AFM pret SEM
Nepieciešamība izpētīt mazāko pasauli ir strauji pieaugusi līdz ar neseno jaunu tehnoloģiju, piemēram, nanotehnoloģiju, mikrobioloģijas un elektronikas attīstību. Tā kā mikroskops ir rīks, kas nodrošina mazāku objektu palielinātus attēlus, tiek veikts daudz pētījumu, lai izstrādātu dažādas mikroskopijas metodes, lai palielinātu izšķirtspēju. Lai gan pirmais mikroskops ir optisks risinājums, kurā attēlu palielināšanai tika izmantotas lēcas, pašreizējie augstas izšķirtspējas mikroskopi izmanto dažādas pieejas. Skenējošais elektronu mikroskops (SEM) un atomu spēku mikroskops (AFM) ir balstīts uz divām šādām atšķirīgām pieejām.
Atomu spēku mikroskops (AFM)
AFM izmanto uzgali, lai skenētu parauga virsmu, un uzgalis iet uz augšu un uz leju atkarībā no virsmas rakstura. Šis jēdziens ir līdzīgs tam, kā akls cilvēks saprot virsmu, palaižot pirkstus pa visu virsmu. AFM tehnoloģiju ieviesa Gerds Binigs un Kristofs Gerbers 1986. gadā, un tā bija komerciāli pieejama kopš 1989. gada.
Uzgalis ir izgatavots no tādiem materiāliem kā dimants, silīcijs un oglekļa nanocaurules, un tas ir piestiprināts pie konsoles. Jo mazāks gals, jo lielāka ir attēla izšķirtspēja. Lielākajai daļai pašreizējo AFM ir nanometru izšķirtspēja. Konsoles pārvietojuma mērīšanai tiek izmantotas dažāda veida metodes. Visizplatītākā metode ir lāzera stara izmantošana, kas atstaro konsoli, lai atstarotā stara novirzi varētu izmantot kā konsoles stāvokļa mēru.
Tā kā AFM izmanto virsmas aptaustīšanas metodi, izmantojot mehānisko zondi, tas spēj radīt parauga 3D attēlu, zondējot visas virsmas. Tas arī ļauj lietotājiem, izmantojot uzgali, manipulēt ar atomiem vai molekulām uz parauga virsmas.
Skenējošais elektronu mikroskops (SEM)
SEM attēlveidošanai izmanto elektronu staru, nevis gaismu. Tam ir liels lauka dziļums, kas ļauj lietotājiem novērot detalizētāku parauga virsmas attēlu. AFM var arī vairāk kontrolēt palielinājuma apjomu, jo tiek izmantota elektromagnētiskā sistēma.
SEM elektronu staru rada, izmantojot elektronu lielgabalu, un tas iet pa vertikālu ceļu gar mikroskopu, kas tiek ievietots vakuumā. Elektriskie un magnētiskie lauki ar lēcām fokusē elektronu staru uz paraugu. Tiklīdz elektronu stars nokļūst parauga virsmā, tiek emitēti elektroni un rentgena stari. Šīs emisijas tiek noteiktas un analizētas, lai materiāla attēlu ievietotu ekrānā. SEM izšķirtspēja ir nanometru skalā, un tā ir atkarīga no stara enerģijas.
Tā kā SEM tiek darbināts vakuumā un attēlveidošanas procesā tiek izmantoti arī elektroni, paraugu sagatavošanā jāievēro īpašas procedūras.
SEM ir ļoti sena vēsture kopš tā pirmā novērojuma, ko veica Makss Knolls 1935. gadā. Pirmā komerciālā SEM bija pieejama 1965. gadā.
Atšķirība starp AFM un SEM
1. SEM attēlveidošanai izmanto elektronu staru, kur AFM izmanto virsmas aptaustīšanas metodi, izmantojot mehānisko zondēšanu.
2. AFM var nodrošināt virsmas trīsdimensiju informāciju, lai gan SEM sniedz tikai 2 dimensiju attēlu.
3. Paraugam AFM nav īpašas apstrādes, atšķirībā no SEM, kur jāveic daudzas pirmapstrādes vakuuma vides un elektronu stara dēļ.
4. SEM var analizēt lielāku virsmas laukumu, salīdzinot ar AFM.
5. SEM var veikt ātrāku skenēšanu nekā AFM.
6. Lai gan SEM var izmantot tikai attēlveidošanai, AFM var izmantot, lai manipulētu ar molekulām papildus attēlveidošanai.
7. SEM, kas tika ieviesta 1935. gadā, ir daudz garāka, salīdzinot ar nesen (1986. gadā) ieviesto AFM.
