スキャンプローブ顕微鏡とは何ですか？

スキャンプローブ顕微鏡は、原子スケールを含む非常に高い詳細で3次元表面画像を生成するいくつかの顕微鏡のいずれかです。 使用される顕微鏡技術に応じて、これらの顕微鏡の一部は、電流、導電率、磁場を含む材料の物理的特性を測定することもできます。 A scanningトンネル顕微鏡（STM）と呼ばれる最初のスキャンプローブ顕微鏡は、1980年代初頭に発明されました。 STMの発明者は、数年後に物理学のノーベル賞を受賞しました。 それ以来、同じ基本原則に基づいた他のいくつかの手法が発明されました。

すべてのスキャンプローブ顕微鏡技術には、データがスキャンからデジタル的に取得されるため、材料の表面の小さく鋭利なスキャンが含まれます。スキャンプローブの先端は、正確な画像を作成するために、スキャンされている表面の機能よりも小さくなければなりません。 これらのヒントは数日ごとに置き換える必要があります。 彼らは通常マウンですカンチレバーのテッド、および多くのSPM技術では、カンチレバーの動きが測定され、表面の高さが決定されます。

走査型トンネル顕微鏡では、スキャンチップと画像化されている表面の間に電流が適用されます。 この電流は、先端の高さを調整することで一定に保たれ、表面の地形画像を生成します。 あるいは、変化する電流を測定して表面の高さを決定する間、先端の高さを一定に保つことができます。この方法は電流を使用するため、導体または半導体である材料にのみ適用できます。

いくつかのタイプのスキャンプローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡（AFM）のカテゴリに分類されます。 スキャントンネル顕微鏡とは異なり、AFMは、導電率に関係なく、あらゆる種類の材料で使用できます。 すべてのタイプのAFMは、間接的な測定値を使用しますスキャンチップと表面の間の力のtは、画像を生成します。これは通常、カンチレバーのたわみの測定によって達成されます。 さまざまなタイプの原子間力顕微鏡には、接触AFM、非接触AFM、および断続的な接触AFMが含まれます。 いくつかの考慮事項は、材料の感度やスキャンするサンプルのサイズなど、特定の用途に最適な原子間力顕微鏡のタイプを決定します。

原子間力顕微鏡の基本的なタイプにいくつかのバリエーションがあります。横方向の力顕微鏡（LFM）は、走査型の先端のねじれを測定します。これは、表面摩擦のマッピングに役立ちます。走査容量顕微鏡を使用して、サンプルの静電容量を測定しながら、同時にAFMの地形画像を生成します。導電性原子間力顕微鏡（C-AFM）は、STMと同じくらい導電性先端を使用しているため、AFMの地形画像と電流のマップを生成します。力変調顕微鏡（FMM）は、材料の弾性特性を測定するために使用されます。

他のスキャンプローブ顕微鏡技術も、3次元表面以外の特性を測定するために存在します。 静電力顕微鏡（EFM）は、表面の電荷を測定するために使用されます。これらは、マイクロプロセッサチップのテストに使用されることがあります。 スキャン熱顕微鏡（STHM）は、表面の地形をマッピングするだけでなく、熱伝導率に関するデータを収集します。 磁力顕微鏡（MFM）は、地形とともに表面の磁場を測定します。