المفهوم/المبدأ/الهيكل/ميزات مجهر مسبار المسح
مجهر المسح الماسح هو مصطلح جماعي لأنواع جديدة مختلفة من مجاهر المسبار (مجهر القوة الذرية، مجهر القوة الكهروستاتيكية، مجهر القوة المغناطيسية، مجهر التوصيل الأيوني الماسح، المجهر الكهروكيميائي الماسح، إلخ) التي تم تطويرها على أساس المجهر النفقي الماسح. إنها أداة تحليل سطحي تم تطويرها دوليًا في السنوات الأخيرة.
مبدأ وهيكل الفحص المجهري الماسح
مبدأ العمل الأساسي لمجهر مسبار المسح هو الاستفادة من التفاعل بين المسبار والذرات والجزيئات السطحية للعينة، أي تشكيل مجالات فيزيائية مختلفة للتفاعل عندما يكون المسبار وسطح العينة قريبين من المقياس النانوي، وللحصول على الشكل السطحي للعينة من خلال الكشف عن الكميات الفيزيائية المقابلة. يتكون مجهر المسبار الماسح من خمسة أجزاء: المسبار، والماسح الضوئي، ومستشعر الإزاحة، وجهاز التحكم، ونظام الكشف، ونظام الصورة.
تقوم وحدة التحكم بتحريك العينة عموديًا وأفقيًا من خلال الماسح الضوئي لتثبيت المسافة (أو الكمية المادية للتفاعل) بين المسبار والعينة بقيمة ثابتة؛ قم بتحريك العينة في المستوى الأفقي xy في نفس الوقت، بحيث يقوم المسبار بمسح سطح العينة على طول مسار المسح. يكتشف مجهر مسبار المسح إشارات الكمية الفيزيائية ذات الصلة للتفاعل بين المسبار والعينة بواسطة نظام الكشف مع الحفاظ على مسافة ثابتة بين المسبار والعينة؛ في حالة الكميات الفيزيائية المتفاعلة المستقرة، يتم اكتشاف المسافة بين المسبار والعينة بواسطة مستشعر الإزاحة الرأسي. يقوم نظام الصور بمعالجة الصور على سطح العينة بناءً على إشارة الكشف (أو المسافة بين المسبار والعينة).
وفقًا للمجالات الفيزيائية المختلفة للتفاعل بين المسبار والعينة المستخدمة، تنقسم مجاهر مسبار المسح إلى سلسلة مختلفة من المجاهر. يعد الفحص المجهري النفقي (STM) ومجهر القوة الذرية (AFM) نوعين شائعين الاستخدام من مجاهر مسبار المسح. يكتشف مجهر المسح النفقي البنية السطحية للعينة عن طريق قياس تيار النفق بين المسبار والعينة التي يتم اختبارها. يكتشف الفحص المجهري للقوة الذرية سطح العينة عن طريق الكشف عن التشوه الكابولي الصغير الناجم عن قوة التفاعل بين طرف الإبرة والعينة باستخدام مستشعر الإزاحة الكهروضوئية، والذي يمكن أن يكون جذابًا أو مثيرًا للاشمئزاز.
خصائص الفحص المجهري الماسح
المجهر المسبار الماسح هو النوع الثالث من المجاهر التي تراقب بنية المادة على المقياس الذري، بالإضافة إلى المجهر الأيوني الميداني والمجهر الإلكتروني النافذ عالي الدقة. بأخذ المجهر النفقي الماسح (STM) كمثال، تبلغ دقة الوضوح الجانبية 0.1-0.2 نانومتر، ودقة العمق الطولي هي 0.01 نانومتر. يسمح هذا القرار بمراقبة واضحة للذرات أو الجزيئات الفردية الموزعة على سطح العينة. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا استخدام الفحص المجهري الماسح للمراقبة والبحث في الهواء أو البيئات الغازية أو السائلة الأخرى.
تتميز مجاهر مسبار المسح بخصائص مثل الدقة الذرية، والنقل الذري، والتصنيع النانوي. ومع ذلك، نظرًا لاختلاف مبادئ العمل لمختلف مجاهر المسح، فإن النتائج التي تحصل عليها تعكس معلومات سطحية مختلفة جدًا للعينة. يقيس المجهر النفقي الماسح معلومات توزيع مرحلة الإلكترون على سطح العينة، والتي تتمتع بدقة المستوى الذري ولكنها لا تزال غير قادرة على الحصول على البنية الحقيقية للعينة. ويكشف المجهر الذري معلومات التفاعل بين الذرات، حتى يتمكن من الحصول على معلومات ترتيب التوزيع الذري السطحي للعينة، وهو الهيكل الحقيقي للعينة. من ناحية أخرى، لا يمكن لمجهر القوة الذرية قياس معلومات الحالة الإلكترونية التي يمكن مقارنتها بالنظرية، لذلك لكل منهما نقاط القوة والضعف الخاصة به.
