Principe et structure des microscopes à sonde à balayage
Le microscope à sonde à balayage est un terme général désignant divers nouveaux microscopes à sonde (microscope à force atomique, microscope à force électrostatique, microscope à force magnétique, microscope à conductivité ionique à balayage, microscope électrochimique à balayage, etc.) développés sur la base du microscope à effet tunnel. Il s’agit d’un instrument d’analyse de surface développé au niveau international ces dernières années.
Principe et structure du microscope à sonde à balayage
Le principe de fonctionnement de base d'un microscope à sonde à balayage consiste à utiliser les interactions entre la sonde et les molécules atomiques à la surface de l'échantillon, c'est-à-dire les champs physiques formés par diverses interactions lorsque la sonde et la surface de l'échantillon s'approchent de l'échelle nanométrique, et à obtenir la morphologie de surface de l'échantillon en détectant les quantités physiques correspondantes. Le microscope à sonde à balayage se compose de cinq parties : sonde, scanner, capteur de déplacement, contrôleur, système de détection et système d'imagerie.
Le contrôleur utilise un scanner pour déplacer l'échantillon dans une direction verticale afin de stabiliser la distance (ou la quantité physique d'interaction) entre la sonde et l'échantillon à une valeur fixe ; Déplacez simultanément l’échantillon dans le plan horizontal x-y afin que la sonde scanne la surface de l’échantillon le long du chemin de numérisation. Le microscope à sonde à balayage détecte les signaux de grandeur physique pertinents de l'interaction entre la sonde et l'échantillon dans le système de détection, tout en maintenant une distance stable entre la sonde et l'échantillon ; Dans le cas d'une interaction stable de grandeurs physiques, la distance entre la sonde et l'échantillon est détectée par un capteur de déplacement dans le sens vertical. Le système d'imagerie effectue un traitement d'image sur la surface de l'échantillon en fonction du signal de détection (ou de la distance entre la sonde et l'échantillon).
Les microscopes à sonde à balayage sont divisés en différentes séries de microscopes en fonction des différents champs physiques d'interaction entre les sondes utilisées et l'échantillon. Le microscope à effet tunnel (STM) et le microscope à force atomique (AFM) sont deux types de microscopes à sonde à balayage couramment utilisés. Le microscope à effet tunnel détecte la structure de surface d'un échantillon en mesurant l'ampleur du courant tunnel entre la sonde et l'échantillon testé. La microscopie à force atomique utilise un capteur de déplacement photoélectrique pour détecter la déformation micro en porte-à-faux provoquée par la force d'interaction entre la pointe de l'aiguille et l'échantillon (qui peut être attractive ou répulsive) afin de détecter la surface de l'échantillon.
