Skaneeriva sondi mikroskoobi kontseptsioon/põhimõte/struktuur/omadused
Skaneeriv sondimikroskoop on skaneeriva tunnelmikroskoobi baasil välja töötatud erinevate uut tüüpi sondimikroskoopide (aatomjõumikroskoop, elektrostaatilise jõumikroskoop, magnetjõumikroskoop, skaneeriv ioonjuhtivusmikroskoop, skaneeriv elektrokeemiline mikroskoop jt) koondnimetus. See on viimastel aastatel rahvusvaheliselt välja töötatud pinnaanalüüsi instrument.
Skaneeriva sondi mikroskoopia põhimõte ja struktuur
Skaneeriva sondi mikroskoobi põhitööpõhimõte on ära kasutada sondi ja proovi pinnaaatomite ja molekulide vahelist koostoimet, st erinevate füüsikaliste interaktsiooniväljade moodustamist, kui sond ja proovi pind on nanoskaala lähedal, ja proovi pinnamorfoloogia saamiseks vastavate füüsikaliste suuruste tuvastamise teel. Skaneeriva sondi mikroskoop koosneb viiest osast: sond, skanner, nihkeandur, kontroller, tuvastussüsteem ja pildisüsteem.
Kontroller liigutab proovi vertikaalselt ja horisontaalselt läbi skanneri, et stabiliseerida kaugust (või füüsikalist interaktsiooni suurust) sondi ja proovi vahel kindla väärtusega; Liigutage proovi samaaegselt xy horisontaaltasapinnal, nii et sond skannib proovi pinda mööda skaneerimisrada. Skaneeriva sondi mikroskoop tuvastab tuvastussüsteemi poolt sondi ja proovi vahelise interaktsiooni asjakohased füüsikalise koguse signaalid, säilitades samal ajal stabiilse kauguse sondi ja proovi vahel; Stabiilsete interakteeruvate füüsikaliste suuruste korral tuvastab sondi ja proovi vaheline kaugus vertikaalnihke anduri abil. Pildisüsteem teostab kujutise töötlemist proovi pinnal, lähtudes tuvastamissignaalist (või sondi ja proovi vahelisest kaugusest).
Vastavalt sondi ja kasutatud proovi erinevatele füüsikalistele interaktsiooniväljadele jagatakse skaneeriva sondi mikroskoobid erinevatesse mikroskoopidesse. Skaneeriv tunnelmikroskoopia (STM) ja aatomjõumikroskoopia (AFM) on kaks tavaliselt kasutatavat skaneeriva sondi mikroskoobi tüüpi. Skaneeriv tunnelmikroskoop tuvastab proovi pinnastruktuuri, mõõtes tunnelvoolu sondi ja testitava proovi vahel. Aatomjõumikroskoopia tuvastab proovi pinna, tuvastades fotoelektrilise nihkeanduri abil nõela otsa ja proovi vastastikusest jõust põhjustatud mikrokonsooli deformatsiooni, mis võib olla kas atraktiivne või tõrjuv.
Skaneeriva sondi mikroskoopia omadused
Skaneeriva sondi mikroskoop on kolmandat tüüpi mikroskoop, mis vaatleb lisaks väljaioonmikroskoopiale ja suure eraldusvõimega elektronmikroskoopiale aine struktuuri aatomiskaalal. Võttes näiteks skaneeriva tunnelmikroskoopia (STM), on selle külgeraldusvõime 0.1-0,2 nm ja pikisuunaline sügavuslahutus on 0,01 nm. See eraldusvõime võimaldab selgelt jälgida proovi pinnale jaotatud üksikuid aatomeid või molekule. Vahepeal saab skaneeriva sondi mikroskoopiat kasutada ka õhu-, muu gaasi- või vedela keskkonna vaatlemiseks ja uurimiseks.
Skaneerivatel sondimikroskoopidel on sellised omadused nagu aatomi eraldusvõime, aatomi transport ja nanotootmine. Erinevate skaneerivate mikroskoopide erinevate tööpõhimõtete tõttu peegeldavad nende saadud tulemused aga proovi väga erinevat pinnainformatsiooni. Skaneeriv tunnelmikroskoop mõõdab elektronide staadiumi jaotusinfot proovi pinnal, millel on aatomitaseme eraldusvõime, kuid mis ei suuda siiski saada proovi tegelikku struktuuri. Ja aatommikroskoopia tuvastab aatomitevahelise interaktsiooniteabe, nii et see võib saada proovi pinnaaatomijaotuse paigutusteavet, mis on proovi tegelik struktuur. Teisest küljest ei saa aatomjõumikroskoopia mõõta elektroonilist olekuteavet, mida saab võrrelda teooriaga, seega on mõlemal oma tugevad ja nõrgad küljed.
