Οι αρχές και η δομή των μικροσκοπίων ανιχνευτή σάρωσης
Η βασική αρχή λειτουργίας ενός μικροσκοπίου ανιχνευτή σάρωσης είναι να χρησιμοποιεί τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ανιχνευτή και των ατομικών μορίων στην επιφάνεια του δείγματος, δηλαδή τα φυσικά πεδία που σχηματίζονται από διάφορες αλληλεπιδράσεις όταν ο ανιχνευτής και η επιφάνεια του δείγματος πλησιάζουν τη νανοκλίμακα και να λαμβάνεται η επιφανειακή μορφολογία του δείγματος ανιχνεύοντας τις αντίστοιχες φυσικές ποσότητες. Το μικροσκόπιο ανιχνευτή σάρωσης αποτελείται από πέντε μέρη: ανιχνευτής, σαρωτής, αισθητήρας μετατόπισης, ελεγκτής, σύστημα ανίχνευσης και σύστημα απεικόνισης.
Ο ελεγκτής χρησιμοποιεί έναν σαρωτή για να μετακινήσει το δείγμα σε κάθετη κατεύθυνση για να σταθεροποιήσει την απόσταση (ή τη φυσική ποσότητα αλληλεπίδρασης) μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος σε μια σταθερή τιμή. Ταυτόχρονα μετακινήστε το δείγμα στο οριζόντιο επίπεδο x-y έτσι ώστε ο ανιχνευτής να σαρώσει την επιφάνεια του δείγματος κατά μήκος της διαδρομής σάρωσης. Το μικροσκόπιο ανιχνευτή σάρωσης ανιχνεύει τα σχετικά σήματα φυσικής ποσότητας της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ανιχνευτή και του δείγματος στο σύστημα ανίχνευσης, ενώ διατηρεί σταθερή απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος. Στην περίπτωση σταθερής αλληλεπίδρασης φυσικών μεγεθών, η απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος ανιχνεύεται από έναν αισθητήρα μετατόπισης στην κατακόρυφη κατεύθυνση. Το σύστημα απεικόνισης εκτελεί επεξεργασία εικόνας στην επιφάνεια του δείγματος με βάση το σήμα ανίχνευσης (ή την απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος).
Τα μικροσκόπια ανιχνευτή σάρωσης χωρίζονται σε διαφορετικές σειρές μικροσκοπίων με βάση τα διαφορετικά φυσικά πεδία αλληλεπίδρασης μεταξύ των χρησιμοποιούμενων ανιχνευτών και του δείγματος. Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM) και το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM) είναι δύο κοινά χρησιμοποιούμενοι τύποι μικροσκοπίων ανιχνευτή σάρωσης. Το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας ανιχνεύει τη δομή της επιφάνειας ενός δείγματος μετρώντας το μέγεθος του ρεύματος σήραγγας μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος που δοκιμάζεται. Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα φωτοηλεκτρικής μετατόπισης για να ανιχνεύσει την παραμόρφωση μικροπροβολέα που προκαλείται από τη δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ του άκρου της βελόνας και του δείγματος (το οποίο μπορεί να είναι είτε ελκυστικό είτε απωθητικό) για να ανιχνεύσει την επιφάνεια του δείγματος.
