Was ist ein Scan -Sondenmikroskop?

Ein Scan-Sondenmikroskop ist eines von mehreren Mikroskopen, die dreidimensionale Oberflächenbilder in sehr hohen Details erzeugen, einschließlich der Atomskala.Abhängig von der verwendeten Mikroskopie -Technik können einige dieser Mikroskope auch die physikalischen Eigenschaften eines Materials messen, einschließlich elektrischer Strom, Leitfähigkeit und Magnetfelder.Das erste Scan -Sondenmikroskop, das als Scan -Tunnelmikroskop (STM) bezeichnet wird, wurde in den frühen 1980er Jahren erfunden.Die Erfinder des STM gewannen einige Jahre später den Nobelpreis in Physik.Seit dieser Zeit wurden mehrere andere Techniken erfunden, die auf denselben Grundprinzipien beruhen.Die Spitze der Scan -Sonde muss kleiner sein als die Merkmale der von der Oberfläche gescannten Oberfläche, um ein genaues Bild zu erzeugen.Diese Tipps müssen alle paar Tage ersetzt werden.Sie werden normalerweise auf Ausleger montiert, und in vielen SPM -Techniken wird die Bewegung des Auslegers gemessen, um die Höhe der Oberfläche zu bestimmen.Dieser Strom wird konstant gehalten, indem die Höhe der Spitze eingestellt wird, wodurch ein topografisches Bild der Oberfläche erzeugt wird.Alternativ kann die Höhe der Spitze konstant gehalten werden, während der Änderungsstrom gemessen wird, um die Höhe der Oberfläche zu bestimmen.Da diese Methode elektrischen Strom verwendet, gilt es nur für Materialien, die Leiter oder Halbträger sind.

Verschiedene Arten von Scan-Sondenmikroskop fallen unter die Kategorie der

Atomkraftmikroskopie

(AFM).Im Gegensatz zur Rastertunnelmikroskopie kann AFM unabhängig von ihrer Leitfähigkeit für alle Arten von Materialien verwendet werden.Alle Arten von AFM verwenden eine indirekte Messung der Kraft zwischen der Scanspitze und der Oberfläche, um das Bild zu erzeugen.Dies wird normalerweise durch eine Messung der Auslegerablenkung erreicht.Die verschiedenen Arten von Atomkraftmikroskop umfassen Kontakt-AFM, Nichtkontakt-AFM und intermittierender Kontakt-AFM.Mehrere Überlegungen bestimmen, welche Art der Atomkraftmikroskopie am besten für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, einschließlich der Empfindlichkeit des Materials und der Größe der zu scannten Probe.

Es gibt einige Variationen der Grundtypen der Atomkraftmikroskopie.Die laterale Kraftmikroskopie (LFM) misst die Verdrehungskraft auf der Scanspitze, die zur Kartierung der Oberflächenreibung nützlich ist.Die Rasterkapazitätsmikroskopie wird verwendet, um die Kapazität der Probe zu messen und gleichzeitig ein topografisches AFM -Bild zu erzeugen.Leitfähige Atomkraftmikroskope (C-AFM) verwenden eine leitfähige Spitze wie STM, wodurch ein topografisches AFM-Bild und eine Karte des elektrischen Stroms erzeugt werden.Kraftmodulationsmikroskopie (FMM) wird verwendet, um die elastischen Eigenschaften der Materialien zu messen. Es gibt auch andere Rastersondenmikroskoptechniken, um andere Eigenschaften als die dreidimensionale Oberfläche zu messen.Elektrostatische Kraftmikroskope (EFM) werden verwendet, um die elektrische Ladung auf einer Oberfläche zu messen.Diese werden manchmal verwendet, um Mikroprozessorchips zu testen.Die Rasterthermikroskopie (STHM) sammelt Daten zur thermischen Leitfähigkeit sowie die Abbildung der Topographie der Oberfläche.Magnetkraft -Mikroskope (MFM) messen das Magnetfeld auf der Oberfläche zusammen mit der Topographie.