היתרונות הייחודיים של מיקרוסקופ בדיקה סריקה
עקרון העבודה של מיקרוסקופ הבדיקה הסורק מבוסס על מאפיינים פיזיקליים שונים בטווח המיקרוסקופי או המזוסקופי, ומזהה את האינטראקציה בין השניים בעת סריקת פני השטח של החומר הנבדק על ידי בדיקה דקיקה מבחינה אטומית, כדי לקבל את ה-To למד את תכונות פני השטח של החומר, ההבדל העיקרי בין הסוגים השונים של SPMs הוא תכונות הקצה שלהם והאופן המקביל בו הקצה יוצר אינטראקציה עם המדגם.
עקרון העבודה מגיע מעיקרון המנהור במכניקת הקוונטים. הליבה שלו היא קצה מחט שיכול לסרוק על פני הדגימה, יש לו מתח הטיה מסוים עם הדגימה, ובעל קוטר בקנה מידה אטומי. מכיוון שלסבירות למנהור אלקטרונים יש קשר אקספוננציאלי שלילי עם רוחב מחסום הפוטנציאל V(r), כאשר המרחק בין הקצה למדגם קרוב מאוד, מחסום הפוטנציאל ביניהם הופך דק מאוד, וענני האלקטרונים חופפים. אחד את השני. כאשר מופעל מתח, ניתן להעביר אלקטרונים מהקצה לדגימה או מהדגימה לקצה דרך אפקט המנהרה, ויוצרים זרם מנהרה. על ידי רישום השינוי של זרם המנהרה בין קצה המחט לדגימה, ניתן לקבל את המידע של טופוגרפיית פני השטח של המדגם.
בהשוואה לטכניקות ניתוח פני שטח אחרות, ל-SPM יש יתרונות ייחודיים:
(1) יש לו רזולוציה גבוהה ברמה אטומית. הרזולוציה של STM בכיוון המקביל ובמאונך למשטח המדגם יכולה להגיע ל-0.1nm ו-0.01nm, בהתאמה, וניתן לפתר אטומים בודדים.
(2) ניתן לקבל את התמונה התלת מימדית של פני השטח במרחב האמיתי בזמן אמת, אשר ניתן להשתמש בה לחקר מבנה פני השטח תקופתי או לא תקופתי. ניתן להשתמש בביצועים הניתנים לצפייה לחקר תהליכים דינמיים כגון דיפוזיה של פני השטח.
(3) ניתן לצפות במבנה פני השטח המקומי של שכבה אטומית בודדת, במקום בתמונה הבודדת או במאפיינים הממוצעים של המשטח כולו, כך שפגמי פני השטח, שחזור פני השטח, המורפולוגיה והמיקום של סופחי פני השטח, וכן ניתן לראות ישירות שינויים הנגרמים על ידי סופחים. שחזור משטח וכו'.
(4) זה יכול לעבוד בסביבות שונות כמו ואקום, אטמוספרה וטמפרטורה רגילה, ואפילו לטבול את הדגימה במים ובתמיסות אחרות, ללא טכנולוגיית הכנת דגימה מיוחדת, ותהליך הגילוי לא יפגע בדגימה. תכונות אלו מתאימות במיוחד לחקר דגימות ביולוגיות ולהערכת משטחי דגימה בתנאי ניסוי שונים, כגון ניטור מנגנונים קטליטיים הטרוגניים, מנגנונים מוליכים-על ושינויי פני אלקטרודה במהלך תגובות אלקטרוכימיות.
(5) בשיתוף פעולה עם STS (Scanning Tunneling Spectroscopy), ניתן לקבל מידע על המבנה האלקטרוני של פני השטח, כגון צפיפות המצבים ברמות שונות של פני השטח, בארות אלקטרונים פני השטח, שינויים במחסומי פוטנציאל פני השטח ומבני פערי אנרגיה.
