Jakie są różne typy mikroskopów skaningowych?

Istnieje kilka rodzajów mikroskopów skaningowych, w tym skaningowy mikroskop elektronowy, skaningowy mikroskop tunelowy i mikroskop sił atomowych. Zazwyczaj mikroskopy skaningowe składają się z sondy lub wiązki elektronów, które skanują powierzchnię próbki. Interakcja między mikroskopem skaningowym a próbką daje mierzalne dane, takie jak zmiana prądu, odchylenie sondy lub wytwarzanie elektronów wtórnych. Dane te są wykorzystywane do utworzenia obrazu powierzchni próbki na poziomie atomowym.

Skaningowy mikroskop elektronowy jest jednym z kilku rodzajów skaningowych mikroskopów używanych do obrazowania próbki. Mikroskop wykrywa sygnały wynikające z interakcji wiązki elektronów z atomami na powierzchni próbki. Zazwyczaj wytwarza się kilka rodzajów sygnałów, w tym światło, promieniowanie rentgenowskie i elektrony.

Istnieje kilka rodzajów elektronów, które można zmierzyć za pomocą tego mikroskopu, w tym elektrony przesyłane, elektrony rozproszone wstecznie i elektrony wtórne. Zwykle skaningowe mikroskopy elektronowe mają detektor elektronów wtórnych, które są przemieszczonymi elektronami wytwarzanymi z podstawowego źródła promieniowania, mianowicie wiązki elektronów. Elektrony wtórne dostarczają informacji o fizycznej strukturze powierzchni na poziomie atomowym. Zasadniczo mikroskop obrazuje obszar 1-5 nanometrów.

Mikroskopy skanujące wykorzystujące sondę, takie jak skaningowy tunelowy mikroskop, wytwarzają obrazy o wyższej rozdzielczości niż skaningowy mikroskop elektronowy. Skaningowy mikroskop tunelowy ma przewodzącą końcówkę umieszczoną bardzo blisko próbki. Różnica napięć między końcówką przewodzącą a próbką powoduje, że elektrony tunelują od próbki do końcówki.

Gdy elektrony krzyżują się, powstaje i mierzony jest prąd tunelowy. Gdy końcówka przewodząca jest poruszana, prąd zmienia się, odzwierciedlając różnice wysokości lub gęstości na powierzchni próbki. Na podstawie tych danych tworzony jest obraz powierzchni na poziomie atomowym.

Mikroskop sił atomowych to kolejny mikroskop skaningowy z sondą. Składa się z wspornika i ostrej końcówki umieszczonej w pobliżu powierzchni próbki. Gdy końcówka zbliża się do próbki, siły między końcówką a próbką powodują ugięcie wspornika. Zazwyczaj siły obejmują siłę mechaniczną, siłę van der Waalsa i siłę elektrostatyczną.

Zazwyczaj ugięcie wspornika mierzy się za pomocą lasera, który jest zogniskowany na górnej powierzchni wspornika. Ugięcie ujawnia fizyczny kształt powierzchni w danym punkcie. Zarówno próbka, jak i sonda są przesuwane, aby zeskanować całą powierzchnię. Obraz jest konstruowany na podstawie danych uzyskanych przez laser.