مقدمه ای بر اصل و ساختار میکروسکوپ پروب روبشی
اصل و ساختار میکروسکوپ پروب روبشی
اصل کار میکروسکوپ کاوشگر روبشی استفاده از برهمکنش های بین پروب و مولکول های اتمی روی سطح نمونه است، یعنی میدان های فیزیکی که در اثر برهمکنش های مختلف زمانی که کاوشگر و سطح نمونه به مقیاس نانو نزدیک می شوند، تشکیل می شوند و مورفولوژی سطح نمونه را با تشخیص کمیت های فیزیکی مربوطه به دست می آورند. میکروسکوپ کاوشگر روبشی از پنج بخش تشکیل شده است: پروب، اسکنر، سنسور جابجایی، کنترل کننده، سیستم تشخیص و سیستم تصویربرداری.
کنترل کننده از یک اسکنر برای حرکت نمونه در جهت عمودی استفاده می کند تا فاصله (یا کمیت فیزیکی تعامل) بین پروب و نمونه را در یک مقدار ثابت ثابت کند. همزمان نمونه را در صفحه افقی x-y حرکت دهید تا کاوشگر سطح نمونه را در طول مسیر اسکن اسکن کند. میکروسکوپ کاوشگر روبشی سیگنال های کمیت فیزیکی مربوطه را از تعامل بین پروب و نمونه در سیستم تشخیص تشخیص می دهد، در حالی که فاصله پایدار بین پروب و نمونه را حفظ می کند. در مورد برهمکنش پایدار مقادیر فیزیکی، فاصله بین پروب و نمونه توسط یک سنسور جابجایی در جهت عمودی تشخیص داده می شود. سیستم تصویربرداری پردازش تصویر را بر روی سطح نمونه بر اساس سیگنال تشخیص (یا فاصله بین پروب و نمونه) انجام می دهد.
میکروسکوپ های کاوشگر روبشی بر اساس میدان های فیزیکی مختلف برهمکنش بین پروب های مورد استفاده و نمونه به سری های مختلفی از میکروسکوپ ها تقسیم می شوند. میکروسکوپ تونلی روبشی (STM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) دو نوع رایج از میکروسکوپهای پروب روبشی هستند. میکروسکوپ تونل زنی روبشی ساختار سطح نمونه را با اندازه گیری مقدار جریان تونل زنی بین پروب و نمونه مورد آزمایش تشخیص می دهد. میکروسکوپ نیروی اتمی از یک سنسور جابجایی فوتوالکتریک برای تشخیص تغییر شکل ریز کنسول ناشی از نیروی برهمکنش بین نوک سوزن و نمونه (که ممکن است جذاب یا دافعه باشد) برای تشخیص سطح نمونه استفاده می کند.
ویژگی های میکروسکوپ پروب اسکن
میکروسکوپ کاوشگر روبشی سومین نوع میکروسکوپ است که ساختارهای مواد را در مقیاس اتمی مشاهده میکند، پس از میکروسکوپ یونی میدانی و میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا-. با در نظر گرفتن میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) به عنوان مثال، وضوح جانبی آن 0.1 تا 0.2 نانومتر و وضوح عمق طولی آن 0.01 نانومتر است. چنین وضوحی می تواند به وضوح اتم ها یا مولکول های منفرد را که روی سطح نمونه توزیع شده اند مشاهده کند. در همین حال، میکروسکوپ های کاوشگر روبشی نیز می توانند برای مشاهده و تحقیق در هوا، سایر گازها یا محیط های مایع استفاده شوند.
