Различия между электронным микроскопом, атомно-силовым микроскопом и сканирующим туннельным микроскопом
Характеристики сканирующего электронного микроскопа По сравнению с оптическим микроскопом и просвечивающим электронным микроскопом сканирующий электронный микроскоп имеет следующие характеристики:
(1) Структуру поверхности образца можно наблюдать непосредственно, а размер образца может достигать 120×80×50 мм.
(2) Процесс подготовки пробы прост и не требует нарезки.
(3) Образец можно перемещать и вращать в трех измерениях в помещении для образцов, поэтому образец можно наблюдать под разными углами.
(4) глубина резкости большая, а изображение наполнено трехмерным смыслом. Глубина резкости сканирующего электронного микроскопа в несколько сотен раз больше, чем у оптического микроскопа, и в десятки раз больше, чем у просвечивающего электронного микроскопа.
(5) Изображение имеет широкий диапазон увеличения и высокое разрешение. Его можно увеличить от десяти раз до сотен тысяч раз, что в основном включает в себя диапазон усиления от увеличительного стекла, оптического микроскопа до просвечивающего электронного микроскопа. Разрешение находится между оптическим микроскопом и просвечивающим электронным микроскопом, которое может достигать 3 нм.
(6) Электронный луч наносит меньше повреждений и загрязнений образцу.
(7) Наблюдая за морфологией, мы также можем использовать другие сигналы образца для анализа состава микроплощадей.
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 вещества, обнаруживая чрезвычайно слабое межатомное взаимодействие между поверхностью испытуемого образца и чувствительным к микросилам элементом. Один конец пары микрокантилеверов, чрезвычайно чувствительных к слабым силам, зафиксирован, а крошечный кончик иглы на другом конце находится близко к образцу. В это время он будет взаимодействовать с ними, и сила заставит микрокантилеверы деформироваться или изменить свое состояние движения. При сканировании образца информация о распределении силы может быть получена с помощью датчика для обнаружения этих изменений, чтобы получить информацию о структуре морфологии поверхности и информацию о шероховатости поверхности с нанометровым разрешением.
По сравнению со сканирующим электронным микроскопом атомно-силовой микроскоп имеет множество преимуществ. В отличие от электронного микроскопа, который может предоставлять только двумерные изображения, АСМ обеспечивает реальные трехмерные карты поверхности. В то же время АСМ не требует какой-либо специальной обработки образца, такой как меднение или углеродение, что приведет к необратимому повреждению образца. В-третьих, электронный микроскоп должен работать в высоком вакууме, а атомно-силовой микроскоп может хорошо работать при нормальном давлении и даже в жидкой среде. Это можно использовать для изучения биологических макромолекул и даже живых биологических тканей. По сравнению со сканирующим туннельным микроскопом атомно-силовой микроскоп имеет более широкое применение, поскольку может наблюдать непроводящие образцы. В настоящее время широко используемый в научных исследованиях и промышленности сканирующий силовой микроскоп основан на атомно-силовом микроскопе.
СТМ
① Сканирующий туннельный микроскоп высокого разрешения имеет пространственное разрешение атомного уровня с горизонтальным пространственным разрешением L и вертикальным разрешением 0.1.
(2) Сканирующий туннельный микроскоп может напрямую обнаруживать структуру поверхности образцов и рисовать трехмерные структурные изображения.
③ Сканирующий туннельный микроскоп может обнаруживать структуру вещества в вакууме, нормальном давлении, воздухе и даже растворе. Поскольку нет пучка высокоэнергетических электронов, он не оказывает разрушительного воздействия на поверхность (например, радиация, термическое повреждение и т. д.), поэтому он может изучать поверхностную структуру биологических макромолекул и мембран живых клеток в физиологических условиях, а также образцы не повредятся и останутся целыми.
(4) Сканирующий туннельный микроскоп обладает преимуществами высокой скорости сканирования, короткого времени сбора данных и быстрого получения изображений, что позволяет проводить динамические исследования жизненных процессов.
⑤ Ему не нужны линзы, и он небольшой по размеру. Некоторые называют его «карманным микроскопом».
