Zasady i struktura mikroskopów z sondą skanującą
Podstawową zasadą działania mikroskopu z sondą skanującą jest wykorzystanie interakcji między sondą a cząsteczkami atomowymi na powierzchni próbki, to znaczy pól fizycznych utworzonych przez różne interakcje, gdy sonda i powierzchnia próbki zbliżają się do nanoskali, oraz uzyskanie morfologii powierzchni próbki poprzez wykrywanie odpowiednich wielkości fizycznych. Mikroskop z sondą skanującą składa się z pięciu części: sondy, skanera, czujnika przemieszczenia, kontrolera, systemu detekcji i systemu obrazowania.
Sterownik wykorzystuje skaner do przesuwania próbki w kierunku pionowym, aby ustabilizować odległość (lub fizyczną wielkość interakcji) pomiędzy sondą a próbką na stałym poziomie; Jednocześnie przesuwaj próbkę w płaszczyźnie poziomej x-y tak, aby sonda skanowała powierzchnię próbki wzdłuż ścieżki skanowania. Mikroskop z sondą skanującą wykrywa odpowiednie sygnały wielkości fizycznej interakcji pomiędzy sondą a próbką w systemie detekcyjnym, zachowując przy tym stałą odległość pomiędzy sondą a próbką; W przypadku stabilnego oddziaływania wielkości fizycznych odległość pomiędzy sondą a próbką wykrywana jest przez czujnik przemieszczenia w kierunku pionowym. System obrazowania dokonuje przetwarzania obrazu na powierzchni próbki w oparciu o sygnał detekcji (czyli odległość pomiędzy sondą a próbką).
Mikroskopy z sondą skanującą dzielą się na różne serie mikroskopów w zależności od różnych pól fizycznych interakcji między używanymi sondami a próbką. Skaningowy mikroskop tunelowy (STM) i mikroskop sił atomowych (AFM) to dwa powszechnie stosowane typy mikroskopów z sondą skanującą. Skaningowy mikroskop tunelowy wykrywa strukturę powierzchni próbki poprzez pomiar wielkości prądu tunelowego pomiędzy sondą a testowaną próbką. Mikroskopia sił atomowych wykorzystuje fotoelektryczny czujnik przemieszczenia do wykrywania deformacji mikrowspornika spowodowanej siłą interakcji między końcówką igły a próbką (która może być przyciągająca lub odpychająca) w celu wykrycia powierzchni próbki.
