اصول و ساختار میکروسکوپ های پروب روبشی

اصول و ساختار میکروسکوپ های 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. نمونه را به طور همزمان در صفحه افقی x-y حرکت دهید تا کاوشگر سطح نمونه را در امتداد 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.