Różnice pomiędzy mikroskopem elektronowym, mikroskopem sił atomowych i skaningowym mikroskopem tunelowym
Charakterystyka skaningowego mikroskopu elektronowego W porównaniu z mikroskopem optycznym i transmisyjnym mikroskopem elektronowym, skaningowy mikroskop elektronowy ma następujące cechy:
(1) Strukturę powierzchni próbki można bezpośrednio obserwować, a wielkość próbki może wynosić nawet 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(2) Proces przygotowania próbki jest prosty i nie wymaga krojenia.
(3) Próbkę można przesuwać i obracać w trzech wymiarach w pomieszczeniu próbki, dzięki czemu próbkę można obserwować pod różnymi kątami.
(4) głębia ostrości jest duża, a obraz jest pełen trójwymiarowego sensu. Głębia ostrości skaningowego mikroskopu elektronowego jest kilkaset razy większa niż mikroskopu optycznego i kilkadziesiąt razy większa niż transmisyjnego mikroskopu elektronowego.
(5) Obraz ma szeroki zakres powiększeń i wysoką rozdzielczość. Można go powiększyć od dziesięciu do setek tysięcy razy, co zasadniczo obejmuje zakres wzmocnienia od szkła powiększającego, mikroskopu optycznego po transmisyjny mikroskop elektronowy. Rozdzielczość mieści się pomiędzy mikroskopem optycznym a transmisyjnym mikroskopem elektronowym, który może osiągnąć 3 nm.
(6) Wiązka elektronów powoduje mniejsze uszkodzenia i zanieczyszczenie próbki.
(7) Obserwując morfologię, do analizy składu mikroobszaru możemy wykorzystać także inne sygnały z próbki.
mikroskop sił atomowych
Mikroskop sił atomowych (AFM) to instrument analityczny, który można wykorzystać do badania struktury powierzchni materiałów stałych, w tym izolatorów. Bada strukturę powierzchni i właściwości materii, wykrywając wyjątkowo słabe oddziaływanie międzyatomowe pomiędzy powierzchnią badanej próbki a elementem wrażliwym na mikro siły. Jeden koniec pary mikrowsporników, które są niezwykle wrażliwe na słabe siły, jest nieruchomy, a malutka końcówka igły na drugim końcu znajduje się blisko próbki. W tym momencie wejdzie z nimi w interakcję, a siła spowoduje deformację mikrowsporników lub zmianę ich stanu ruchu. Podczas skanowania próbki informacje o rozkładzie siły można uzyskać za pomocą czujnika do wykrywania tych zmian, aby uzyskać informacje o strukturze morfologii powierzchni i informacje o chropowatości powierzchni z rozdzielczością nanometrową.
W porównaniu ze skaningowym mikroskopem elektronowym mikroskop sił atomowych ma wiele zalet. W przeciwieństwie do mikroskopu elektronowego, który może zapewnić jedynie obrazy dwuwymiarowe, AFM zapewnia prawdziwe trójwymiarowe mapy powierzchni. Jednocześnie AFM nie wymaga specjalnego traktowania próbki, takiego jak miedziowanie lub powlekanie węglem, które spowoduje nieodwracalne uszkodzenie próbki. Po trzecie, mikroskop elektronowy musi działać w wysokiej próżni, a mikroskop sił atomowych może dobrze pracować pod normalnym ciśnieniem, a nawet w środowisku ciekłym. Można to wykorzystać do badania makrocząsteczek biologicznych, a nawet żywych tkanek biologicznych. W porównaniu ze skaningowym mikroskopem tunelowym, mikroskop sił atomowych ma szersze zastosowanie, ponieważ może obserwować próbki nieprzewodzące. Obecnie mikroskop sił skanujących, szeroko stosowany w badaniach naukowych i przemyśle, oparty jest na mikroskopie sił atomowych.
STM
① Skaningowy mikroskop tunelowy o wysokiej rozdzielczości ma rozdzielczość przestrzenną na poziomie atomowym, z poziomą rozdzielczością przestrzenną L i pionową rozdzielczością 0.1.
(2) Skaningowy mikroskop tunelowy może bezpośrednio wykrywać strukturę powierzchni próbek i rysować trójwymiarowe obrazy strukturalne.
③ Skaningowy mikroskop tunelowy może wykryć strukturę materii w próżni, normalnym ciśnieniu, powietrzu, a nawet roztworze. Ponieważ nie ma w nim wiązki elektronów o wysokiej energii, nie ma ona destrukcyjnego wpływu na powierzchnię (takiego jak promieniowanie, uszkodzenia termiczne itp.), dzięki czemu może badać strukturę powierzchni makrocząsteczek biologicznych i błon żywych komórek w warunkach fizjologicznych, a także próbki nie ulegną uszkodzeniu i pozostaną nienaruszone.
(4) Skaningowy mikroskop tunelowy ma zalety dużej szybkości skanowania, krótkiego czasu gromadzenia danych i szybkiego obrazowania, dzięki czemu możliwe jest prowadzenie dynamicznych badań procesów życiowych.
⑤ Nie wymaga żadnego obiektywu i ma niewielkie rozmiary. Niektórzy nazywają go „mikroskopem kieszonkowym”.
