitudinali tagħha hija 0.01nm. Din ir-riżoluzzjoni tippermetti osservazzjoni ċara ta 'atomi jew molekuli individwali mqassma fuq il-wiċċ tal-kampjun. Sadanittant, il-mikroskopija tas-sonda tal-iskannjar tista 'tintuża wkoll għall-osservazzjoni u r-riċerka fl-arja, gass ieħor jew ambjenti likwidi.
Il-mikroskopji tas-sonda tal-iskannjar għandhom karatteristiċi bħal riżoluzzjoni atomika, trasport atomiku u nanofabbrikazzjoni. Madankollu, minħabba l-prinċipji tax-xogħol differenti ta 'mikroskopji ta' skannjar varji, ir-riżultati li jiksbu jirriflettu informazzjoni tal-wiċċ differenti ħafna tal-kampjun. Il-mikroskopju tal-iskannjar tal-mini jkejjel l-informazzjoni tad-distribuzzjoni tal-istadju tal-elettroni fuq il-wiċċ tal-kampjun, li għandu riżoluzzjoni tal-livell atomiku iżda xorta ma jistax jikseb l-istruttura vera tal-kampjun. U l-mikroskopija atomika tiskopri l-informazzjoni ta 'interazzjoni bejn l-atomi, sabiex tkun tista' tikseb l-informazzjoni dwar l-arranġament tad-distribuzzjoni atomika tal-wiċċ tal-kampjun, li hija l-istruttura vera tal-kampjun. Min-naħa l-oħra, il-mikroskopija tal-forza atomika ma tistax tkejjel l-informazzjoni tal-istat elettroniku li tista 'titqabbel mat-teorija, għalhekk it-tnejn għandhom is-saħħiet u d-dgħufijiet tagħhom stess.
