Wat is een scanning -sondemicroscoop?
Een scanning-sondemicroscoop is een van de verschillende microscopen die driedimensionale oppervlaktebeelden in zeer hoge details produceren, waaronder atomaire schaal.Afhankelijk van de gebruikte microscopietechniek, kunnen sommige van deze microscopen ook de fysische eigenschappen van een materiaal meten, waaronder elektrische stroom, geleidbaarheid en magnetische velden.De eerste scanning -sondemicroscoop, een scant tunnelmicroscoop (STM) genoemd, werd in de vroege jaren 1980 uitgevonden.De uitvinders van de STM wonnen een paar jaar later de Nobelprijs voor natuurkunde.Sinds die tijd zijn verschillende andere technieken, gebaseerd op dezelfde basisprincipes, uitgevonden.
Alle scanning-sondemicroscopietechnieken omvatten een klein, scherpe tip scannen van het oppervlak van het materiaal, omdat gegevens digitaal worden verkregen uit de scan.De punt van de scansonde moet kleiner zijn dan de functies op het oppervlak dat wordt gescand, om een nauwkeurig beeld te produceren.Deze tips moeten om de paar dagen worden vervangen.Deze stroom wordt constant gehouden door de hoogte van de punt aan te passen, waardoor een topografisch beeld van het oppervlak wordt gegenereerd.Als alternatief kan de hoogte van de punt constant worden gehouden terwijl de veranderende stroom wordt gemeten om de hoogte van het oppervlak te bepalen.Aangezien deze methode elektrische stroom gebruikt, is deze alleen van toepassing op materialen die geleiders of semi-geleiders zijn.
Verschillende soorten scanning-sondemicroscoop vallen onder de categorie
atomaire krachtmicroscopie(AFM).In tegenstelling tot het scannen van tunnelmicroscopie, kan AFM worden gebruikt op alle soorten materialen, ongeacht hun geleidbaarheid.Alle soorten AFM gebruiken enige indirecte meting van de kracht tussen de scantip en het oppervlak om het beeld te produceren.Dit wordt meestal bereikt door een meting van de cantileverafbuiging.De verschillende soorten atomaire krachtmicroscoop omvatten contact AFM, niet-contact AFM en intermitterend contact AFM.Verschillende overwegingen bepalen welk type atoomkrachtmicroscopie het beste is voor een bepaalde toepassing, inclusief de gevoeligheid van het materiaal en de grootte van het te scannen monster. Er zijn enkele variaties op de basistypen van atomaire krachtmicroscopie.Laterale krachtmicroscopie (LFM) meet de draaiende kracht op de scantentip, wat nuttig is voor het in kaart brengen van oppervlaktewrijving.Scancapaciteitsmicroscopie wordt gebruikt om de capaciteit van het monster te meten en tegelijkertijd een AFM -topografisch beeld te produceren.Geleidende atoomkrachtmicroscopen (C-AFM) gebruiken een geleidende tip zoals STM doet, waardoor een AFM-topografisch beeld en een kaart van de elektrische stroom wordt geproduceerd.Krachtmodulatiemicroscopie (FMM) wordt gebruikt om een materiaalelastische eigenschappen te meten.
Andere scanning-sondemicroscooptechnieken bestaan ook om andere eigenschappen te meten dan het driedimensionale oppervlak.Elektrostatische krachtmicroscopen (EFM) worden gebruikt om de elektrische lading op een oppervlak te meten.Deze worden soms gebruikt om microprocessorchips te testen.Scannen thermische microscopie (STHM) verzamelt gegevens over thermische geleidbaarheid en mapping de topografie van het oppervlak.Magnetische krachtmicroscopen (MFM) meet het magnetische veld op het oppervlak samen met de topografie.