Applied Scanning Probe Methods II: Scanning Probe Microscopy Techniques

جایزه نوبل 1986 در میکروسکوپی تونل تصویربرداری نشانگر عصر جدیدی در تصویربرداری بود. کاوشگرهای روبشی به عنوان یک ابزار جدید برای تصویربرداری با شکاف کافی برای ترسیم اتم های منفرد پدید آمدند. در ابتدا دو مورد وجود داشت: میکروسکوپ تونلی روبشی یا STM و میکروسکوپ نیروی اتمی یا AFM. STM متکی به الکترون هایی است که بین نوک و نمونه تونل می زنند در حالی که AFM به نیروی وارد بر نوک زمانی که در نزدیکی نمونه قرار می گیرد بستگی دارد. اینها به سرعت توسط میکروسکوپ نیروی M-netic، MFM، و میکروسکوپ نیروی الکترواستاتیک، EFM دنبال شدند. MFM یک بیت مغناطیسی را با ویژگی هایی به کوچکی 10 نانومتر تصویر می کند. با EFM می توان بار یک الکترون را کنترل کرد. پروفسور پل هانسما در سانتا باربارا زمانی که توانست از اجسام بیولوژیکی در محیط های آبی تصویربرداری کند، در را بازتر باز کرد. در این هنگام دروازه های دریچه باز شد و انبوهی از سازهای مختلف ظاهر شد. تفاوت های قابل توجهی بین میکروسکوپ های پروب روبشی یا SPM و موارد دیگر مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM وجود دارد. میکروسکوپ های کاوشگر نیازی به آماده سازی نمونه ندارند و در اتمسفر محیط کار می کنند، در حالی که SEM باید در محیط خلاء کار کند و نمونه باید مقطعی باشد تا سطح مناسب را نشان دهد. با این حال، SEM می‌تواند تصاویر و فیلم‌های سه بعدی را ضبط کند، ویژگی‌هایی که با پروب‌های اسکن در دسترس نیستند.

The Nobel Prize of 1986 on Sc- ningTunnelingMicroscopysignaled a new era in imaging. The sc- ning probes emerged as a new - strument for imaging with a p- cision suf?cient to delineate single atoms. At ?rst there were two – the Scanning Tunneling Microscope, or STM, and the Atomic Force Mic- scope, or AFM. The STM relies on electrons tunneling between tip and sample whereas the AFM depends on the force acting on the tip when it was placed near the sample. These were quickly followed by the M- netic Force Microscope, MFM, and the Electrostatic Force Microscope, EFM. The MFM will image a single magnetic bit with features as small as 10nm. With the EFM one can monitor the charge of a single electron. Prof. Paul Hansma at Santa Barbara opened the door even wider when he was able to image biological objects in aqueous environments. At this point the sluice gates were opened and a multitude of different instruments appeared. There are signi?cant differences between the Scanning Probe Microscopes or SPM, and others such as the Scanning Electron Microscope or SEM. The probe microscopes do not require preparation of the sample and they operate in ambient atmosphere, whereas, the SEM must operate in a vacuum environment and the sample must be cross-sectioned to expose the proper surface. However, the SEM can record 3D image and movies, features that are not available with the scanning probes.