Αρχή και δομή της μικροσκοπίας ανιχνευτή σάρωσης
Η βασική αρχή λειτουργίας της μικροσκοπίας ανιχνευτή σάρωσης είναι η χρήση της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ανιχνευτή και των ατόμων και μορίων στην επιφάνεια του δείγματος, δηλαδή, όταν ο ανιχνευτής και η επιφάνεια του δείγματος είναι κοντά στην κλίμακα νανομέτρων, τα φυσικά πεδία των διαφόρων αλληλεπιδράσεων είναι σχηματίζεται και η επιφανειακή μορφολογία του δείγματος προκύπτει με τη μέτρηση των αντίστοιχων φυσικών μεγεθών. Το μικροσκόπιο ανιχνευτή σάρωσης αποτελείται από ανιχνευτή, σαρωτή, αισθητήρα μετατόπισης, ελεγκτή, σύστημα ανίχνευσης και σύστημα εικόνας.
Ο ελεγκτής μετακινεί το δείγμα σε κατακόρυφη κατεύθυνση μέσω ενός σαρωτή για να σταθεροποιήσει την απόσταση (ή τη φυσική ποσότητα αλληλεπίδρασης) μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος σε μια σταθερή τιμή. Μετακινήστε ταυτόχρονα το δείγμα στο οριζόντιο επίπεδο xy, έτσι ώστε ο ανιχνευτής να σαρώσει την επιφάνεια του δείγματος κατά μήκος της διαδρομής σάρωσης. Το μικροσκόπιο ανιχνευτή σάρωσης ανιχνεύει τα σχετικά φυσικά σήματα ποσότητας της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ανιχνευτή και του δείγματος όταν η απόσταση μεταξύ του ανιχνευτή και του δείγματος είναι σταθερή. Υπό τις συνθήκες σταθερών φυσικών μεγεθών αλληλεπίδρασης, η απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος ανιχνεύεται από έναν αισθητήρα κατακόρυφης μετατόπισης. Το σύστημα εικόνας εκτελεί επεξεργασία εικόνας στην επιφάνεια του δείγματος με βάση το σήμα ανίχνευσης (ή την απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος).
Σύμφωνα με τα διαφορετικά φυσικά πεδία της αλληλεπίδρασης μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος, η μικροσκοπία ανιχνευτή σάρωσης χωρίζεται σε διαφορετικές σειρές μικροσκοπίων. Μεταξύ αυτών, το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM) και το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM) είναι δύο κοινά χρησιμοποιούμενα μικροσκόπια ανιχνευτή σάρωσης. Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας ανιχνεύει τη δομή της επιφάνειας του δείγματος ανιχνεύοντας το ρεύμα της σήραγγας μεταξύ του καθετήρα και του μετρούμενου δείγματος. Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης ανιχνεύει την επιφάνεια του δείγματος ανιχνεύοντας την παραμόρφωση μικροπροβολέα που προκαλείται από τη δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ του άκρου και του δείγματος (η οποία μπορεί να είναι ελκυστική ή απωθητική) μέσω του αισθητήρα φωτοηλεκτρικής μετατόπισης.
