Prinsippene og strukturen til skanneprobemikroskoper
Det grunnleggende arbeidsprinsippet til et skanningsprobemikroskop er å utnytte interaksjonene mellom sonden og atommolekylene på overflaten av prøven, det vil si de fysiske feltene som dannes av ulike interaksjoner når sonden og prøveoverflaten nærmer seg nanoskalaen, og oppnå overflatemorfologien til prøven ved å detektere de tilsvarende fysiske mengdene. Skanneprobemikroskopet består av fem deler: sonde, skanner, forskyvningssensor, kontroller, deteksjonssystem og bildesystem.
Kontrolleren bruker en skanner for å flytte prøven i vertikal retning for å stabilisere avstanden (eller den fysiske interaksjonsmengden) mellom sonden og prøven til en fast verdi; Flytt prøven samtidig i x-y horisontalplanet slik at sonden skanner overflaten av prøven langs skanningsbanen. Skanneprobemikroskop oppdager de relevante fysiske kvantitetssignalene for interaksjonen mellom sonden og prøven i deteksjonssystemet, samtidig som det opprettholdes en stabil avstand mellom sonden og prøven; Ved stabil interaksjon av fysiske størrelser, detekteres avstanden mellom sonden og prøven av en forskyvningssensor i vertikal retning. Bildesystemet utfører bildebehandling på overflaten av prøven basert på deteksjonssignalet (eller avstanden mellom sonden og prøven).
Skanneprobemikroskoper er delt inn i forskjellige serier av mikroskoper basert på de forskjellige fysiske interaksjonsfeltene mellom probene som brukes og prøven. Skannetunnelmikroskop (STM) og atomkraftmikroskop (AFM) er to ofte brukte typer skanningsprobemikroskoper. Skannetunnelmikroskop oppdager overflatestrukturen til en prøve ved å måle størrelsen på tunnelstrømmen mellom sonden og prøven som testes. Atomkraftmikroskopi bruker en fotoelektrisk forskyvningssensor for å oppdage mikroutkragende deformasjon forårsaket av interaksjonskraften mellom nålespissen og prøven (som kan være enten attraktiv eller frastøtende) for å oppdage overflaten av prøven.
