Was ist ein Scan -Sondenmikroskop?
Ein Scan-Sondenmikroskop ist eines von mehreren Mikroskopen, die dreidimensionale Oberflächenbilder in sehr hohen Details erzeugen, einschließlich der Atomskala. Abhängig von der verwendeten Mikroskopie -Technik können einige dieser Mikroskope auch die physikalischen Eigenschaften eines Materials messen, einschließlich elektrischer Strom, Leitfähigkeit und Magnetfelder. Das erste Scan -Sondenmikroskop, das als Scan -Tunnelmikroskop (STM) bezeichnet wird, wurde in den frühen 1980er Jahren erfunden. Die Erfinder des STM gewannen einige Jahre später den Nobelpreis in Physik. Seit dieser Zeit wurden mehrere andere Techniken erfunden, die auf den gleichen Grundprinzipien beruhen. Alle Mikroskopie-Techniken der Scan-Sonden-Mikroskopie umfassen eine kleine, scharfe Tip-Scan der Oberfläche des Materials, da die Daten digital aus dem Scan erfasst werden. Die Spitze der Scan -Sonde muss kleiner sein als die Merkmale der von der Oberfläche gescannten Oberfläche, um ein genaues Bild zu erzeugen. Diese Tipps müssen alle paar Tage ersetzt werden. Sie sind normalerweise MounAuf Ausleger und in vielen SPM -Techniken wird die Bewegung des Auslegers gemessen, um die Höhe der Oberfläche zu bestimmen.
In der Scan -Tunnelmikroskopie wird ein elektrischer Strom zwischen der Scanspitze und der abgebildeten Oberfläche aufgebracht. Dieser Strom wird konstant gehalten, indem die Höhe der Spitze eingestellt wird, wodurch ein topografisches Bild der Oberfläche erzeugt wird. Alternativ kann die Höhe der Spitze konstant gehalten werden, während der sich ändernde Strom gemessen wird, um die Höhe der Oberfläche zu bestimmen. Da diese Methode elektrischen Strom verwendet, gilt sie nur für Materialien, die Leiter oder Halbwirtschaft sind.
Mehrere Arten von Scan -Sondenmikroskop fallen unter die Kategorie der Atomkraftmikroskopie (AFM). Im Gegensatz zur Rastertunnelmikroskopie kann AFM unabhängig von ihrer Leitfähigkeit für alle Arten von Materialien verwendet werden. Alle Arten von AFM verwenden einige indirekte Messungent der Kraft zwischen der Scanspitze und der Oberfläche, um das Bild zu erzeugen. Dies wird normalerweise durch eine Messung der Auslegerablenkung erreicht. Die verschiedenen Arten von Atomkraftmikroskop umfassen Kontakt-AFM, Nichtkontakt-AFM und intermittierender Kontakt-AFM. Mehrere Überlegungen bestimmen, welche Art der Atomkraftmikroskopie am besten für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, einschließlich der Empfindlichkeit des Materials und der Größe der zu scannten Probe.
Es gibt einige Variationen der Grundtypen der Atomkraftmikroskopie. Die Lateralkraftmikroskopie (LFM) misst die Verdrehungskraft auf der Scanspitze, die zur Kartierung der Oberflächenreibung nützlich ist. Die Rasterkapazitätsmikroskopie wird verwendet, um die Kapazität der Probe zu messen und gleichzeitig ein topografisches AFM -Bild zu erzeugen. Leitfähige Atomkraftmikroskope (C-AFM) verwenden eine leitfähige Spitze, so wie STM ein AFM-topografisches Bild und eine Karte des elektrischen Stroms erzeugt. Kraftmodulationsmikroskopie(FMM) wird verwendet, um die elastischen Eigenschaften eines Materials zu messen.
andere Mikroskop-Techniken des Scan-Sondens existieren auch, um andere Eigenschaften als die dreidimensionale Oberfläche zu messen. Elektrostatische Kraftmikroskope (EFM) werden verwendet, um die elektrische Ladung auf einer Oberfläche zu messen. Diese werden manchmal verwendet, um Mikroprozessorchips zu testen. Die Raster -Wärmelmikroskopie (STHM) sammelt Daten zur thermischen Leitfähigkeit sowie die Kartierung der Topographie der Oberfläche. Magnetkraftmikroskope (MFM) messen das Magnetfeld auf der Oberfläche zusammen mit der Topographie.