مبدأ المجهر المسبار وهيكله
مبدأ العمل الأساسي لمجهر مسبار المسح هو استخدام التفاعل بين المسبار وذرات وجزيئات سطح العينة، أي عندما يكون المسبار وسطح العينة قريبًا من مقياس النانومتر عند تكوين مجموعة متنوعة من المجالات الفيزيائية المتفاعلة، من خلال الكشف عن الكميات الفيزيائية المقابلة والحصول على تضاريس سطح العينة. يتكون مجهر مسبار المسح من 5 أجزاء: المسبار والماسح الضوئي ومستشعر الإزاحة وجهاز التحكم ونظام الكشف ونظام الصورة.
التحكم من خلال الماسح الضوئي بشكل عمودي من اتجاه تحريك العينة من أجل تثبيت المسافة بين المسبار والعينة (أو الكمية الفيزيائية للتفاعل) في قيمة ثابتة؛ في نفس الوقت في المستوى الأفقي xy لتحريك العينة، بحيث يقوم المسبار وفقًا لمسار المسح بمسح سطح العينة. مجهر المسبار الماسح في حالة تثبيت المسافة بين المسبار والعينة، يقوم نظام الكشف بالكشف عن إشارة التفاعل بين المسبار والعينة؛ وفي حالة تثبيت الكمية الفيزيائية للتفاعل، يتم الكشف عن المسافة بين المسبار والعينة بواسطة حساس الإزاحة في الاتجاه الرأسي. يعتمد نظام الصور على إشارة الكشف (أو المسافة بين المسبار والعينة) الموجودة على سطح العينة للتصوير ومعالجة الصور الأخرى.
اعتمادًا على المجال الفيزيائي للتفاعل بين المسبار والعينة، يتم تقسيم مجاهر مسبار المسح إلى عائلات مختلفة من المجاهر. هناك نوعان من الأنواع الأكثر استخدامًا من مجاهر مسبار المسح هما مجاهر المسح النفقي (STM) ومجاهر القوة الذرية (AFM). يتم استخدام مجهر المسح النفقي لفحص البنية السطحية للعينة عن طريق الكشف عن حجم تيار النفق بين المسبار والعينة قيد الاختبار. يكتشف AFM سطح العينة عن طريق الكشف عن تشوه الكابولي الصغير الناتج عن قوة التفاعل بين طرف المسبار والعينة (إما جذابة أو مثيرة للاشمئزاز) من خلال استخدام مستشعر الإزاحة الكهروضوئية.
