Koncept/princip/zgradba/značilnosti vrstičnega sondnega mikroskopa
Vrstilni sondni mikroskop je skupni izraz za različne nove vrste sondnih mikroskopov (mikroskop na atomsko silo, elektrostatični mikroskop na silo, mikroskop z magnetno silo, vrstični mikroskop z ionsko prevodnostjo, vrstični elektrokemični mikroskop itd.), razvitih na podlagi vrstičnega tunelskega mikroskopa. Je instrument za površinsko analizo, razvit v zadnjih letih na mednarodni ravni.
Princip in zgradba vrstične sondne mikroskopije
Osnovno načelo delovanja vrstičnega sondnega mikroskopa je izkoriščanje interakcije med sondo in površinskimi atomi in molekulami vzorca, to je oblikovanje različnih fizičnih polj interakcije, ko sta sonda in površina vzorca blizu nanometrskega merila, in pridobitev površinske morfologije vzorca z zaznavanjem ustreznih fizikalnih količin. Skenirni sondni mikroskop je sestavljen iz petih delov: sonde, skenerja, senzorja premika, krmilnika, detekcijskega sistema in slikovnega sistema.
Krmilnik premika vzorec navpično in vodoravno skozi skener, da stabilizira razdaljo (ali fizično količino interakcije) med sondo in vzorcem pri fiksni vrednosti; Hkrati premaknite vzorec v vodoravni ravnini xy, tako da sonda skenira površino vzorca vzdolž poti skeniranja. Mikroskop z vrstično sondo zazna ustrezne signale fizične količine interakcije med sondo in vzorcem s sistemom zaznavanja, medtem ko ohranja stabilno razdaljo med sondo in vzorcem; V primeru stabilnih medsebojno delujočih fizikalnih veličin se razdalja med sondo in vzorcem zazna s senzorjem navpičnega premika. Slikovni sistem izvaja obdelavo slike na površini vzorca na podlagi detekcijskega signala (ali razdalje med sondo in vzorcem).
Glede na različna fizikalna polja interakcije med sondo in uporabljenim vzorcem so vrstični sondni mikroskopi razdeljeni v različne serije mikroskopov. Vrstilna tunelska mikroskopija (STM) in mikroskopija na atomsko silo (AFM) sta dve pogosto uporabljeni vrsti vrstičnih sondnih mikroskopov. Vrtilni tunelski mikroskop zazna površinsko strukturo vzorca z merjenjem tunelskega toka med sondo in vzorcem, ki se testira. Mikroskopija z atomsko silo zazna površino vzorca tako, da zazna mikrokonzolno deformacijo, ki jo povzroči interakcijska sila med konico igle in vzorcem z uporabo fotoelektričnega senzorja premika, ki je lahko privlačen ali odbojen.
Značilnosti vrstične sondne mikroskopije
Vrstilni sondni mikroskop je tretja vrsta mikroskopa, ki opazuje strukturo snovi na atomskem merilu, poleg poljske ionske mikroskopije in transmisijske elektronske mikroskopije visoke ločljivosti. Če za primer vzamemo vrstično tunelsko mikroskopijo (STM), je njena stranska ločljivost 0.1-0.2nm, vzdolžna globinska ločljivost pa 0.01nm. Ta ločljivost omogoča jasno opazovanje posameznih atomov ali molekul, porazdeljenih na površini vzorca. Medtem se lahko mikroskopija z vrstično sondo uporablja tudi za opazovanje in raziskave v zraku, drugih plinskih ali tekočih okoljih.
Mikroskopi z vrstično sondo imajo značilnosti, kot so atomska ločljivost, atomski transport in nanofabrikacija. Vendar zaradi različnih principov delovanja različnih vrstičnih mikroskopov rezultati, ki jih dobijo, odražajo zelo različne informacije o površini vzorca. Vrstični tunelski mikroskop meri informacije o porazdelitvi elektronske stopnje na površini vzorca, ki ima ločljivost na atomski ravni, vendar še vedno ne more pridobiti prave strukture vzorca. In atomska mikroskopija zazna informacije o interakciji med atomi, tako da lahko pridobi informacije o razporeditvi površinske atomske porazdelitve vzorca, kar je prava struktura vzorca. Po drugi strani pa mikroskopija na atomsko silo ne more izmeriti informacij o elektronskem stanju, ki bi jih lahko primerjali s teorijo, zato imata obe svoje prednosti in slabosti.
