Prinsipp og struktur for skanningsprobemikroskop
Det grunnleggende arbeidsprinsippet for skanningsprobemikroskopi er å bruke interaksjonen mellom sonden og overflateatomene og molekylene i prøven, det vil si de fysiske feltene til forskjellige interaksjoner som dannes når sonden og prøveoverflaten er nær nanoskalaen, og oppnådd ved å påvise de tilsvarende fysiske mengdene Prøveoverflatemorfologi. Skanneprobemikroskopet består hovedsakelig av fem deler: sonde, skanner, forskyvningssensor, kontroller, deteksjonssystem og bildesystem.
Kontrolleren beveger prøven i vertikal retning gjennom skanneren slik at avstanden mellom sonden og prøven (eller den fysiske interaksjonsmengden) stabiliseres på en fast verdi; samtidig flyttes prøven i xy horisontalplanet slik at sonden følger skanningen. Banen skanner prøveoverflaten. Ved skanningsprobemikroskopi, når avstanden mellom sonden og prøven er stabil, oppdager deteksjonssystemet det relevante fysiske kvantitetssignalet for interaksjonen mellom sonden og prøven; når den fysiske mengden av interaksjonen er stabil, detekteres den av forskyvningssensoren gjennom vertikal retning. Avstanden mellom sonden og prøven. Bildesystemet utfører bildebehandling som bildebehandling på overflaten av prøven i henhold til deteksjonssignalet (eller avstanden mellom sonden og prøven).
Skanneprobemikroskoper er delt inn i forskjellige serier av mikroskoper i henhold til de forskjellige fysiske feltene i samspillet mellom sonden og prøven. Blant dem er skanningstunnelmikroskop (STM) og atomkraftmikroskop (AFM) to typer skanningsprobemikroskoper som er mer vanlig å bruke. Skannetunnelmikroskopet detekterer overflatestrukturen til prøven ved å detektere størrelsen på tunnelstrømmen mellom sonden og prøven som skal testes. Atomkraftmikroskopet oppdager overflaten av prøven ved å detektere deformasjonen av mikro-cantileveren forårsaket av interaksjonskraften mellom spissen og prøven (som kan være attraktiv eller frastøtende) av en fotoelektrisk forskyvningssensor.
Funksjoner ved skanningsprobemikroskoper
Skanneprobemikroskopi er det tredje mikroskopet for å observere materiestrukturen på atomskala etter feltionemikroskopi og høyoppløselig transmisjonselektronmikroskopi. Med Scanning Tunneling Microscope (STM) som et eksempel, er dens laterale oppløsning 0.1~0.2nm, og dens vertikale dybdeoppløsning er 0.01nm. Slik oppløsning kan tydelig observere enkeltatomer eller molekyler fordelt på overflaten av prøven. Samtidig kan skannesondemikroskopet også utføre observasjonsforskning i luft, andre gasser eller væskemiljøer.
Skanneprobemikroskoper har egenskapene til atomoppløsning, atomtransport og nano-mikroprosessering. Men på grunn av de forskjellige arbeidsprinsippene til forskjellige skanningsmikroskoper i detalj, er informasjonen på overflaten av prøven reflektert av resultatene oppnådd av dem svært forskjellig. Skannetunnelmikroskopi måler distribusjonsinformasjonen til elektronstasjoner på overflaten av prøven, som har oppløsning på atomnivå, men som fortsatt ikke kan oppnå den sanne strukturen til prøven. Atommikroskopet oppdager interaksjonsinformasjonen mellom atomer, slik at arrangementsinformasjonen om atomfordelingen på prøveoverflaten kan oppnås, det vil si den virkelige strukturen til prøven. Men på den annen side kan ikke atomkraftmikroskopet måle den elektroniske tilstandsinformasjonen som kan sammenlignes med teorien, så de to har sine egne fordeler og ulemper.
