ข้อดีเฉพาะของกล้องจุลทรรศน์แบบโพรบแบบสแกน
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์แบบโพรบสแกนนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ในช่วงกล้องจุลทรรศน์หรือกล้องจุลทรรศน์ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองถูกตรวจพบโดยการสแกนหัววัดขนาดเล็กพิเศษของเส้นอะตอมเหนือพื้นผิวของสสารที่กำลังศึกษา เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง เพื่อศึกษาคุณสมบัติพื้นผิวของสสาร ความแตกต่างหลักระหว่าง SPM ประเภทต่างๆ ก็คือคุณสมบัติของส่วนปลายและวิธีการโต้ตอบระหว่างส่วนปลายกับตัวอย่างที่สอดคล้องกัน
หลักการทำงานมาจากหลักการเจาะอุโมงค์ในกลศาสตร์ควอนตัม แกนกลางของมันคือส่วนปลายที่สามารถสแกนบนพื้นผิวของตัวอย่างได้ และมีแรงดันไบแอสที่แน่นอนระหว่างตัวอย่างกับตัวอย่าง เส้นผ่านศูนย์กลางของมันอยู่ในระดับอะตอม เนื่องจากความน่าจะเป็นของการขุดอุโมงค์อิเล็กตรอนมีความสัมพันธ์แบบเอ็กซ์โปเนนเชียลเป็นลบกับความกว้างของแนวกั้นที่อาจเกิดขึ้น V(r) เมื่อระยะห่างระหว่างส่วนปลายและตัวอย่างอยู่ใกล้กันมาก แนวกั้นที่อาจเกิดขึ้นจะบางมาก และเมฆอิเล็กตรอนจะทับซ้อนกัน เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า อิเล็กตรอนสามารถถ่ายโอนจากปลายไปยังตัวอย่าง หรือจากตัวอย่างไปยังปลายผ่านเอฟเฟกต์อุโมงค์ ทำให้เกิดกระแสอุโมงค์ ด้วยการบันทึกการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำในอุโมงค์ระหว่างส่วนปลายและตัวอย่าง จึงสามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของพื้นผิวของตัวอย่างได้
เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการวิเคราะห์พื้นผิวอื่นๆ SPM มีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใคร:
(1) มีความละเอียดสูงระดับอะตอม ความละเอียดของ STM ในทิศทางขนานและตั้งฉากกับพื้นผิวตัวอย่างสามารถเข้าถึง 0.1nm และ 0.01nm ตามลำดับ และสามารถแก้ไขอะตอมเดี่ยวได้
(2) ภาพสามมิติของพื้นผิวในอวกาศจริงสามารถรับได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งสามารถใช้เพื่อศึกษาโครงสร้างพื้นผิวโดยมีหรือไม่มีคาบก็ได้ ประสิทธิภาพที่สังเกตได้นี้สามารถใช้เพื่อศึกษากระบวนการไดนามิก เช่น การแพร่กระจายของพื้นผิว
(3) สามารถสังเกตโครงสร้างพื้นผิวเฉพาะที่ของชั้นอะตอมเดี่ยวได้ แทนที่จะสังเกตจากแต่ละภาพหรือคุณสมบัติโดยเฉลี่ยของพื้นผิวทั้งหมด ดังนั้นจึงสามารถสังเกตข้อบกพร่องของพื้นผิว การสร้างพื้นผิวใหม่ รูปร่างและตำแหน่งของวัตถุที่ถูกดูดซับที่พื้นผิว และผลกระทบที่เกิดจากวัตถุที่ถูกดูดซับได้โดยตรง การสร้างพื้นผิวใหม่ ฯลฯ
(4) สามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เช่น สุญญากาศ บรรยากาศ และอุณหภูมิปกติ และยังสามารถแช่ตัวอย่างในน้ำและสารละลายอื่นๆ ได้อีกด้วย ไม่จำเป็นต้องมีเทคโนโลยีการเตรียมตัวอย่างพิเศษ และกระบวนการตรวจจับจะไม่สร้างความเสียหายให้กับตัวอย่าง คุณสมบัติเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาตัวอย่างทางชีวภาพและการประเมินพื้นผิวตัวอย่างภายใต้เงื่อนไขการทดลองที่แตกต่างกัน เช่น การตรวจสอบกลไกการเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน กลไกของตัวนำยิ่งยวด และการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวอิเล็กโทรดในระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า
(5) เมื่อใช้ร่วมกับ Scanning Tunneling Spectroscopy (STS) สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของพื้นผิวได้ เช่น ความหนาแน่นของสถานะในระดับต่างๆ บนพื้นผิว กับดักอิเล็กตรอนที่พื้นผิว การเปลี่ยนแปลงของสิ่งกีดขวางศักย์ที่พื้นผิว และโครงสร้างช่องว่างพลังงาน .
