Koncept/princip/struktura/značilnosti skenirajočega sondnega mikroskopa
Vrstilni sondni mikroskop je splošen izraz za različne nove sondne mikroskope (mikroskop na atomsko silo, elektrostatični mikroskop, magnetni mikroskop, vrstični ionsko prevodni mikroskop, vrstični elektrokemični mikroskop itd.), razvite na podlagi vrstičnega tunelskega mikroskopa. Razviti instrumente za površinsko analizo.
Načelo in zgradba vrstičnega sondnega mikroskopa
Osnovni princip delovanja vrstičnega sondnega mikroskopa je uporaba interakcije med sondo in površinskimi atomi in molekulami vzorca, to je fizičnih polj različnih interakcij, ki nastanejo, ko sta sonda in površina vzorca blizu nanometrskega merila, in dobljeno z detekcijo ustreznih fizikalnih količin Morfologija površine vzorca. Skenirni sondni mikroskop je v glavnem sestavljen iz petih delov: sonde, skenerja, senzorja premika, krmilnika, detekcijskega sistema in slikovnega sistema.
Krmilnik premakne vzorec v navpični smeri skozi skener, tako da se razdalja med sondo in vzorcem (ali fizično količino interakcije) stabilizira na fiksni vrednosti; hkrati se vzorec premakne v vodoravni ravnini xy, tako da sonda sledi skeniranju Pot skenira površino vzorca. Pri mikroskopiji z vrstično sondo, ko je razdalja med sondo in vzorcem stabilna, sistem zaznavanja zazna ustrezen signal fizične količine interakcije med sondo in vzorcem; ko je fizikalna količina interakcije stabilna, jo zazna senzor premika skozi navpično smer Razdalja med sondo in vzorcem. Slikovni sistem izvaja slikovno obdelavo, kot je slikanje na površini vzorca glede na zaznavni signal (ali razdaljo med sondo in vzorcem).
Mikroskopi z vrstično sondo so razdeljeni v različne serije mikroskopov glede na različna fizikalna polja interakcije med sondo in vzorcem. Med njimi sta dve vrsti vrstičnih sondnih mikroskopov, ki se pogosteje uporabljata, vrstični tunelski mikroskop (STM) in mikroskop na atomsko silo (AFM). Vrstični tunelski mikroskop zazna površinsko strukturo vzorca z zaznavanjem velikosti tunelskega toka med sondo in vzorcem, ki ga je treba testirati. Mikroskop na atomsko silo zazna površino vzorca tako, da zazna deformacijo mikrokonzole, ki jo povzroči interakcijska sila med konico in vzorcem (ki je lahko privlačna ali odbojna) s fotoelektričnim senzorjem premika.
Značilnosti vrstičnih sondnih mikroskopov
Mikroskop z vrstično sondo je tretji mikroskop za opazovanje strukture snovi na atomskem merilu za poljsko ionsko mikroskopijo in transmisijsko elektronsko mikroskopijo z visoko ločljivostjo. Če vzamemo za primer vrstični tunelski mikroskop (STM), je njegova stranska ločljivost 0.1~0.2nm, navpična globinska ločljivost pa 0.01nm. Takšna ločljivost lahko jasno opazuje posamezne atome ali molekule, porazdeljene na površini vzorca. Istočasno lahko skenirni sondni mikroskop izvaja tudi opazovalne raziskave v zraku, drugih plinih ali tekočih okoljih.
Mikroskopi z vrstično sondo imajo značilnosti atomske ločljivosti, atomskega transporta in nano-mikroprocesiranja. Vendar pa so zaradi različnih principov delovanja različnih vrstičnih mikroskopov v podrobnostih informacije na površini vzorca, ki jih odsevajo rezultati, pridobljeni z njimi, zelo različne. Vrtilna tunelska mikroskopija meri informacije o porazdelitvi elektronskih postaj na površini vzorca, ki ima ločljivost na atomski ravni, vendar še vedno ne more pridobiti prave strukture vzorca. Atomski mikroskop zazna informacije o interakciji med atomi, tako da je mogoče pridobiti informacije o razporeditvi atomske porazdelitve na površini vzorca, to je pravo strukturo vzorca. Po drugi strani pa mikroskop na atomsko silo ne more izmeriti informacij o elektronskem stanju, ki bi jih lahko primerjali s teorijo, zato imata oba svoje prednosti in slabosti.
