Nguyên lý và cấu trúc của kính hiển vi thăm dò quét
Nguyên lý làm việc cơ bản của kính hiển vi đầu dò quét là sử dụng các tương tác giữa đầu dò và các phân tử nguyên tử trên bề mặt mẫu, nghĩa là các trường vật lý được hình thành bởi các tương tác khác nhau khi đầu dò và bề mặt mẫu tiếp cận kích thước nano và thu được hình thái bề mặt của mẫu bằng cách phát hiện các đại lượng vật lý tương ứng. Kính hiển vi đầu dò quét bao gồm năm phần: đầu dò, máy quét, cảm biến dịch chuyển, bộ điều khiển, hệ thống phát hiện và hệ thống hình ảnh.
Bộ điều khiển sử dụng máy quét để di chuyển mẫu theo hướng thẳng đứng nhằm ổn định khoảng cách (hoặc lượng tương tác vật lý) giữa đầu dò và mẫu ở một giá trị cố định; Đồng thời di chuyển mẫu trong mặt phẳng ngang x{0}}y để đầu dò quét bề mặt mẫu dọc theo đường quét. Kính hiển vi đầu dò quét phát hiện các tín hiệu đại lượng vật lý liên quan của sự tương tác giữa đầu dò và mẫu trong hệ thống phát hiện, đồng thời duy trì khoảng cách ổn định giữa đầu dò và mẫu; Trong trường hợp tương tác ổn định của các đại lượng vật lý, khoảng cách giữa đầu dò và mẫu được phát hiện bởi cảm biến dịch chuyển theo hướng thẳng đứng. Hệ thống hình ảnh thực hiện xử lý hình ảnh trên bề mặt mẫu dựa trên tín hiệu phát hiện (hoặc khoảng cách giữa đầu dò và mẫu).
Kính hiển vi đầu dò quét được chia thành các loại kính hiển vi khác nhau dựa trên các trường tương tác vật lý khác nhau giữa đầu dò được sử dụng và mẫu. Kính hiển vi quét đường hầm quét (STM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) là hai loại kính hiển vi thăm dò quét được sử dụng phổ biến. Kính hiển vi quét đường hầm phát hiện cấu trúc bề mặt của mẫu bằng cách đo cường độ dòng điện xuyên hầm giữa đầu dò và mẫu đang được kiểm tra. Kính hiển vi lực nguyên tử sử dụng cảm biến dịch chuyển quang điện để phát hiện biến dạng đúc hẫng vi mô gây ra bởi lực tương tác giữa đầu kim và mẫu (có thể là lực hút hoặc lực đẩy) để phát hiện bề mặt của mẫu.
