หลักการและโครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์โพรบแบบสแกน
กล้องจุลทรรศน์โพรบแบบสแกนเป็นคำทั่วไปสำหรับกล้องจุลทรรศน์โพรบแบบใหม่ต่างๆ (กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม, กล้องจุลทรรศน์แรงไฟฟ้าสถิต, กล้องจุลทรรศน์แรงแม่เหล็ก, กล้องจุลทรรศน์การนำไอออนแบบสแกน, กล้องจุลทรรศน์เคมีไฟฟ้าเคมีแบบสแกน ฯลฯ ) ที่พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน เป็นเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวที่พัฒนาขึ้นในระดับสากลในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
หลักการและโครงสร้างของกล้องจุลทรรศน์โพรบแบบสแกน
หลักการทำงานพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์แบบโพรบแบบสแกนคือการใช้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโพรบกับโมเลกุลของอะตอมบนพื้นผิวของตัวอย่าง ซึ่งก็คือสนามทางกายภาพที่เกิดจากปฏิกิริยาต่างๆ เมื่อโพรบและพื้นผิวของตัวอย่างเข้าใกล้ระดับนาโน และรับลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นผิวของตัวอย่างโดยการตรวจจับปริมาณทางกายภาพที่สอดคล้องกัน กล้องจุลทรรศน์แบบโพรบสแกนประกอบด้วยห้าส่วน: โพรบ, เครื่องสแกน, ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์, ตัวควบคุม, ระบบตรวจจับ และระบบสร้างภาพ
ตัวควบคุมใช้เครื่องสแกนเพื่อเคลื่อนย้ายตัวอย่างในแนวตั้งเพื่อรักษาระยะห่าง (หรือปริมาณปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพ) ระหว่างโพรบและตัวอย่างให้คงที่ด้วยค่าคงที่ เคลื่อนย้ายตัวอย่างไปพร้อมกันในระนาบแนวนอน x-y เพื่อให้โพรบสแกนพื้นผิวของตัวอย่างตามเส้นทางการสแกน กล้องจุลทรรศน์ชนิดโพรบสแกนจะตรวจจับสัญญาณปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องของการโต้ตอบระหว่างโพรบกับตัวอย่างในระบบการตรวจจับ ในขณะที่ยังคงรักษาระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่างให้คงที่ ในกรณีที่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางกายภาพคงที่ ระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่างจะถูกตรวจจับโดยดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์ในทิศทางแนวตั้ง ระบบสร้างภาพทำการประมวลผลภาพบนพื้นผิวของตัวอย่างตามสัญญาณการตรวจจับ (หรือระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่าง)
กล้องจุลทรรศน์ชนิดโพรบสแกนจะแบ่งออกเป็นชุดของกล้องจุลทรรศน์หลายชุด ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพที่แตกต่างกันระหว่างโพรบที่ใช้กับตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน (STM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) เป็นกล้องจุลทรรศน์แบบโพรบสแกนที่ใช้กันทั่วไปสองประเภท กล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกนจะตรวจจับโครงสร้างพื้นผิวของตัวอย่างโดยการวัดขนาดของกระแสไฟฟ้าในอุโมงค์ระหว่างโพรบกับตัวอย่างที่กำลังทดสอบ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมมิกใช้โฟโตอิเล็กทริกดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์เพื่อตรวจจับการเสียรูปของคานยื่นขนาดเล็กที่เกิดจากแรงอันตรกิริยาระหว่างปลายเข็มกับตัวอย่าง (ซึ่งอาจน่าดึงดูดหรือน่ารังเกียจ) เพื่อตรวจจับพื้นผิวของตัวอย่าง
