Wat is een Scanning Probe Microscope?

06/13/2012 by admin

Een scanning probe microscoop is een van diverse microscopen die driedimensionaal oppervlak beelden in zeer hoog detail, met inbegrip van atomaire schaal te produceren. Afhankelijk van de microscopie techniek, kunnen sommige microscopen ook meten fysische eigenschappen van een materiaal, zoals elektrische stroom, geleidbaarheid, en magnetische velden. De eerste scanning probe microscope, zogenaamde rastertunnelmicroscoop (STM) is uitgevonden in de vroege jaren 1980. De uitvinders van de STM won de Nobelprijs voor de Natuurkunde een paar jaar later. Sinds die tijd, een aantal andere technieken, gebaseerd op dezelfde uitgangspunten, zijn uitgevonden.

Alle scanning probe microscopie technieken omvatten een kleine, scherpe-tip scannen van het oppervlak van het materiaal, de gegevens worden digitaal verkregen van de scan. De punt van de scanning probe moet kleiner zijn dan de kenmerken van het oppervlak dat wordt gescand, om een ​​nauwkeurig beeld te produceren. Deze tips moeten om de paar dagen worden vervangen. Ze worden meestal gemonteerd op cantilevers, en in veel SPM technieken wordt de beweging van de cantilever gemeten op de hoogte van het oppervlak bepalen.

In scannen tunnel microscopie, wordt een elektrische stroom aangebracht tussen het scannen naaldpunt en het oppervlak wordt afgebeeld. Deze stroom wordt constant gehouden door de hoogte van het uiteinde, waardoor een topografisch beeld van het oppervlak genereren. Alternatief kan de hoogte van de punt constant gehouden terwijl de wisselende stroom wordt gemeten op de hoogte van het oppervlak bepalen. Omdat deze methode wordt elektrische stroom, is uitsluitend van toepassing op materialen welke geleiders of halfgeleiders zijn.

Verschillende soorten scanning probe microscope vallen onder de categorie van atomaire kracht microscopie (AFM). Unlike scannen tunnel microscopie, kan AFM worden gebruikt op alle soorten materialen, ongeacht hun geleidbaarheid. Alle soorten AFM gebruiken sommige indirecte meting van de kracht tussen de scanning tip en het oppervlak om het beeld te produceren. Dit wordt gewoonlijk bereikt door een meting van de cantilever doorbuiging. De verschillende types van atomic force microscope omvatten contact AFM, non-contact AFM, en intermitterende contact AFM. Verschillende overwegingen bepalen welk type atoomkrachtmicroscopie het beste is voor een bepaalde toepassing, met inbegrip van de gevoeligheid van het materiaal en de omvang van de steekproef moet worden gescand.

Er zijn een aantal variaties op de basistypen van atomic force microscopie. Zijwaartse kracht microscopie (LFM) meet de kronkelende kracht op het scannen tip, wat handig is bij het in kaart brengen oppervlakte wrijving. Scanning capaciteit microscopie gebruikt om de capaciteit van het monster te meten en tegelijkertijd het produceren van een AFM afbeelding topografische. Geleidende atomic force microscopen (C-AFM) maken gebruik van een geleidende tip veel als STM doet, dus een AFM topografische afbeelding en een kaart van de elektrische stroom produceren. Force modulatie microscopie (FMM) wordt gebruikt om een ​​materiaal elastische eigenschappen te meten.

Andere scanning probe microscoop technieken bestaan ​​ook voor andere dan de drie-dimensionale oppervlakte-eigenschappen te meten. Elektrostatische kracht microscopen (EFM) worden gebruikt om de elektrische lading op een oppervlak te meten. Deze worden soms gebruikt om microprocessor chips te testen. Scanning thermische microscopie (SThM) verzamelt gegevens thermische geleidbaarheid en de topografische van het oppervlak. Magnetische kracht microscopen (MFM) meet het magnetische veld op het oppervlak met de topografie.