Taramalı Prob Mikroskobu Kavramı, İlkesi, Yapısı ve Özellikleri
Taramalı prob mikroskobu, taramalı tünelleme mikroskobu temel alınarak geliştirilen çeşitli yeni prob mikroskopları (atomik kuvvet mikroskobu, elektrostatik kuvvet mikroskobu, manyetik kuvvet mikroskobu, taramalı iyon iletkenlik mikroskobu, taramalı elektrokimyasal mikroskop vb.) için kullanılan genel bir terimdir. Geliştirilmiş yüzey analiz araçları.
Taramalı Prob Mikroskobu Prensibi ve Yapısı
Taramalı prob mikroskobunun temel çalışma prensibi, prob ile numunenin yüzey atomları ve molekülleri arasındaki etkileşimi, yani prob ve numune yüzeyi nano ölçeğe yakın olduğunda oluşan çeşitli etkileşimlerin fiziksel alanlarını kullanmaktır. ve karşılık gelen fiziksel miktarların tespit edilmesiyle elde edilen Numune yüzey morfolojisi. Taramalı prob mikroskobu temel olarak beş bölümden oluşur: prob, tarayıcı, yer değiştirme sensörü, kontrolör, algılama sistemi ve görüntü sistemi.
Denetleyici, numuneyi tarayıcı boyunca dikey yönde hareket ettirir, böylece prob ile numune arasındaki mesafe (veya etkileşimin fiziksel miktarı) sabit bir değerde sabitlenir; aynı zamanda, numune xy yatay düzleminde hareket ettirilir, böylece prob taramayı takip eder Yol, numune yüzeyini tarar. Taramalı prob mikroskobunda, prob ve numune arasındaki mesafe sabit olduğunda, algılama sistemi prob ve numune arasındaki etkileşimin ilgili fiziksel nicelik sinyalini saptar; etkileşimin fiziksel miktarı sabit olduğunda, yer değiştirme sensörü tarafından prob ile numune arasındaki dikey yöndeki mesafe boyunca algılanır. Görüntü sistemi, algılama sinyaline (veya prob ile örnek arasındaki mesafeye) göre numune yüzeyinde görüntüleme gibi görüntü işleme gerçekleştirir.
Taramalı prob mikroskopları, prob ve numune arasındaki etkileşimin farklı fiziksel alanlarına göre farklı mikroskop serilerine ayrılır. Bunlar arasında, taramalı tünelleme mikroskobu (STM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM), daha yaygın olarak kullanılan iki tür taramalı prob mikroskobudur. Taramalı tünelleme mikroskobu, prob ile test edilecek numune arasındaki tünel akımının boyutunu tespit ederek numunenin yüzey yapısını tespit eder. Atomik kuvvet mikroskobu, bir fotoelektrik yer değiştirme sensörü tarafından uç ile numune arasındaki etkileşim kuvvetinin (çekici veya itici olabilir) neden olduğu mikro konsolun deformasyonunu tespit ederek numunenin yüzeyini tespit eder.
Taramalı Prob Mikroskoplarının Özellikleri
Taramalı prob mikroskobu, alan iyon mikroskobu ve yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobundan sonra atomik ölçekte maddenin yapısını gözlemlemek için kullanılan üçüncü mikroskoptur. Örnek olarak Taramalı Tünel Mikroskobu (STM) alınırsa, yanal çözünürlüğü 0.1~0.2nm ve dikey derinlik çözünürlüğü 0.01nm'dir. Böyle bir çözünürlük, numunenin yüzeyinde dağılmış olan tek atomları veya molekülleri açıkça gözlemleyebilir. Aynı zamanda, taramalı prob mikroskobu hava, diğer gazlar veya sıvı ortamlarda gözlem araştırması da yapabilir.
Taramalı prob mikroskopları, atomik çözünürlük, atomik taşıma ve nano-mikro işleme özelliklerine sahiptir. Ancak detaylı olarak çeşitli tarama mikroskoplarının farklı çalışma prensipleri nedeniyle elde edilen sonuçların numune yüzeyine yansıttığı bilgiler çok farklıdır. Taramalı tünelleme mikroskobu, atomik düzeyde çözünürlüğe sahip olan ancak yine de numunenin gerçek yapısını elde edemeyen numune yüzeyindeki elektron istasyonlarının dağılım bilgilerini ölçer. Atom mikroskobu, atomlar arasındaki etkileşim bilgisini tespit eder, böylece numune yüzeyindeki atomik dağılımın düzenleme bilgisi, yani numunenin gerçek yapısı elde edilebilir. Ancak öte yandan atomik kuvvet mikroskobu, teori ile karşılaştırılabilecek elektronik durum bilgisini ölçemez, bu nedenle ikisinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır.
