Zasada i budowa mikroskopu z sondą skanującą
Podstawową zasadą działania mikroskopu z sondą skanującą jest wykorzystanie interakcji między sondą a atomami i cząsteczkami powierzchni próbki, to znaczy, gdy sonda i powierzchnia próbki są zbliżone do skali nanometrowej, podczas tworzenia różnych oddziałujących pól fizycznych, poprzez detekcję odpowiednich wielkości fizycznych i uzyskanie topografii powierzchni próbki. Mikroskop z sondą skanującą składa się z 5 części: sondy, skanera, czujnika przemieszczenia, kontrolera, systemu detekcji i systemu obrazu.
Sterowanie poprzez skaner w pionie od kierunku przesuwania próbki w celu ustabilizowania odległości sondy od próbki (lub wielkości fizycznej oddziaływania) na stałą wartość; jednocześnie w płaszczyźnie poziomej xy, aby przesunąć próbkę, tak aby sonda zgodnie ze ścieżką skanowania skanowała powierzchnię próbki. Mikroskop z sondą skaningową w przypadku stabilizacji odległości sondy od próbki, system detekcji wykrywa sygnał interakcji pomiędzy sondą a próbką; w przypadku stabilizacji wielkości fizycznej oddziaływania, odległość sondy od próbki rejestrowana jest przez czujnik przemieszczenia w kierunku pionowym. System obrazu opiera się na sygnale detekcji (lub odległości między sondą a próbką) na powierzchni próbki w celu obrazowania i innego przetwarzania obrazu.
W zależności od pola fizycznego interakcji pomiędzy sondą a próbką, mikroskopy z sondą skanującą dzielą się na różne rodziny mikroskopów. Dwa z najczęściej używanych typów mikroskopów z sondą skanującą to skaningowy mikroskop tunelowy (STM) i mikroskop sił atomowych (AFM). Skaningowa mikroskopia tunelowa służy do badania struktury powierzchni próbki poprzez wykrywanie wielkości prądu tunelowego pomiędzy sondą a badaną próbką. AFM wykrywa powierzchnię próbki, wykrywając odkształcenie mikrowspornika spowodowane siłą interakcji pomiędzy końcówką sondy a próbką (przyciągającą lub odpychającą) za pomocą fotoelektrycznego czujnika przemieszczenia.
