Taramalı Prob Mikroskobunun Kavramı/Prensibi/Yapısı/Özellikleri
Taramalı prob mikroskobu, taramalı tünelleme mikroskobu temelinde geliştirilen çeşitli yeni prob mikroskopları (atomik kuvvet mikroskobu, elektrostatik kuvvet mikroskobu, manyetik kuvvet mikroskobu, taramalı iyon iletkenlik mikroskobu, taramalı elektrokimyasal mikroskop vb.) için ortak bir terimdir. Son yıllarda uluslararası alanda geliştirilen bir yüzey analiz aracıdır.
Taramalı prob mikroskobunun prensibi ve yapısı
Taramalı prob mikroskobunun temel çalışma prensibi, prob ile numunenin yüzey atomları ve molekülleri arasındaki etkileşimden yararlanmak, yani prob ve numune yüzeyi nano ölçeğe yakın olduğunda çeşitli fiziksel etkileşim alanları oluşturmaktır. ve karşılık gelen fiziksel miktarları tespit ederek numunenin yüzey morfolojisini elde etmek. Taramalı prob mikroskobu beş parçadan oluşur: bir prob, bir tarayıcı, bir yer değiştirme sensörü, bir kontrolör, bir algılama sistemi ve bir görüntü sistemi.
Kontrolör, prob ile numune arasındaki mesafeyi (veya etkileşimin fiziksel miktarını) sabit bir değerde sabitlemek için numuneyi bir tarayıcı boyunca dikey ve yatay olarak hareket ettirir; Numuneyi aynı anda xy yatay düzleminde hareket ettirin, böylece prob numunenin yüzeyini tarama yolu boyunca tarar. Taramalı prob mikroskobu, prob ile numune arasındaki etkileşimin ilgili fiziksel miktar sinyallerini tespit sistemi tarafından tespit ederken, prob ile numune arasında sabit bir mesafeyi korur; Kararlı etkileşimli fiziksel büyüklükler durumunda, prob ile numune arasındaki mesafe dikey bir yer değiştirme sensörü tarafından tespit edilir. Görüntü sistemi, algılama sinyaline (veya prob ile numune arasındaki mesafeye) bağlı olarak numunenin yüzeyinde görüntü işleme gerçekleştirir.
Prob ve kullanılan numune arasındaki farklı fiziksel etkileşim alanlarına göre, taramalı prob mikroskopları farklı mikroskop serilerine ayrılır. Taramalı tünelleme mikroskobu (STM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM), yaygın olarak kullanılan iki taramalı prob mikroskobu türüdür. Taramalı tünelleme mikroskobu, prob ile test edilen numune arasındaki tünelleme akımını ölçerek numunenin yüzey yapısını tespit eder. Atomik kuvvet mikroskobu, çekici veya itici olabilen bir fotoelektrik yer değiştirme sensörü kullanılarak iğne ucu ile numune arasındaki etkileşim kuvvetinin neden olduğu mikro konsol deformasyonunu tespit ederek numunenin yüzeyini tespit eder.
Taramalı prob mikroskobunun özellikleri
Taramalı prob mikroskobu, alan iyon mikroskobu ve yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobuna ek olarak maddenin yapısını atomik ölçekte gözlemleyen üçüncü mikroskop türüdür. Örnek olarak taramalı tünelleme mikroskobu (STM) alınırsa, yanal çözünürlüğü 0.1-0.2nm ve uzunlamasına derinlik çözünürlüğü 0.01nm'dir. Bu çözünürlük, numunenin yüzeyine dağılmış bireysel atomların veya moleküllerin net bir şekilde gözlemlenmesine olanak tanır. Bu arada taramalı prob mikroskobu, hava, diğer gaz veya sıvı ortamlarda gözlem ve araştırma için de kullanılabilir.
Taramalı prob mikroskopları atomik çözünürlük, atomik taşınma ve nanofabrikasyon gibi özelliklere sahiptir. Ancak çeşitli taramalı mikroskopların farklı çalışma prensipleri nedeniyle elde ettikleri sonuçlar numunenin yüzey bilgilerini çok farklı yansıtmaktadır. Taramalı tünelleme mikroskobu, atomik seviyede çözünürlüğe sahip olan ancak yine de numunenin gerçek yapısını elde edemeyen numunenin yüzeyindeki elektron aşamasının dağılım bilgisini ölçer. Ve atomik mikroskopi, atomlar arasındaki etkileşim bilgisini tespit eder, böylece numunenin gerçek yapısı olan numunenin yüzey atomik dağılımının düzenleme bilgisini elde edebilir. Öte yandan atomik kuvvet mikroskobu, teoriyle karşılaştırılabilecek elektronik durum bilgisini ölçemediğinden, her ikisinin de kendi güçlü ve zayıf yönleri vardır.
