ข้อดีเฉพาะของกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์โพรบแบบส่องกราดจะขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพต่างๆ ในช่วงไมโครสโคปหรือเมโซสโคป และตรวจจับปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองเมื่อทำการสแกนพื้นผิวของสารที่จะศึกษาด้วยโพรบแบบบางเชิงอะตอม เพื่อให้ได้ค่า To ศึกษาคุณสมบัติพื้นผิวของสสาร ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง SPM ประเภทต่างๆ คือคุณสมบัติของทิปและวิธีการที่สอดคล้องกันซึ่งทิปโต้ตอบกับตัวอย่าง
หลักการทำงานมาจากหลักการสร้างอุโมงค์ในกลศาสตร์ควอนตัม แกนของมันคือปลายเข็มที่สามารถสแกนบนพื้นผิวของตัวอย่าง มีแรงดันไบอัสที่แน่นอนกับตัวอย่าง และมีเส้นผ่านศูนย์กลางของสเกลอะตอม เนื่องจากความน่าจะเป็นของการขุดอุโมงค์อิเล็กตรอนมีความสัมพันธ์แบบเลขชี้กำลังเชิงลบกับความกว้างของสิ่งกีดขวางศักย์ V(r) เมื่อระยะห่างระหว่างทิปกับตัวอย่างอยู่ใกล้กันมาก สิ่งกีดขวางศักย์ระหว่างพวกมันจะบางมาก และเมฆอิเล็กตรอนจะทับซ้อนกัน กันและกัน. เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า อิเล็กตรอนสามารถถ่ายโอนจากทิปไปยังตัวอย่างหรือจากตัวอย่างไปยังทิปผ่านเอฟเฟ็กต์อุโมงค์ ทำให้เกิดกระแสทันเนล โดยการบันทึกการเปลี่ยนแปลงของกระแสอุโมงค์ระหว่างปลายเข็มและตัวอย่าง จะสามารถรับข้อมูลของภูมิประเทศพื้นผิวของตัวอย่างได้
เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการวิเคราะห์พื้นผิวอื่นๆ แล้ว SPM มีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใคร:
(1) มีความละเอียดสูงระดับอะตอม ความละเอียดของ STM ในทิศทางขนานและตั้งฉากกับพื้นผิวตัวอย่างสามารถไปถึง 0.1nm และ 0.01nm ตามลำดับ และสามารถแก้ไขอะตอมเดี่ยวได้
(2) สามารถรับภาพสามมิติของพื้นผิวในอวกาศจริงได้ตามเวลาจริง ซึ่งสามารถใช้ในการศึกษาโครงสร้างพื้นผิวเป็นระยะหรือไม่เป็นระยะก็ได้ ประสิทธิภาพที่สังเกตได้นี้สามารถใช้สำหรับการศึกษากระบวนการไดนามิก เช่น การแพร่กระจายของพื้นผิว
(3) เป็นไปได้ที่จะสังเกตโครงสร้างพื้นผิวเฉพาะที่ของชั้นอะตอมเดียว แทนที่จะสังเกตจากภาพเดี่ยวหรือคุณสมบัติเฉลี่ยของพื้นผิวทั้งหมด ดังนั้น ข้อบกพร่องของพื้นผิว การสร้างพื้นผิวใหม่ สัณฐานวิทยาและตำแหน่งของตัวดูดซับพื้นผิว และ สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากตัวดูดซับได้โดยตรง การสร้างพื้นผิวใหม่ ฯลฯ
(4) สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เช่น สุญญากาศ บรรยากาศ และอุณหภูมิปกติ และแม้กระทั่งแช่ตัวอย่างในน้ำและสารละลายอื่นๆ โดยไม่ต้องใช้เทคโนโลยีการเตรียมตัวอย่างพิเศษ และกระบวนการตรวจจับจะไม่ทำให้ตัวอย่างเสียหาย คุณสมบัติเหล่านี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาตัวอย่างทางชีวภาพและการประเมินพื้นผิวตัวอย่างภายใต้สภาวะการทดลองที่แตกต่างกัน เช่น การตรวจสอบกลไกการเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน กลไกตัวนำยิ่งยวด และการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวอิเล็กโทรดระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า
(5) ร่วมมือกับ STS (Scanning Tunneling Spectroscopy) สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์พื้นผิว เช่น ความหนาแน่นของสถานะที่ระดับต่างๆ ของพื้นผิว หลุมอิเล็กตรอนบนพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงของสิ่งกีดขวางศักย์พื้นผิว และโครงสร้างช่องว่างพลังงาน
