Principperne og strukturen for scanningprobemikroskoper
Det grundlæggende arbejdsprincip for et scanningsprobemikroskop er at udnytte interaktionerne mellem proben og atommolekylerne på overfladen af prøven, det vil sige de fysiske felter, der dannes af forskellige interaktioner, når proben og prøveoverfladen nærmer sig nanoskalaen, og opnå overflademorfologien af prøven ved at detektere de tilsvarende fysiske mængder. Scanningprobemikroskopet består af fem dele: sonde, scanner, forskydningssensor, controller, detektionssystem og billeddannelsessystem.
Controlleren bruger en scanner til at flytte prøven i en vertikal retning for at stabilisere afstanden (eller den fysiske mængde af interaktion) mellem sonden og prøven ved en fast værdi; Flyt prøven samtidigt i x-y vandret plan, så sonden scanner overfladen af prøven langs scanningsbanen. Scanning probe mikroskop detekterer de relevante fysiske kvantitetssignaler af interaktionen mellem proben og prøven i detektionssystemet, mens der opretholdes en stabil afstand mellem proben og prøven; I tilfælde af stabil vekselvirkning af fysiske størrelser detekteres afstanden mellem sonden og prøven af en forskydningssensor i lodret retning. Billedbehandlingssystemet udfører billedbehandling på overfladen af prøven baseret på detektionssignalet (eller afstanden mellem sonden og prøven).
Scanningprobemikroskoper er opdelt i forskellige serier af mikroskoper baseret på de forskellige fysiske interaktionsfelter mellem de anvendte prober og prøven. Scanning tunneling mikroskop (STM) og atomic force microscope (AFM) er to almindeligt anvendte typer scanning probe mikroskoper. Scanning tunneling mikroskop detekterer overfladestrukturen af en prøve ved at måle størrelsen af tunnelstrømmen mellem sonden og prøven, der testes. Atomkraftmikroskopi bruger en fotoelektrisk forskydningssensor til at detektere mikro-cantilever-deformationen forårsaget af interaktionskraften mellem nålespidsen og prøven (som enten kan være attraktiv eller frastødende) for at detektere prøvens overflade.
