Mengimbas Probe Mikroskop Konsep, Prinsip, Struktur dan Ciri
Mikroskop probe pengimbasan ialah istilah umum untuk pelbagai mikroskop probe baharu (mikroskop daya atom, mikroskop daya elektrostatik, mikroskop daya magnet, mikroskop pengaliran ion pengimbasan, mikroskop elektrokimia pengimbasan, dsb.) yang dibangunkan berdasarkan mikroskop pengimbasan terowong. Instrumen analisis permukaan yang dibangunkan.
Prinsip dan Struktur Mikroskop Probe Pengimbasan
Prinsip kerja asas mikroskop probe pengimbasan adalah menggunakan interaksi antara probe dan atom permukaan dan molekul sampel, iaitu, medan fizikal pelbagai interaksi yang terbentuk apabila probe dan permukaan sampel berhampiran dengan skala nano, dan diperoleh dengan mengesan kuantiti fizik yang sepadan Sampel morfologi permukaan. Mikroskop probe pengimbasan terutamanya terdiri daripada lima bahagian: probe, pengimbas, sensor anjakan, pengawal, sistem pengesanan dan sistem imej.
Pengawal menggerakkan sampel dalam arah menegak melalui pengimbas supaya jarak antara probe dan sampel (atau kuantiti fizikal interaksi) distabilkan pada nilai tetap; pada masa yang sama, sampel digerakkan dalam satah mendatar xy supaya probe mengikuti imbasan Laluan mengimbas permukaan sampel. Dalam mengimbas mikroskop probe, apabila jarak antara probe dan sampel adalah stabil, sistem pengesanan mengesan isyarat kuantiti fizikal yang berkaitan interaksi antara probe dan sampel; apabila kuantiti fizikal interaksi adalah stabil, ia dikesan oleh sensor anjakan melalui arah menegak Jarak antara probe dan sampel. Sistem imej melakukan pemprosesan imej seperti pengimejan pada permukaan sampel mengikut isyarat pengesanan (atau jarak antara probe dan sampel).
Mikroskop probe pengimbasan dibahagikan kepada siri mikroskop yang berbeza mengikut medan fizikal interaksi yang berbeza antara probe dan sampel. Antaranya, scanning tunneling microscope (STM) dan atomic force microscope (AFM) merupakan dua jenis scanning probe microscopes yang lebih biasa digunakan. Mikroskop terowong pengimbasan mengesan struktur permukaan sampel dengan mengesan saiz arus terowong antara probe dan sampel yang akan diuji. Mikroskop daya atom mengesan permukaan sampel dengan mengesan ubah bentuk julur mikro yang disebabkan oleh daya interaksi antara hujung dan sampel (yang mungkin menarik atau menolak) oleh sensor anjakan fotoelektrik.
Ciri-ciri Mikroskop Probe Mengimbas
Mikroskopi probe pengimbasan ialah mikroskop ketiga untuk memerhati struktur jirim pada skala atom selepas mikroskop ion medan dan mikroskop elektron penghantaran resolusi tinggi. Mengambil Imbasan Mikroskop Terowong (STM) sebagai contoh, peleraian sisinya ialah 0.1~0.2nm dan peleraian kedalaman menegaknya ialah 0.01nm. Resolusi sedemikian boleh memerhatikan dengan jelas atom tunggal atau molekul yang diedarkan pada permukaan sampel. Pada masa yang sama, mikroskop probe pengimbasan juga boleh menjalankan penyelidikan pemerhatian di udara, gas lain atau persekitaran cecair.
Mikroskop probe pengimbasan mempunyai ciri-ciri resolusi atom, pengangkutan atom, dan pemprosesan mikro nano. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh prinsip kerja yang berbeza bagi pelbagai mikroskop pengimbasan secara terperinci, maklumat pada permukaan sampel yang dicerminkan oleh keputusan yang diperolehi oleh mereka adalah sangat berbeza. Mengimbas mikroskop terowong mengukur maklumat pengedaran stesen elektron pada permukaan sampel, yang mempunyai resolusi tahap atom tetapi masih tidak dapat memperoleh struktur sebenar sampel. Mikroskop atom mengesan maklumat interaksi antara atom, jadi maklumat susunan taburan atom pada permukaan sampel boleh diperolehi, iaitu struktur sebenar sampel. Tetapi sebaliknya, mikroskop daya atom tidak dapat mengukur maklumat keadaan elektronik yang boleh dibandingkan dengan teori, jadi kedua-duanya mempunyai kelebihan dan kekurangan mereka sendiri.
