Відмінності між електронним мікроскопом, атомно-силовим мікроскопом і скануючим тунельним мікроскопом
Характеристики скануючого електронного мікроскопа У порівнянні з оптичним мікроскопом і трансмісійним електронним мікроскопом, скануючий електронний мікроскоп має такі характеристики:
(1) Структуру поверхні зразка можна спостерігати безпосередньо, а розмір зразка може досягати 120 мм × 80 мм × 50 мм.
(2) Процес приготування зразка простий і не потребує нарізання.
(3) Зразок можна переміщати та обертати в трьох вимірах у кімнаті для зразків, тому зразок можна спостерігати під різними кутами.
(4) глибина різкості велика, а зображення має тривимірне відчуття. Глибина різкості скануючого електронного мікроскопа в кілька сотень разів більша, ніж у оптичного мікроскопа, і в десятки разів більша, ніж у трансмісійного електронного мікроскопа.
(5) Зображення має широкий діапазон збільшення та високу роздільну здатність. Його можна збільшити в десять разів до сотень тисяч разів, що в основному включає діапазон посилення від лупи, оптичного мікроскопа до трансмісійного електронного мікроскопа. Роздільна здатність між оптичним мікроскопом і трансмісійним електронним мікроскопом, яка може досягати 3 нм.
(6) Електронний промінь менше пошкоджує та забруднює зразок.
(7) Спостерігаючи за морфологією, ми також можемо використовувати інші сигнали із зразка для аналізу складу мікрозон.
атомно-силовий мікроскоп
Атомно-силовий мікроскоп (АСМ) — це аналітичний прилад, який можна використовувати для дослідження структури поверхні твердих матеріалів, включаючи ізолятори. Він вивчає поверхневу структуру та властивості матерії, виявляючи надзвичайно слабку міжатомну взаємодію між поверхнею досліджуваного зразка та чутливим до мікросили елементом. Один кінець пари мікрокантилеверів, які надзвичайно чутливі до слабкої сили, закріплений, а крихітний кінчик голки на іншому кінці знаходиться близько до зразка. У цей час він буде взаємодіяти з ними, і сила змусить мікрокантилевери деформуватися або змінити свій стан руху. Під час сканування зразка інформацію про розподіл сили можна отримати за допомогою датчика для виявлення цих змін, щоб отримати інформацію про структуру морфології поверхні та інформацію про шорсткість поверхні з нанометровою роздільною здатністю.
У порівнянні з скануючим електронним мікроскопом атомно-силовий мікроскоп має багато переваг. На відміну від електронного мікроскопа, який може надавати лише двовимірні зображення, AFM забезпечує реальні тривимірні карти поверхні. У той же час АСМ не потребує спеціальної обробки зразка, як-от міднення або вуглецеве покриття, яке призведе до незворотного пошкодження зразка. По-третє, електронний мікроскоп повинен працювати у високому вакуумі, а атомно-силовий мікроскоп може добре працювати під нормальним тиском і навіть у рідкому середовищі. Це можна використовувати для вивчення біологічних макромолекул і навіть живих біологічних тканин. Порівняно зі скануючим тунельним мікроскопом, атомно-силовий мікроскоп має ширше застосування, оскільки він може спостерігати за непровідними зразками. В даний час скануючий силовий мікроскоп, який широко використовується в наукових дослідженнях і промисловості, базується на атомно-силовому мікроскопі.
STM
① Скануючий тунельний мікроскоп високої роздільної здатності має просторову роздільну здатність атомарного рівня з горизонтальною просторовою роздільною здатністю L і вертикальною роздільною здатністю 0.1.
(2) Скануючий тунельний мікроскоп може безпосередньо виявляти структуру поверхні зразків і малювати тривимірні структурні зображення.
③ Скануючий тунельний мікроскоп може виявляти структуру речовини у вакуумі, нормальному тиску, повітрі та навіть у розчині. Оскільки немає високоенергетичного електронного променя, він не має руйнівного впливу на поверхню (наприклад, випромінювання, термічне пошкодження тощо), тому він може вивчати структуру поверхні біологічних макромолекул і живих клітинних мембран у фізіологічних умовах, а також зразки не будуть пошкоджені і залишаться цілими.
(4) Скануючий тунельний мікроскоп має такі переваги, як висока швидкість сканування, короткий час збору даних і швидке отримання зображень, тому можна проводити динамічні дослідження життєвих процесів.
⑤ Йому не потрібні лінзи, і він невеликий за розміром. Деякі люди називають це «кишеньковим мікроскопом».
