تفاوت بین میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ تونلی روبشی

تفاوت بین میکروسکوپ الکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ تونلی روبشی

یکی ویژگی های میکروسکوپ الکترونی روبشی در مقایسه با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی دارای ویژگی های زیر است:

(1) ساختار سطح نمونه را می توان به طور مستقیم مشاهده کرد و اندازه نمونه می تواند به اندازه 120 میلی متر × 80 میلی متر × 50 میلی متر باشد.

(2) فرآیند آماده سازی نمونه ساده است و نیازی به برش دادن به برش های نازک نیست.

(3) نمونه را می توان در یک فضای سه بعدی در محفظه نمونه ترجمه و چرخاند، بنابراین نمونه را می توان از زوایای مختلف مشاهده کرد.

(4) عمق میدان زیاد است و تصویر پر از سه بعدی است. عمق میدان میکروسکوپ الکترونی روبشی صدها برابر بزرگتر از میکروسکوپ نوری و دهها برابر بزرگتر از میکروسکوپ الکترونی عبوری است.

(5) دامنه بزرگنمایی تصویر گسترده است و وضوح نسبتاً بالا است. می توان آن را ده برابر تا صدها هزار بار بزرگ کرد و اساساً شامل محدوده بزرگنمایی از ذره بین، میکروسکوپ نوری تا میکروسکوپ الکترونی عبوری است. وضوح بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری تا 3 نانومتر است.

(6) آسیب و آلودگی نمونه توسط پرتو الکترونی نسبتاً کم است.

(7) در حین مشاهده مورفولوژی، سیگنال های دیگر از نمونه نیز می تواند برای تجزیه و تحلیل ریز جزء استفاده شود.

2. میکروسکوپ نیروی اتمی

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، یک ابزار تحلیلی است که می تواند برای مطالعه ساختار سطحی مواد جامد از جمله عایق ها استفاده شود. ساختار سطح و خواص مواد را با تشخیص برهمکنش بین اتمی بسیار ضعیف بین سطح نمونه مورد آزمایش و یک عنصر حساس به نیرو مینیاتوری مطالعه می کند. یک سر یک جفت ریزکنتیلهور حساس به نیروی ضعیف ثابت است و نوک کوچک انتهای دیگر به نمونه نزدیک است. در این زمان، با آن برهمکنش خواهد کرد و نیرو باعث تغییر شکل یا تغییر حالت حرکت میکروکنتیور می شود. هنگام اسکن نمونه، از سنسور برای تشخیص این تغییرات استفاده کنید و اطلاعات توزیع نیرو را می توان به دست آورد تا اطلاعات ساختار توپوگرافی سطح و اطلاعات زبری سطح را با وضوح نانومتری بدست آورید.

میکروسکوپ نیروی اتمی مزایای زیادی نسبت به میکروسکوپ الکترونی روبشی دارد. برخلاف میکروسکوپ های الکترونی که فقط تصاویر دو بعدی را ارائه می دهند، AFM ها نقشه های سه بعدی واقعی از سطوح را ارائه می دهند. در عین حال، AFM نیازی به درمان خاصی با نمونه ندارد، مانند آبکاری مس یا آبکاری کربن، که می تواند آسیب جبران ناپذیری به نمونه وارد کند. سوم، میکروسکوپ های الکترونی باید تحت شرایط خلاء بالا کار کنند، در حالی که میکروسکوپ های نیروی اتمی می توانند تحت فشار عادی و حتی در محیط های مایع به خوبی کار کنند. این می تواند برای مطالعه ماکرومولکول های بیولوژیکی و حتی بافت های بیولوژیکی زنده مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه با میکروسکوپ تونل زنی روبشی (میکروسکوپ تونلی روبشی)، میکروسکوپ نیروی اتمی کاربرد وسیع تری دارد زیرا می تواند نمونه های غیر رسانا را مشاهده کند. میکروسکوپ نیروی روبشی که به طور گسترده در تحقیقات علمی و صنعت استفاده می شود، بر اساس میکروسکوپ نیروی اتمی ساخته شده است.

3. میکروسکوپ تونل زنی روبشی

① میکروسکوپ تونلی روبشی با وضوح بالا دارای وضوح فضایی در سطح اتمی، وضوح فضایی جانبی آن 1 و وضوح طولی آن 0.1 است.

② میکروسکوپ تونل زنی روبشی می تواند به طور مستقیم ساختار سطح نمونه را تشخیص دهد و می تواند یک تصویر ساختاری سه بعدی بکشد.

③ میکروسکوپ تونل زنی روبشی می تواند ساختار ماده را در خلاء، فشار اتمسفر، هوا و حتی محلول تشخیص دهد. از آنجایی که هیچ پرتو الکترونی پرانرژی وجود ندارد، هیچ اثر مخربی روی سطح وجود ندارد (مانند تشعشع، آسیب حرارتی و غیره)، بنابراین می‌تواند ساختار ماکرومولکول‌های بیولوژیکی و سطوح غشای سلولی زنده را تحت شرایط فیزیولوژیکی مطالعه کند. نمونه ها آسیب نخواهند دید و دست نخورده باقی می مانند.

④ سرعت اسکن میکروسکوپ تونل زنی روبشی سریع است، زمان برای به دست آوردن داده ها کوتاه است، و تصویربرداری نیز سریع است، بنابراین می توان تحقیقات پویا در مورد فرآیندهای زندگی انجام داد.

⑤ نیازی به لنز ندارد و سایز کوچکی دارد. برخی آن را "میکروسکوپ جیبی" می نامند.