AFM a SEM
Potrzeba poznania mniejszego świata, szybko rośnie wraz z niedawnym rozwojem nowych technologii, takich jak nanotechnologia, mikrobiologia i elektronika. Ponieważ mikroskop jest narzędziem, które zapewnia powiększone obrazy mniejszych obiektów, przeprowadza się wiele badań nad rozwojem różnych technik mikroskopii w celu zwiększenia rozdzielczości. Chociaż pierwszy mikroskop jest rozwiązaniem optycznym, w którym do powiększania obrazów używano soczewek, obecne mikroskopy o wysokiej rozdzielczości stosują różne podejścia. Skaningowy Mikroskop Elektronowy (SEM) i Mikroskop Sił Atomowych (AFM) opierają się na dwóch takich różnych podejściach.
Mikroskop sił atomowych (AFM)
AFM używa końcówki do skanowania powierzchni próbki, a końcówka porusza się w górę iw dół zgodnie z naturą powierzchni. Ta koncepcja jest podobna do sposobu, w jaki osoba niewidoma rozumie powierzchnię, przesuwając palcami po całej powierzchni. Technologia AFM została wprowadzona przez Gerda Binniga i Christopha Gerbera w 1986 roku i była dostępna na rynku od 1989 roku.
Końcówka jest wykonana z materiałów takich jak diament, krzem i nanorurki węglowe i jest przymocowana do wspornika. Mniejsza końcówka wyższa rozdzielczość obrazowania. Większość obecnych AFM ma rozdzielczość nanometrową. Do pomiaru przemieszczenia wspornika stosuje się różne rodzaje metod. Najpopularniejszą metodą jest użycie wiązki laserowej, która odbija się od wspornika, dzięki czemu ugięcie odbitej wiązki może być wykorzystane jako miara położenia wspornika.
Ponieważ AFM wykorzystuje metodę wyczuwania powierzchni za pomocą sondy mechanicznej, jest w stanie wytworzyć obraz 3D próbki poprzez sondowanie wszystkich powierzchni. Umożliwia również użytkownikom manipulowanie atomami lub cząsteczkami na powierzchni próbki za pomocą końcówki.
Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)
SEM wykorzystuje do obrazowania wiązkę elektronów zamiast światła. Ma dużą głębię w polu, co pozwala na bardziej szczegółowy obraz powierzchni próbki. AFM ma również większą kontrolę nad wielkością powiększenia, ponieważ używany jest system elektromagnetyczny.
W SEM wiązka elektronów jest wytwarzana za pomocą działa elektronowego i przechodzi przez pionową ścieżkę wzdłuż mikroskopu, który jest umieszczony w próżni. Pola elektryczne i magnetyczne z soczewkami skupiają wiązkę elektronów na próbce. Gdy wiązka elektronów uderza w powierzchnię próbki, emitowane są elektrony i promienie rentgenowskie. Emisje te są wykrywane i analizowane w celu umieszczenia obrazu materiału na ekranie. Rozdzielczość SEM jest w skali nanometrowej i zależy od energii wiązki.
Ponieważ SEM działa w próżni, a także wykorzystuje elektrony w procesie obrazowania, podczas przygotowania próbki należy przestrzegać specjalnych procedur.
SEM ma bardzo długą historię od czasu jego pierwszej obserwacji dokonanej przez Maxa Knolla w 1935 roku. Pierwszy komercyjny SEM był dostępny w 1965 roku.
Różnica między AFM i SEM
1. SEM wykorzystuje wiązkę elektronów do obrazowania, gdzie AFM wykorzystuje metodę wyczuwania powierzchni za pomocą sondowania mechanicznego.
2. AFM może dostarczyć trójwymiarowe informacje o powierzchni, chociaż SEM daje tylko dwuwymiarowy obraz.
3. Nie ma specjalnych zabiegów dla próbki w AFM, w przeciwieństwie do SEM, gdzie należy wykonać wiele wstępnych zabiegów ze względu na środowisko próżniowe i wiązkę elektronów.
4. SEM może analizować większą powierzchnię w porównaniu do AFM.
5. SEM może wykonywać szybsze skanowanie niż AFM.
6. Chociaż SEM może być używany tylko do obrazowania, AFM może być używany do manipulowania cząsteczkami oprócz obrazowania.
7. SEM, który został wprowadzony w 1935 r., ma znacznie dłuższą historię w porównaniu z niedawno wprowadzonym (w 1986 r.) AFM.
