Разница между электронным микроскопом, атомно-силовым микроскопом и сканирующим туннельным микроскопом
Электронный микроскоп, атомно-силовой микроскоп, сканирующий туннельный микроскоп. Различия:
один. По сравнению с оптическими микроскопами и трансмиссионными электронными микроскопами сканирующие электронные микроскопы обладают следующими характеристиками:
(1) Структуру поверхности образца можно наблюдать непосредственно, а размер образца может достигать 120 мм × 80 мм × 50 мм.
(2) Процесс подготовки проб прост и не требует нарезки на тонкие ломтики.
(3) Образец можно перемещать и вращать в трехмерном пространстве в камере для образца, поэтому образец можно наблюдать под разными углами.
(4) Глубина резкости большая, а изображение наполнено трехмерным эффектом. Глубина резкости сканирующего электронного микроскопа в сотни раз больше, чем у оптического микроскопа, и в десятки раз больше, чем у просвечивающего электронного микроскопа.
(5) Широкий диапазон увеличения изображения и относительно высокое разрешение. Его можно увеличить от десяти раз до сотен тысяч раз, и он в основном включает диапазон увеличения от увеличительного стекла, оптического микроскопа до просвечивающего электронного микроскопа. Разрешение находится между оптическим микроскопом и просвечивающим электронным микроскопом, до 3 нм.
(6) Повреждение и загрязнение образца электронным пучком невелики.
(7) При наблюдении за морфологией другие сигналы от образца также могут быть использованы для анализа состава микрозоны.
2. Атомно-силовой микроскоп
Атомно-силовой микроскоп (АСМ), аналитический прибор, который можно использовать для изучения структуры поверхности твердых материалов, включая изоляторы. Он изучает структуру поверхности и свойства веществ путем обнаружения чрезвычайно слабой силы межатомного взаимодействия между поверхностью испытуемого образца и миниатюрным силочувствительным элементом. Один конец пары чрезвычайно чувствительных микроконсолей закреплен, а микронаконечник на другом конце находится близко к образцу. В это время он будет взаимодействовать с ним, и сила заставит микроконсоль деформироваться или изменить свое состояние движения. Когда образец сканируется, датчик используется для обнаружения этих изменений, и может быть получена информация о распределении силы, так что информация о структуре топографии поверхности и информация о шероховатости поверхности могут быть получены с нанометровым разрешением.
По сравнению со сканирующими электронными микроскопами атомно-силовые микроскопы имеют много преимуществ. В отличие от электронных микроскопов, которые могут давать только двумерные изображения, АСМ позволяют получить настоящие трехмерные карты поверхности. В то же время АСМ не требует какой-либо специальной обработки образца, такой как меднение или науглероживание, что может привести к необратимому повреждению образца. В-третьих, электронные микроскопы должны работать в условиях высокого вакуума, а атомно-силовые микроскопы могут хорошо работать при нормальном давлении и даже в жидких средах. Это может быть использовано для изучения биологических макромолекул и даже живых биологических тканей. По сравнению со сканирующим туннельным микроскопом, атомно-силовой микроскоп имеет более широкое применение, поскольку он может наблюдать непроводящие образцы. Сканирующий силовой микроскоп, широко используемый в научных исследованиях и промышленности, основан на атомно-силовом микроскопе.
3. Сканирующий туннельный микроскоп
① Сканирующая туннельная микроскопия высокого разрешения имеет пространственное разрешение на атомном уровне с латеральным пространственным разрешением 1 и продольным разрешением 0.1.
② Сканирующий туннельный микроскоп может непосредственно определять структуру поверхности образца и рисовать трехмерное изображение структуры.
③ Сканирующая туннельная микроскопия может обнаруживать структуру вещества в вакууме, атмосферном давлении, воздухе и даже в растворе. Поскольку отсутствует высокоэнергетический электронный пучок, нет повреждений поверхности (таких как радиация, термические повреждения и т. д.), поэтому можно изучать структуру биологических макромолекул и поверхностей мембран живых клеток в физиологических условиях, а образцы не повредится и останется целым.
④ Скорость сканирования сканирующего туннельного микроскопа высокая, время сбора данных короткое, а также быстрое изображение, и можно проводить кинетические исследования жизненных процессов.
⑤ Он не требует объектива и имеет небольшой размер. Некоторые люди называют его «карманным микроскопом».
