Hvad er de forskellige typer scanningsmikroskoper?
Der er adskillige typer af scanningsmikroskoper, herunder scanningselektronmikroskop, scanning af tunnelmikroskop og atomkraftmikroskop. Typisk består scanningsmikroskoper af en sonde eller en stråle af elektroner, der scanner overfladen af en prøve. Interaktionen mellem scanningsmikroskopet og prøven producerer målbare data, såsom ændringen i strøm, sondeudbøjning eller produktionen af sekundære elektroner. Disse data bruges til at skabe et billede af prøveoverfladen på atomniveau.
Scanningselektronmikroskopet er en af flere typer scanningsmikroskop, der bruges til at afbilde en prøve. Mikroskopet detekterer signaler, der stammer fra samspillet mellem dets elektronstråle og atomerne på prøveoverfladen. Der produceres normalt forskellige typer signaler, herunder lys, røntgenstråler og elektroner.
Der er flere typer elektroner, der kan måles ved hjælp af dette mikroskop inklusive transmitterede elektroner, tilbage-spredte elektroner og sekundære elektroner. Typisk har scannende elektronmikroskoper en detektor for sekundære elektroner, som er løsrevne elektroner produceret fra en primær strålekilde, nemlig elektronstrålen. De sekundære elektroner giver information om overfladens fysiske struktur på atomniveau. Generelt viser mikroskopet et område på 1-5 nanometer.
Scanningsmikroskoper, der bruger en sonde, såsom skanningstunnelmikroskopet, producerer billeder i højere opløsning end scanningselektronmikroskopet. Scannetunnelmikroskopet har en ledende spids, der er placeret meget tæt på prøven. En spændingsforskel mellem den ledende spids og prøven får elektroner til at tunnelere fra prøven til spidsen.
Når elektronerne krydser, dannes og måles en tunnelstrøm. Når den ledende spids bevæges, ændres strømmen, hvilket afspejler forskelle i højde eller densitet på prøveoverfladen. Med disse data konstrueres et billede af overfladen på atomniveau.
Atomkraftmikroskopet er et andet scanningsmikroskop, der har en sonde. Det består af en cantilever og en skarp spids, der er placeret nær prøveoverfladen. Når spidsen nærmer sig prøven, forårsager kræfter mellem spidsen og prøven, at cantileveren afbøjes. Kræfter inkluderer typisk mekanisk kontaktkraft, van der Waals-kraft og elektrostatisk kraft.
Typisk måles udkragningsafbøjningen ved hjælp af en laser, der er fokuseret på den øverste overflade af udliggeren. Afbøjningen afslører den fysiske form på overfladen på et bestemt punkt. Både prøven og sonden flyttes for at scanne hele overfladen. Et billede er konstrueret ud fra de data, der er opnået ved hjælp af laser.