กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนคืออะไร?

กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนเป็นกล้องจุลทรรศน์หลายตัวที่ผลิตภาพพื้นผิวสามมิติในรายละเอียดที่สูงมากรวมถึงสเกลอะตอมกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้บางตัวยังสามารถวัดคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเทคนิคการใช้กล้องจุลทรรศน์บางส่วนของวัสดุรวมถึงกระแสไฟฟ้าการนำไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนครั้งแรกที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกน (STM) ถูกคิดค้นในช่วงต้นทศวรรษ 1980นักประดิษฐ์ของ STM ได้รับรางวัลโนเบลในฟิสิกส์ไม่กี่ปีต่อมาตั้งแต่เวลานั้นมีเทคนิคอื่น ๆ อีกมากมายที่ก่อตั้งขึ้นบนหลักการพื้นฐานเดียวกันได้ถูกประดิษฐ์ขึ้น

เทคนิคกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการสแกนขนาดเล็กปลายแหลมของพื้นผิวของวัสดุเนื่องจากข้อมูลได้มาจากการสแกนแบบดิจิทัลส่วนปลายของโพรบสแกนจะต้องมีขนาดเล็กกว่าคุณสมบัติบนพื้นผิวที่สแกนเพื่อสร้างภาพที่แม่นยำเคล็ดลับเหล่านี้จะต้องเปลี่ยนทุกสองสามวันพวกเขามักจะติดตั้งบนคานและในหลาย ๆ เทคนิค SPM การเคลื่อนที่ของคานถูกวัดเพื่อกำหนดความสูงของพื้นผิว

ในกล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกนกระแสไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้ระหว่างปลายสแกนและพื้นผิวที่ถูกถ่ายภาพกระแสไฟฟ้านี้คงที่โดยการปรับความสูงของปลายดังนั้นจึงสร้างภาพภูมิประเทศของพื้นผิวอีกทางเลือกหนึ่งความสูงของปลายอาจจะคงที่ในขณะที่กระแสการเปลี่ยนแปลงถูกวัดเพื่อกำหนดความสูงของพื้นผิวเนื่องจากวิธีนี้ใช้กระแสไฟฟ้าจึงใช้ได้กับวัสดุที่เป็นตัวนำหรือตัวนำกึ่งตัวนำ

กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนหลายประเภทอยู่ภายใต้หมวดหมู่ของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม

(AFM)ซึ่งแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์ในอุโมงค์การสแกนสามารถใช้ AFM กับวัสดุทุกประเภทโดยไม่คำนึงถึงค่าการนำไฟฟ้าAFM ทุกประเภทใช้การวัดทางอ้อมของแรงระหว่างปลายสแกนและพื้นผิวเพื่อสร้างภาพนี่คือความสำเร็จผ่านการวัดการเบี่ยงเบนของคานกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมชนิดต่าง ๆ รวมถึงการติดต่อ AFM, AFM ที่ไม่ติดต่อและ AFM ติดต่อเป็นระยะ ๆข้อควรพิจารณาหลายประการจะกำหนดว่ากล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมชนิดใดที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะรวมถึงความไวของวัสดุและขนาดของตัวอย่างที่จะสแกน

มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในประเภทพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมกล้องจุลทรรศน์แรงด้านข้าง (LFM) วัดแรงบิดที่ปลายการสแกนซึ่งมีประโยชน์สำหรับการทำแผนที่แรงเสียดทานพื้นผิวกล้องจุลทรรศน์ความจุสแกนใช้ในการวัดความจุของตัวอย่างในขณะที่สร้างภาพภูมิประเทศ AFM พร้อมกันกล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณูนำไฟฟ้า (C-AFM) ใช้ปลายนำไฟฟ้ามากเท่ากับ STM จึงสร้างภาพภูมิประเทศ AFM และแผนที่ของกระแสไฟฟ้ากล้องจุลทรรศน์การมอดูเลตแรง (FMM) ใช้ในการวัดคุณสมบัติที่ยืดหยุ่นของวัสดุ

เทคนิคกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกนอื่น ๆ ยังมีอยู่ในการวัดคุณสมบัติอื่นนอกเหนือจากพื้นผิวสามมิติกล้องจุลทรรศน์แรงไฟฟ้าสถิต (EFM) ใช้ในการวัดประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวบางครั้งใช้สำหรับทดสอบชิปไมโครโปรเซสเซอร์การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์ความร้อน (STHM) รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการนำความร้อนรวมถึงการทำแผนที่ภูมิประเทศของพื้นผิวกล้องจุลทรรศน์แรงแม่เหล็ก (MFM) วัดสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวพร้อมกับภูมิประเทศ