Mikroskop probe pengimbasan

Di bawah istilah Mikroskop probe pengimbasan Terdapat sejumlah mikroskop dan kaedah pengukuran yang berkaitan yang digunakan untuk menganalisis permukaan. Oleh itu, teknik ini merupakan sebahagian daripada fizik permukaan dan antara muka. Mikroskop probe pengimbasan dicirikan bahawa probe pengukur dipandu ke atas permukaan pada jarak yang kecil.

Apakah mikroskop probe pengimbasan?

Semua jenis mikroskop di mana gambar dibuat sebagai hasil interaksi antara probe dan sampel disebut sebagai mikroskop probe scanning. Ini membezakan kaedah ini dari mikroskopi cahaya dan mikroskopi elektron pengimbasan. Kanta optik dan elektron-optik tidak digunakan di sini.

Dengan mikroskop probe pengimbasan, permukaan sampel diimbas sedikit demi sedikit dengan bantuan probe. Dengan cara ini, nilai yang diukur diperoleh untuk setiap titik individu, yang kemudian digabungkan untuk membuat gambar digital.

Kaedah probe scanning pertama kali dikembangkan dan dibentangkan pada tahun 1981 oleh Rohrer dan Binnig. Ini berdasarkan kesan terowong yang timbul antara hujung logam dan permukaan konduktif. Kesan ini menjadi asas bagi semua kaedah mikroskopi probe pengimbasan yang dikembangkan kemudian.

Bentuk, jenis & jenis

Terdapat pelbagai jenis mikroskop probe pengimbasan, yang berbeza terutamanya berkaitan dengan interaksi antara probe dan sampel. Titik permulaannya adalah mikroskopi terowong pengimbasan, yang pada tahun 1982 untuk pertama kalinya memungkinkan perwakilan permukaan konduktif elektrik yang diselesaikan secara atom. Pada tahun-tahun berikutnya banyak kaedah mikroskopi probe pengimbasan dikembangkan.

Dengan mikroskop terowong pengimbasan, voltan dikenakan antara permukaan sampel dan hujungnya. Arus terowong diukur antara sampel dan ujungnya, yang juga tidak boleh disentuh. Pada tahun 1984 mikroskopi medan dekat optik muncul. Di sini cahaya dihantar melalui sampel dari probe. Dalam mikroskop daya atom, probe dibelokkan dengan kekuatan atom. Biasanya kekuatan yang dipanggil van der Waals digunakan. Pesongan probe mempunyai hubungan berkadaran dengan daya, yang ditentukan mengikut pemalar spring probe.

Mikroskopi daya atom dikembangkan pada tahun 1986. Pada mulanya, mikroskop daya atom berfungsi berdasarkan hujung terowong yang berfungsi sebagai pengesan. Hujung terowong ini menentukan jarak sebenar antara permukaan sampel dan sensor. Teknologi ini menggunakan voltan terowong yang ada di antara belakang sensor dan hujung pengesanan.

Pada masa kini, kaedah ini sebahagian besarnya telah diganti dengan prinsip pengesanan, dengan pengesanan menggunakan sinar laser yang berfungsi sebagai penunjuk cahaya. Ini juga dikenali sebagai mikroskop kekuatan laser. Sebagai tambahan, mikroskop daya magnet dikembangkan di mana daya magnet antara probe dan sampel berfungsi sebagai dasar untuk menentukan nilai yang diukur.

Pada tahun 1986 mikroskop termal pengimbasan juga dikembangkan, di mana sensor kecil berfungsi sebagai probe pengimbasan. Terdapat juga apa yang disebut mikroskop medan dekat pengimbasan optik, di mana interaksi antara probe dan sampel terdiri daripada gelombang evanen.

Struktur & fungsi

Pada prinsipnya, semua jenis mikroskop probe pengimbasan memiliki kesamaan bahawa mereka mengimbas permukaan sampel dalam grid. Interaksi antara probe mikroskop dan permukaan sampel digunakan. Interaksi ini berbeza bergantung pada jenis mikroskop probe pengimbasan. Pemeriksaannya besar berbanding dengan sampel yang diperiksa, namun ia dapat menentukan ciri permukaan kecil sampel. Atom paling utama di hujung probe sangat relevan pada ketika ini.

Dengan bantuan mikroskopi probe pengimbasan, resolusi hingga 10 picometer dapat dilakukan. Sebagai perbandingan: ukuran atom berada dalam lingkungan 100 picometer. Ketepatan mikroskop cahaya dibatasi oleh panjang gelombang cahaya. Atas sebab ini, hanya resolusi sekitar 200 hingga 300 nanometer yang boleh dilakukan dengan mikroskop jenis ini. Ini sepadan dengan kira-kira separuh panjang gelombang cahaya. Oleh itu, sinar elektron digunakan sebagai ganti cahaya dalam mikroskop elektron pengimbasan. Dengan meningkatkan tenaga, panjang gelombang secara teori dapat dibuat sesingkat yang diinginkan. Walau bagaimanapun, panjang gelombang yang terlalu kecil akan menghancurkan sampel.

Faedah perubatan & kesihatan

Dengan bantuan mikroskop probe pengimbasan, bukan sahaja mungkin untuk mengimbas permukaan sampel. Sebaliknya, atom individu juga dapat dikeluarkan dari sampel dan disimpan semula di lokasi yang ditentukan.

Sejak awal 1980-an, perkembangan mikroskopi probe pengimbasan telah berkembang pesat. Kemungkinan baru untuk peningkatan resolusi jauh lebih kecil daripada mikrometer adalah prasyarat penting untuk kemajuan dalam nanosains dan nanoteknologi.Perkembangan ini telah berlaku terutama sejak tahun 1990-an.

Berdasarkan kaedah asas mikroskopi probe pengimbasan, banyak sub-kaedah lain kini dibahagikan. Ini memanfaatkan pelbagai jenis interaksi antara hujung probe dan permukaan sampel.

Mikroskop probe pengimbasan memainkan peranan penting dalam bidang penyelidikan seperti nanochemistry, nanobiology, nanobiochemistry dan nanomedicine. Mikroskop probe pengimbasan bahkan digunakan untuk meneroka planet lain seperti Marikh.

Mikroskop probe pengimbasan menggunakan teknik penentududukan khas berdasarkan apa yang disebut kesan piezo. Alat untuk menggerakkan probe dikendalikan oleh komputer dan membolehkan kedudukan yang sangat tepat. Ini memungkinkan permukaan sampel dipindai secara terkawal dan hasil pengukuran digabungkan menjadi paparan beresolusi tinggi.