Aplicaciones de los microscopios de sonda de barrido
Los campos de aplicación de SPM son amplios. Ya sean materias básicas como física, química, biología, medicina o materias aplicadas como materiales y microelectrónica, tiene su lugar.
El precio del SPM es inferior al de instrumentos de gran tamaño como los microscopios electrónicos.
En comparación con otras tecnologías de análisis de superficies, SPM tiene muchas ventajas. No solo puede obtener imágenes de superficies de alta resolución, sino que, en comparación con otros tipos de microscopios (microscopios ópticos, microscopios electrónicos), las imágenes de escaneo SPM son enormes. La ventaja es que puede producir imágenes tridimensionales de la superficie de la muestra y estudiar diversas propiedades del material. Al mismo tiempo, la SPM se está desarrollando hacia un objetivo más elevado, es decir, no sólo servirá como herramienta de medición y análisis, sino también como herramienta de procesamiento, que también permitirá a las personas modificar, reorganizar y modificar sustancias de una manera muy Reingeniería a pequeña escala. La GDS desempeñará un papel importante en la promoción de la capacidad de las personas para comprender el mundo y transformarlo. Al mismo tiempo, debido a las deficiencias de su análisis cuantitativo, la cuantificación de SPM es también otra dirección importante en la que la gente está trabajando, lo que tiene una importancia extraordinaria para la industria de los semiconductores y la tecnología de procesamiento de ultraprecisión.
Aunque la aplicación de la microscopía de efecto túnel (STM) en química sólo se ha estudiado durante unos pocos años, ha cubierto un rango extremadamente amplio. Debido a que los primeros trabajos de investigación de microscopía de efecto túnel (STM) se realizaron en vacío ultra alto, la aplicación química más directa es observar y registrar la estructura de adsorción de átomos metálicos en superficies sólidas en condiciones de vacío ultra alto. Entre las áreas de investigación en diversas disciplinas de la química, la electroquímica puede considerarse un campo muy activo, posiblemente debido a la similitud entre las células electrolíticas y los dispositivos de microscopía de efecto túnel (STM). Al mismo tiempo, volver a comprender la estructura de la interfaz de fase también es una preocupación a largo plazo para los electroquímicos. Se ha desarrollado con éxito un dispositivo de microscopio de efecto túnel (STM) dedicado a la investigación electroquímica.
SPM se ha aplicado en cada vez más campos en los últimos años. Además de obtener morfología de superficies bidimensionales y tridimensionales de alta resolución, el monitoreo en línea es un punto importante, incluido el monitoreo en línea de organismos vivos. y Monitoreo en línea de reacciones físicas y químicas. En el campo de los materiales, se utiliza para estudiar el mecanismo microscópico de la corrosión. La corrosión es un fenómeno que ocurre en la interfaz entre un sólido y un gas o líquido. Aunque los resultados de la corrosión suelen ser visibles para el ojo humano, la corrosión comienza a escala atómica. Los objetos de la investigación biomédica también se han expandido rápidamente desde el ADN inicial para incluir la mayoría de los campos de la biología, como la estructura celular, los cromosomas, las proteínas y las membranas. Más importante aún, como observación estática, SPM también puede realizar imágenes dinámicas, preparar piezas biológicas y máquinas biológicas con funciones específicas de acuerdo con el diseño molecular y combinar orgánicamente sistemas biológicos y micromáquinas. En términos de micromecanizado: debido al pequeño radio de curvatura de la punta del SPM y la corta distancia entre la punta y la muestra (lt; 1 nm), se puede generar un campo altamente localizado entre la punta y la muestra, incluyendo fuerza, electricidad, Magnetismo, luz, etc. Este campo producirá defectos estructurales, cambios de fase, reacciones químicas, desplazamiento de adsorbato y otras interferencias en la pequeña área de la superficie de la muestra correspondiente a la punta, e inducirá deposición química y corrosión. Esta es la base objetiva para usar SPM para nanoprocesamiento. . También muestra que SPM no es un microscopio que se utiliza simplemente para obtener imágenes, sino una herramienta que puede usarse para procesar y operar a escalas atómica y molecular.
SPM es la herramienta de prueba más avanzada a escala nanométrica y molecular. Niveles, juega un papel muy importante en las disciplinas de materiales y microbiología, y se puede predecir que desempeñará un papel importante en el desarrollo futuro de nuevos materiales y en la revelación de algunas cuestiones importantes en el campo de la vida. Es de gran importancia combinar varios métodos de análisis de la familia SPM, como MFM, SKPFM, AFM, etc., para recopilar diversa información de materiales y realizar observaciones in situ de materiales a nivel nanoescalar y atómico.
Nada es perfecto y SPM también se arrepiente.
Dado que su principio de funcionamiento es controlar una sonda con cierta calidad para escanear imágenes, la velocidad de escaneo es limitada y la eficiencia de medición es menor que otras tecnologías de microscopía debido al efecto piezoeléctrico, el rango de movimiento es muy pequeño (difícil de romper); hasta 100 μm) al tiempo que garantiza el nivel de precisión de posicionamiento), y la precisión del ajuste mecánico no se puede conectar con él, por lo que no puede lograr un amplio rango de zoom continuo como un microscopio electrónico, y es difícil localizar y encontrar estructuras características; /p>
Los microscopios de sonda de barrido son actualmente los más utilizados. El rango de expansión y contracción vertical del escáner piezoeléctrico tubular es generalmente un orden de magnitud menor que el rango de escaneo plano. Durante el escaneo, el escáner se expande y contrae con las ondulaciones. de la superficie de la muestra. Si las ondulaciones de la superficie de la muestra bajo prueba exceden el rango de expansión y contracción del escáner, provocará una falla en el sistema. La sonda puede no funcionar correctamente o incluso dañarse. Por lo tanto, el microscopio de sonda de barrido tiene altos requisitos en cuanto a la rugosidad de la superficie de la muestra;
Dado que el sistema infiere la morfología de la superficie al detectar la trayectoria de movimiento de la sonda al escanear la muestra, la sonda El ancho geométrico, El radio de curvatura y la anisotropía de la aguja causarán distorsión de la imagen (que puede superarse parcialmente mediante la reconstrucción con sonda)