Vad är ett skanningssondmikroskop?
Ett skanningssondmikroskop är något av flera mikroskop som producerar tredimensionella ytbilder i mycket hög detalj, inklusive atomskala.Beroende på den använda mikroskopitekniken kan vissa av dessa mikroskop också mäta fysiska egenskaper hos ett material, inklusive elektrisk ström, konduktivitet och magnetfält.Det första skanningssondmikroskopet, kallad ett skanningstunnelmikroskop (STM), uppfanns i början av 1980 -talet.Uppfinnarna av STM vann Nobelpriset i fysik några år senare.Sedan den tiden har flera andra tekniker, grundade på samma grundprinciper, uppfunnits.
Alla skanningssondmikroskopitekniker involverar en liten, skarpspetning av ytan på materialet, eftersom data digitalt förvärvas från skanningen.Spetsen på skanningssonden måste vara mindre än funktionerna på ytan som skannas för att producera en exakt bild.Dessa tips måste bytas ut med några dagar.De är vanligtvis monterade på utskjutande, och i många SPM -tekniker mäts rörelsen av utskjutningen för att bestämma ytan på ytan.
I skanningstunnelmikroskopi appliceras en elektrisk ström mellan skanningsspetsen och ytan imageras.Denna ström hålls konstant genom att justera spetsens höjd och därmed generera en topografisk bild av ytan.Alternativt kan spetsens höjd hållas konstant medan den förändrade strömmen mäts för att bestämma ytans höjd.Eftersom denna metod använder elektrisk ström är den endast tillämplig på material som är ledare eller halvledare.
Flera typer av skanningssondmikroskop faller under kategorin atomkraftsmikroskopi (AFM).Till skillnad från skanningstunnelmikroskopi kan AFM användas på alla typer av material, oavsett deras konduktivitet.Alla typer av AFM använder viss indirekt mätning av kraften mellan skanningsspetsen och ytan för att producera bilden.Detta uppnås vanligtvis genom en mätning av utskjutningsavböjningen.De olika typerna av atomkraftsmikroskop inkluderar kontakt AFM, icke-kontakt AFM och intermittent kontakt AFM.Flera överväganden avgör vilken typ av atomkraftsmikroskopi är bäst för en viss applikation, inklusive känsligheten hos materialet och storleken på provet som ska skannas.
Det finns några variationer på de grundläggande typerna av atomkraftmikroskopi.Lateral Force Microscopy (LFM) mäter vridningskraften på skanningsspetsen, vilket är användbart för kartläggning av ytfriktion.Skanningskapacitansmikroskopi används för att mäta provet kapacitansen och samtidigt producera en AFM -topografisk bild.Ledande atomkraftsmikroskop (C-AFM) använder en ledande spets mycket som STM gör, vilket ger en AFM-topografisk bild och en karta över den elektriska strömmen.Force Modulation Microscopy (FMM) används för att mäta ett material Elastiska egenskaper.
Andra skanningssondmikroskoptekniker finns också för att mäta andra egenskaper än den tredimensionella ytan.Elektrostatiska kraftmikroskop (EFM) används för att mäta den elektriska laddningen på en yta.Dessa används ibland för att testa mikroprocessorchips.Skanning av termisk mikroskopi (STHM) samlar in data om värmeledningsförmåga samt kartläggning av topografin på ytan.Magnetkraftsmikroskop (MFM) mäter magnetfältet på ytan tillsammans med topografin.