Nguyên lý và cấu trúc của kính hiển vi đầu dò quét
Nguyên lý làm việc cơ bản của kính hiển vi đầu dò quét là sử dụng sự tương tác giữa đầu dò và các nguyên tử và phân tử bề mặt mẫu, nghĩa là khi đầu dò và bề mặt mẫu gần với thang đo nanomet khi hình thành nhiều trường vật lý tương tác, thông qua việc phát hiện các đại lượng vật lý tương ứng và thu được địa hình bề mặt mẫu. Kính hiển vi đầu dò quét bao gồm 5 phần: đầu dò, máy quét, cảm biến dịch chuyển, bộ điều khiển, hệ thống phát hiện và hệ thống hình ảnh.
Bộ điều khiển thông qua máy quét theo phương thẳng đứng từ hướng di chuyển mẫu nhằm ổn định khoảng cách giữa đầu dò và mẫu (hoặc đại lượng tương tác vật lý) ở một giá trị cố định; đồng thời trong mặt phẳng ngang xy để di chuyển mẫu, sao cho đầu dò theo đường quét để quét bề mặt mẫu. Kính hiển vi đầu dò quét trong trường hợp ổn định khoảng cách giữa đầu dò và mẫu, hệ thống phát hiện phát hiện tín hiệu tương tác giữa đầu dò và mẫu; trong trường hợp ổn định đại lượng vật lý của tương tác, khoảng cách giữa đầu dò và mẫu được cảm biến dịch chuyển phát hiện theo hướng thẳng đứng. Hệ thống hình ảnh dựa trên tín hiệu phát hiện (hoặc khoảng cách giữa đầu dò và mẫu) trên bề mặt mẫu để chụp ảnh và xử lý hình ảnh khác.
Tùy thuộc vào trường tương tác vật lý giữa đầu dò và mẫu, kính hiển vi đầu dò quét được chia thành các họ kính hiển vi khác nhau. Hai trong số các loại kính hiển vi đầu dò quét được sử dụng phổ biến hơn là kính hiển vi quét đường hầm (STM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM). Kính hiển vi quét đường hầm được sử dụng để kiểm tra cấu trúc bề mặt của mẫu bằng cách phát hiện cường độ dòng điện xuyên hầm giữa đầu dò và mẫu được thử. AFM phát hiện bề mặt mẫu bằng cách phát hiện biến dạng công xôn vi mô gây ra bởi lực tương tác giữa đầu đầu dò và mẫu (hút hoặc đẩy) thông qua việc sử dụng cảm biến dịch chuyển quang điện.
