走査型顕微鏡にはどのような種類がありますか？

走査型電子顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡など、いくつかのタイプの走査型顕微鏡があります。 通常、走査型顕微鏡は、サンプルの表面を走査するプローブまたは電子ビームで構成されています。 走査型顕微鏡とサンプルの相互作用により、電流の変化、プローブのたわみ、二次電子の生成などの測定可能なデータが生成されます。 このデータは、原子レベルでサンプルの表面の画像を作成するために使用されます。

走査型電子顕微鏡は、サンプルのイメージングに使用されるいくつかのタイプの走査型顕微鏡の1つです。 顕微鏡は、電子ビームとサンプル表面の原子との相互作用から生じる信号を検出します。 通常、光、X線、電子など、いくつかのタイプの信号が生成されます。

この顕微鏡で測定できる電子には、透過電子、後方散乱電子、二次電子など、いくつかの種類があります。 通常、走査型電子顕微鏡には、二次電子の検出器があります。二次電子は、一次放射源、つまり電子ビームから生成された電子です。 二次電子は、原子レベルでの表面の物理構造に関する情報を提供します。 一般的に、顕微鏡は1〜5ナノメートルの領域を撮像します。

走査型トンネル顕微鏡などのプローブを使用する走査型顕微鏡は、走査型電子顕微鏡よりも高い解像度の画像を生成します。 走査型トンネル顕微鏡は、サンプルの非常に近くに配置された導電チップを備えています。 導電性チップとサンプル間の電圧差により、サンプルからチップへ電子がトンネルします。

電子が交差すると、トンネル電流が形成され、測定されます。 導電性チップが移動すると、電流が変化し、サンプルの表面の高さまたは密度の違いを反映します。 このデータを使用して、原子レベルでの表面の画像が構築されます。

原子間力顕微鏡は、プローブを備えた別の走査型顕微鏡です。 これは、カンチレバーと鋭利な先端で構成され、サンプルの表面近くに配置されます。 チップがサンプルに近づくと、チップとサンプルの間の力によってカンチレバーがたわみます。 通常、力には、機械的接触力、ファンデルワールス力、静電気力が含まれます。

通常、カンチレバーのたわみは、カンチレバーの上面に焦点を合わせたレーザーを使用して測定されます。 たわみは、特定のポイントでの表面の物理的な形状を明らかにします。 サンプルとプローブの両方を動かして、表面全体をスキャンします。 画像は、レーザーによって取得されたデータから構築されます。