מבוא לעיקרון ולמבנה של מיקרוסקופ בדיקה סורק
העיקרון והמבנה של מיקרוסקופ בדיקה סורק
עקרון העבודה הבסיסי של מיקרוסקופ בדיקה סורק הוא לנצל את האינטראקציות בין הבדיקה למולקולות האטומיות על פני הדגימה, כלומר, השדות הפיזיקליים הנוצרים מאינטראקציות שונות כאשר הבדיקה ומשטח הדגימה מתקרבים לננו-סקאלה, ולקבל את מורפולוגיה פני השטח של הדגימה על ידי זיהוי הכמויות הפיזיקליות המתאימות. מיקרוסקופ הבדיקה הסורק מורכב מחמישה חלקים: בדיקה, סורק, חיישן תזוזה, בקר, מערכת זיהוי ומערכת הדמיה.
הבקר משתמש בסורק כדי להזיז את הדגימה בכיוון אנכי כדי לייצב את המרחק (או הכמות הפיזית של אינטראקציה) בין הבדיקה לדגימה בערך קבוע; הזיזו בו זמנית את הדגימה במישור האופקי x-y כך שהבדיקה סורקת את פני הדגימה לאורך נתיב הסריקה. מיקרוסקופ בדיקה סורק מזהה את אותות הכמות הפיזיקלית הרלוונטית של האינטראקציה בין הבדיקה לדגימה במערכת הגילוי, תוך שמירה על מרחק יציב בין הבדיקה לדגימה; במקרה של אינטראקציה יציבה של כמויות פיזיקליות, המרחק בין הבדיקה לדגימה מזוהה על ידי חיישן תזוזה בכיוון האנכי. מערכת ההדמיה מבצעת עיבוד תמונה על פני הדגימה על סמך אות הזיהוי (או המרחק בין הבדיקה לדגימה).
מיקרוסקופי בדיקה סורקים מחולקים לסדרות שונות של מיקרוסקופים המבוססים על שדות האינטראקציה הפיזיים השונים בין הבדיקות המשמשות לבין הדגימה. מיקרוסקופ מנהור סורק (STM) ומיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) הם שני סוגים נפוצים של מיקרוסקופי בדיקה סורקים. מיקרוסקופ מנהור סורק מזהה את מבנה פני השטח של דגימה על ידי מדידת גודל זרם המנהור בין הבדיקה לדגימה הנבדקת. מיקרוסקופיה של כוח אטומי משתמשת בחיישן תזוזה פוטו-אלקטרי כדי לזהות את דפורמציה המיקרו שלוחה שנגרמה על ידי כוח האינטראקציה בין קצה המחט לדגימה (שעשוי להיות מושך או דוחה) כדי לזהות את פני השטח של הדגימה.
מאפיינים של מיקרוסקופ בדיקה סריקה
מיקרוסקופ בדיקה סורק הוא הסוג השלישי של מיקרוסקופ שמתבונן במבני חומר בקנה מידה אטומי, בעקבות מיקרוסקופ יונים בשדה ומיקרוסקופ אלקטרונים שידור ברזולוציה גבוהה-. אם לוקחים דוגמה למיקרוסקופ מנהור סורק (STM), הרזולוציה הצדדית שלו היא 0.1~0.2 ננומטר, ורזולוציית העומק האורכית שלו היא 0.01 ננומטר. רזולוציה כזו יכולה לראות בבירור אטומים בודדים או מולקולות המופצות על פני הדגימה. בינתיים, מיקרוסקופים סורקים יכולים לשמש גם לתצפית ומחקר באוויר, גזים אחרים או סביבות נוזליות.
