Hva er et skanningsmikroskop?

Et skanningsmikroskop er noen av flere mikroskop som produserer tredimensjonale overflatebilder i veldig høye detaljer, inkludert atomskala.Avhengig av mikroskopiteknikken som brukes, kan noen av disse mikroskopene også måle fysiske egenskaper til et materiale, inkludert elektrisk strøm, konduktivitet og magnetfelt.Det første skanningssondemikroskopet, kalt et skannetunnelmikroskop (STM), ble oppfunnet på begynnelsen av 1980 -tallet.Oppfinnerne av STM vant Nobelprisen i fysikk noen år senere.Siden den gangen er flere andre teknikker, basert på de samme grunnleggende prinsippene, blitt oppfunnet.

All skanningssonskopi-teknikker involverer en liten, skarp-tips skanning av overflaten på materialet, ettersom data er digitalt anskaffet fra skanningen.Spissen av skanningssonden må være mindre enn funksjonene på overflaten som skannes, for å produsere et nøyaktig bilde.Disse tipsene må byttes ut med noen få dager.De er vanligvis montert på utkrag, og i mange SPM -teknikker måles bevegelsen av utkragingen for å bestemme høyden på overflaten.

I skanningstunnelmikroskopi påføres en elektrisk strøm mellom skanningspissen og overflaten blir avbildet.Denne strømmen holdes konstant ved å justere spisshøyden, og generere dermed et topografisk bilde av overflaten.Alternativt kan spisshøyden holdes konstant mens den skiftende strømmen måles for å bestemme høyden på overflaten.Siden denne metoden bruker elektrisk strøm, er den bare anvendelig for materialer som er ledere eller halvledere.

Flere typer skanningsmikroskop faller inn under kategorien Atomisk kraftmikroskopi (AFM).I motsetning til skanningstunnelmikroskopi, kan AFM brukes på alle typer materialer, uavhengig av ledningsevne.Alle typer AFM bruker noen indirekte måling av kraften mellom skanningspissen og overflaten for å produsere bildet.Dette oppnås vanligvis gjennom en måling av utkraget.De forskjellige typene atomkraftmikroskop inkluderer Contact AFM, ikke-kontakt AFM og intermitterende kontakt AFM.Flere hensyn bestemmer hvilken type atomkraftmikroskopi som er best for en bestemt applikasjon, inkludert følsomheten til materialet og størrelsen på prøven som skal skannes.

Det er noen få variasjoner på de grunnleggende typene atomkraftmikroskopi.Lateral kraftmikroskopi (LFM) måler vrien på skanningspissen, som er nyttig for å kartlegge overflatefriksjon.Skanningskapasitansmikroskopi brukes til å måle kapasitansen til prøven, samtidig som det produserer et AFM -topografisk bilde.Ledende atomkraftmikroskop (C-AFM) Bruk et ledende spiss omtrent som STM gjør, og produserer dermed et AFM-topografisk bilde og et kart over den elektriske strømmen.Kraftmodulasjonsmikroskopi (FMM) brukes til å måle en elastiske egenskaper for materialer.

Andre skanningssonskopteknikker eksisterer også for å måle andre egenskaper enn den tredimensjonale overflaten.Elektrostatiske kraftmikroskop (EFM) brukes til å måle den elektriske ladningen på en overflate.Disse brukes noen ganger til å teste mikroprosessorbrikker.Skanning av termisk mikroskopi (STHM) samler inn data om termisk ledningsevne i tillegg til å kartlegge topografien på overflaten.Magnetiske kraftmikroskop (MFM) måler magnetfeltet på overflaten sammen med topografien.