SPM – Mikroskopy ze Skanującą Sondą
Mikroskopy ze skanującą sondą (SPM) to rodzina urządzeń, które działają na zasadzie skanowania próbki w celu uzyskania obrazu. Obraz tworzony jest poprzez pomiar właściwości próbki punkt po punkcie, z wykorzystaniem poruszającej się sondy.
Odmiany SPM
Wyróżnia się kilka typów mikroskopów SPM, w zależności od metody pomiaru, rodzaju badanej właściwości i środowiska pracy:
- STM – skaningowy mikroskop tunelowy, mierzy przepływ prądu przez próbką w próżni.
- AFM – mikroskop sił atomowych, bada odchylenia miniaturowego ramienia sondy w wyniku interakcji z powierzchnią.
- LFM – mikroskop sił bocznych, reaguje na siły van der Waalsa i lepkość powierzchni.
- FFM – mikroskop siły tarcia, podobny do LFM.
- PDM – skaningowy mikroskop fazowy, różnicuje powierzchnie elastyczne i nieelastyczne.
- MFM – mikroskop sił magnetycznych, bada domeny magnetyczne.
- TSM – skaningowy mikroskop termiczny, mierzy temperaturę próbki.
- NSOM – mikroskop optyczny bliskiego pola, oferujący wyższą rozdzielczość niż tradycyjne mikroskopy optyczne.
Tryby Działania SPM
Mikroskopy SPM pracują w różnych trybach, które wpływają na jakość i charakter pomiarów:
- Tryb stałej siły – zapewnia szybkość działania dzięki ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu.
- Tryb stałej wysokości – skanowanie bez zmiany wysokości próbki.
- Tryb kontaktowy – sonda prowadzona przy dużym nacisku, może być niszczący.
- Tryb bez kontaktu – nie powoduje uszkodzeń próbki.
- Tryb pomiaru krzywej siła-odległość – bada zależność siły od odległości sondy.
Analiza obrazu SPM
Wyniki pomiarów z mikroskopów SPM wymagają starannej interpretacji, ponieważ wiele czynników wpływa na uzyskiwany obraz:
- Rozmiar i kształt próbników.
- Niedoskonałości budowy próbnika.
- Obecność pary wodnej w próbkach.
- Szumy i drgania zewnętrzne.
Artefakty i korekta obrazu
W wyniku powyższych czynników mogą pojawić się artefakty, które nie odzwierciedlają rzeczywistego stanu próbki. Aby je zminimalizować, stosuje się różne metody korekty, takie jak:
- Usuwanie szumów.
- Korekta kształtu obrazu.
- Kalibracja próbnika.
Podsumowanie
Mikroskopy SPM to zaawansowane narzędzia wykorzystywane w nanotechnologii i innych dziedzinach. Dzięki różnorodności trybów i odmian, umożliwiają precyzyjne badanie właściwości materiałów na poziomie nanometrowym, jednak wymagają starannej analizy danych, aby uzyskać wiarygodne wyniki.
