Tarama Probu Mikroskobu Nedir?
Bir tarama probu mikroskobu, atom ölçeği dahil olmak üzere, çok yüksek derecede üç boyutlu yüzey görüntüleri üreten birkaç mikroskoptan biridir. Kullanılan mikroskopi tekniğine bağlı olarak, bu mikroskopların bazıları elektrik akımı, iletkenlik ve manyetik alanlar dahil bir malzemenin fiziksel özelliklerini de ölçebilir. Tarama tüneli mikroskobu (STM) adı verilen ilk tarama probu mikroskobu 1980'lerin başında icat edildi. STM'nin mucitleri birkaç yıl sonra Nobel'i fizik dalında kazandı. O zamandan beri, aynı temel ilkelere dayanan başka birkaç teknik daha icat edildi.
Tüm tarama probu mikroskopi teknikleri, veriler taramadan dijital olarak elde edildiğinden malzemenin yüzeyinin küçük, keskin uçlu bir taramasını içerir. Doğru bir görüntü elde etmek için tarama probunun ucu, taranan yüzeydeki özelliklerden daha küçük olmalıdır. Bu ipuçları birkaç günde bir değiştirilmelidir. Genellikle konsollara monte edilirler ve birçok SPM tekniğinde, yüzeyin yüksekliğini belirlemek için konsolun hareketi ölçülür.
Taramalı tünel mikroskopisinde, tarama ucu ile görüntülenen yüzey arasına bir elektrik akımı uygulanır. Bu akım ucun yüksekliğini ayarlayarak sabit tutulur, böylece yüzeyin topografik bir görüntüsünü elde edilir. Alternatif olarak, değişen akım yüzeyin yüksekliğini belirlemek için ölçülürken ucun yüksekliği sabit tutulabilir. Bu yöntem elektrik akımı kullandığından, yalnızca iletken veya yarı iletken olan malzemelere uygulanabilir.
Birkaç tarama probu mikroskobu türü, atom kuvveti mikroskobu (AFM) kategorisine girer. Taramalı tünel mikroskopisinden farklı olarak AFM, iletkenliklerinden bağımsız olarak her türlü malzemede kullanılabilir. Tüm AFM türleri, görüntüyü üretmek için tarama ucu ile yüzey arasındaki kuvvetin bir miktar dolaylı ölçümünü kullanır. Bu genellikle dirsek sapmasının ölçülmesiyle elde edilir. Çeşitli atomik kuvvet mikroskobu tipleri arasında kontak AFM, temassız AFM ve aralıklı kontak AFM bulunur. Malzemenin hassasiyeti ve taranacak numunenin büyüklüğü dahil, belirli bir uygulama için hangi tipte atomik kuvvet mikroskopisinin en iyi olduğunu belirleyen birkaç husus vardır.
Temel atomik kuvvet mikroskobu türlerinde birkaç değişiklik vardır. Yanal kuvvet mikroskobu (LFM), tarama yüzeyindeki büküm kuvvetini ölçer; bu, yüzey sürtünmesinin haritalanması için faydalıdır. Tarama kapasitans mikroskobu, aynı anda bir AFM topografik görüntü üretirken numunenin kapasitansını ölçmek için kullanılır. İletken atomik kuvvet mikroskopları (C-AFM), STM'de olduğu gibi iletken bir uç kullanır, böylece bir AFM topografik görüntü ve elektrik akımının bir haritasını çıkarır. Bir malzemenin elastik özelliklerini ölçmek için Kuvvet modülasyon mikroskobu (FMM) kullanılır.
Üç boyutlu yüzey dışındaki özellikleri ölçmek için başka tarama probu mikroskobu teknikleri de mevcuttur. Elektrostatik kuvvet mikroskopları (EFM), bir yüzeydeki elektrik yükünü ölçmek için kullanılır. Bunlar bazen mikroişlemci yongalarını test etmek için kullanılır. Taramalı termal mikroskopi (SThM), ısıl iletkenlik ile ilgili verileri toplamanın yanı sıra, yüzeyin topografisini haritalandırır. Manyetik kuvvet mikroskopları (MFM), yüzeydeki manyetik alanı topografya ile birlikte ölçer.