Skenuojančio zondo mikroskopo principas ir sandara
Pagrindinis skenuojančio zondo mikroskopijos veikimo principas yra panaudoti zondo ir mėginio paviršiaus atomų bei molekulių sąveiką, ty įvairių sąveikų fizikinius laukus, susidarančius, kai zondas ir mėginio paviršius yra arti nanoskalės, ir gautas aptikus atitinkamus fizikinius dydžius Mėginio paviršiaus morfologija. Nuskaitymo zondo mikroskopas daugiausia susideda iš penkių dalių: zondo, skaitytuvo, poslinkio jutiklio, valdiklio, aptikimo sistemos ir vaizdo sistemos.
Valdiklis perkelia mėginį vertikalia kryptimi per skaitytuvą taip, kad atstumas tarp zondo ir mėginio (arba fizinis sąveikos dydis) būtų stabilizuotas ties fiksuota verte; tuo pačiu metu mėginys perkeliamas xy horizontalioje plokštumoje taip, kad zondas sektų skenavimą Kelias nuskaito mėginio paviršių. Atliekant skenuojančio zondo mikroskopiją, kai atstumas tarp zondo ir mėginio yra stabilus, aptikimo sistema nustato atitinkamą zondo ir mėginio sąveikos fizikinio kiekio signalą; kai fizinis sąveikos dydis yra stabilus, poslinkio jutiklis jį nustato vertikalia kryptimi Atstumas tarp zondo ir mėginio. Vaizdo sistema apdoroja vaizdą, pvz., vaizduoja mėginio paviršių pagal aptikimo signalą (arba atstumą tarp zondo ir mėginio).
Skenavimo zondo mikroskopai skirstomi į skirtingas mikroskopų serijas pagal skirtingus zondo ir mėginio sąveikos fizikinius laukus. Tarp jų skenuojantis tunelinis mikroskopas (STM) ir atominės jėgos mikroskopas (AFM) yra dviejų tipų skenuojančio zondo mikroskopai, kurie dažniausiai naudojami. Skenuojantis tunelinis mikroskopas aptinka mėginio paviršiaus struktūrą, nustatydamas tunelio srovės tarp zondo ir tiriamo mėginio dydį. Atominės jėgos mikroskopas aptinka mėginio paviršių, fotoelektriniu poslinkio jutikliu aptikdamas mikrokonsolės deformaciją, kurią sukelia antgalio ir mėginio sąveikos jėga (kuri gali būti patraukli arba atstumianti).
Skenuojamųjų zondų mikroskopų savybės
Skenuojančio zondo mikroskopija yra trečiasis mikroskopas, skirtas stebėti medžiagos struktūrą atominėje skalėje po lauko jonų mikroskopijos ir didelės skiriamosios gebos elektronų mikroskopijos. Pavyzdžiui, skenuojantis tunelinis mikroskopas (STM), jo šoninė skiriamoji geba yra 0,1–0,2 nm, o vertikali gylio skiriamoji geba yra 0,01 nm. Tokia skiriamoji geba gali aiškiai stebėti pavienius atomus arba molekules, paskirstytas mėginio paviršiuje. Tuo pačiu metu skenuojančio zondo mikroskopas taip pat gali atlikti stebėjimo tyrimus ore, kitose dujose ar skystoje aplinkoje.
Skenavimo zondų mikroskopai turi atominės skiriamosios gebos, atomų transportavimo ir nanomikroproceso savybes. Tačiau dėl skirtingų skenuojamųjų mikroskopų darbo principų detaliai, jų gautų rezultatų atspindima informacija apie mėginio paviršių yra labai skirtinga. Skenuojantis tunelinis mikroskopas matuoja elektronų stočių pasiskirstymo informaciją mėginio paviršiuje, kuris turi atominio lygio skiriamąją gebą, bet vis tiek negali gauti tikrosios mėginio struktūros. Atominis mikroskopas aptinka informaciją apie atomų sąveiką, todėl galima gauti informaciją apie atomų pasiskirstymą mėginio paviršiuje, tai yra, tikrąją mėginio struktūrą. Tačiau, kita vertus, atominės jėgos mikroskopas negali išmatuoti elektroninės būsenos informacijos, kurią galima palyginti su teorija, todėl jie turi savų privalumų ir trūkumų.
