مفهوم مجهر المسح الضوئي ومبدأه وبنيته وخصائصه
مجهر مسبار المسح هو مصطلح عام لمختلف مجاهر المجسات الجديدة (مجهر القوة الذرية ، مجهر القوة الكهروستاتيكية ، مجهر القوة المغناطيسية ، مجهر المسح الأيوني ، المجهر الكهروكيميائي الماسح ، إلخ) تم تطويره على أساس مسح المجهر النفقي. تطوير أدوات تحليل السطح.
مبدأ وهيكل مجهر المسح الضوئي
يتمثل مبدأ العمل الأساسي لمجهر مسبار المسح في استخدام التفاعل بين المسبار والذرات السطحية وجزيئات العينة ، أي المجالات الفيزيائية للتفاعلات المختلفة التي تشكلت عندما يكون المسبار وسطح العينة قريبين من المقياس النانوي ، وتم الحصول عليها من خلال الكشف عن الكميات الفيزيائية المقابلة لشكل سطح العينة. يتكون مجهر مسبار المسح بشكل أساسي من خمسة أجزاء: المسبار والماسح الضوئي ومستشعر الإزاحة ووحدة التحكم ونظام الكشف ونظام الصور.
تقوم وحدة التحكم بتحريك العينة في الاتجاه الرأسي عبر الماسح الضوئي بحيث يتم تثبيت المسافة بين المسبار والعينة (أو الكمية المادية للتفاعل) عند قيمة ثابتة ؛ في نفس الوقت ، يتم نقل العينة في المستوى الأفقي xy بحيث يتبع المسبار عملية المسح. يقوم المسار بمسح سطح العينة. في الفحص المجهري للمسبار ، عندما تكون المسافة بين المجس والعينة مستقرة ، يكتشف نظام الكشف إشارة الكمية المادية ذات الصلة للتفاعل بين المسبار والعينة ؛ عندما تكون الكمية المادية للتفاعل مستقرة ، يتم اكتشافها بواسطة مستشعر الإزاحة من خلال الاتجاه الرأسي المسافة بين المسبار والعينة. يقوم نظام الصور بمعالجة الصورة مثل التصوير على سطح العينة وفقًا لإشارة الكشف (أو المسافة بين المجس والعينة).
تنقسم مجاهر المسح إلى سلسلة مختلفة من المجاهر وفقًا للمجالات الفيزيائية المختلفة للتفاعل بين المجس والعينة. من بينها ، مجهر المسح النفقي (STM) ومجهر القوة الذرية (AFM) نوعان من مجاهر مسبار المسح الأكثر استخدامًا. يكتشف مجهر المسح النفقي البنية السطحية للعينة عن طريق الكشف عن حجم تيار النفق بين المسبار والعينة المراد اختبارها. يكتشف مجهر القوة الذرية سطح العينة عن طريق اكتشاف تشوه الكابول الصغير الناجم عن قوة التفاعل بين الطرف والعينة (والتي قد تكون جذابة أو مثيرة للاشمئزاز) بواسطة مستشعر الإزاحة الكهروضوئي.
ميزات مجاهر المسح
الفحص المجهري بمسبار المسح هو المجهر الثالث لمراقبة بنية المادة على المقياس الذري بعد الفحص المجهري الأيوني الميداني والمجهر الإلكتروني عالي الدقة للإرسال. إذا أخذنا مجهر المسح النفقي (STM) كمثال ، فإن دقته الجانبية هي 0. 1 ~ 0. 2 نانومتر ، ودقة العمق الرأسي 0. 01 نانومتر. يمكن لمثل هذا القرار أن يلاحظ بوضوح وجود ذرات مفردة أو جزيئات موزعة على سطح العينة. في الوقت نفسه ، يمكن لمجهر مسبار المسح إجراء أبحاث مراقبة في الهواء أو الغازات الأخرى أو البيئات السائلة.
تتميز مجاهر مجسات المسح بخصائص الدقة الذرية والنقل الذري والمعالجة الدقيقة النانوية. ومع ذلك ، نظرًا لمبادئ العمل المختلفة لمختلف مجاهر المسح بالتفصيل ، فإن المعلومات الموجودة على سطح العينة التي تعكسها النتائج التي تم الحصول عليها مختلفة تمامًا. يقيس الفحص المجهري للمسح النفقي معلومات توزيع محطات الإلكترون على سطح العينة ، والتي لها دقة على المستوى الذري ولكنها لا تزال غير قادرة على الحصول على الهيكل الحقيقي للعينة. يكتشف المجهر الذري معلومات التفاعل بين الذرات ، لذلك يمكن الحصول على معلومات ترتيب التوزيع الذري على سطح العينة ، أي الهيكل الحقيقي للعينة. لكن من ناحية أخرى ، لا يستطيع مجهر القوة الذرية قياس معلومات الحالة الإلكترونية التي يمكن مقارنتها بالنظرية ، وبالتالي فإن للاثنين مزايا وعيوب خاصة بهما.
