Разница между электронным микроскопом, атомно-силовым микроскопом и сканирующим туннельным микроскопом
I. Характеристики сканирующего электронного микроскопа По сравнению с оптическим микроскопом и просвечивающим электронным микроскопом сканирующий электронный микроскоп имеет следующие характеристики:
(i) возможность непосредственно наблюдать структуру поверхности образца, размер образца может достигать 120 мм × 80 мм × 50 мм.
(ii) Процесс подготовки проб прост, без необходимости нарезать их тонкими ломтиками.
(iii) Образец можно перемещать и поворачивать на три градуса в камере для образца, чтобы его можно было наблюдать под разными углами.
(iv) Глубина резкости большая, а изображение трехмерное. Глубина резкости РЭМ в сотни раз больше, чем у оптического микроскопа, и в десятки раз больше, чем у просвечивающего электронного микроскопа.
(E) диапазон увеличения изображения широк, разрешение также относительно высокое. Может быть увеличен в десятки раз до сотен тысяч раз, в основном это включает в себя диапазон увеличения от увеличительного стекла, оптического микроскопа до диапазона увеличения просвечивающего электронного микроскопа. Разрешение между оптическим микроскопом и просвечивающим электронным микроскопом до 3 нм.
(vi) Повреждение и загрязнение образца электронным лучом невелики.
(vii) При наблюдении морфологии другие сигналы, излучаемые образцом, также могут использоваться для анализа состава микроплощадей.
II-атомно-силовой микроскоп
Атомно-силовой микроскоп (АСМ) — аналитический прибор, который можно использовать для изучения структуры поверхности твердых материалов, включая изоляторы. Он исследует структуру поверхности и свойства веществ путем обнаружения чрезвычайно слабых сил межатомного взаимодействия между поверхностью испытуемого образца и миниатюрным силочувствительным элементом. Пара микрокантилеверов, чрезвычайно чувствительных к слабым силам, фиксируется на одном конце, а крошечный кончик иглы на другом конце подносится близко к образцу, который затем будет взаимодействовать с ним, и сила вызовет микрокантилеверы для деформации или изменения состояния их движения. При сканировании образца эти изменения фиксируются датчиками, и можно получить информацию о распределении силы, таким образом получая информацию о морфологии и структуре поверхности, а также о шероховатости поверхности с нанометровым разрешением.
АСМ имеет много преимуществ перед сканирующей электронной микроскопией. В отличие от электронных микроскопов, которые могут предоставлять только двумерные изображения, АСМ обеспечивает настоящие трехмерные карты поверхности. Кроме того, АСМ не требует какой-либо специальной обработки образца, такой как меднение или углеродное покрытие, что может привести к необратимому повреждению образца. В-третьих, хотя электронные микроскопы должны работать в условиях высокого вакуума, АСМ хорошо работают при атмосферном давлении и даже в жидких средах. Это можно использовать для изучения биологических макромолекул и даже живых биологических тканей. АСМ имеет более широкое применение, чем сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), благодаря его способности наблюдать непроводящие образцы. Сканирующие силовые микроскопы, которые в настоящее время широко используются в научных исследованиях и промышленности, основаны на атомно-силовой микроскопии.
Сканирующий туннельный микроскоп
① сканирующий туннельный микроскоп высокого разрешения с пространственным разрешением на атомном уровне, его горизонтальное пространственное разрешение l, вертикальное разрешение 0.1, ② сканирующий туннельный микроскоп может использоваться в области атомно-силовой микроскопии.
② сканирующий туннельный микроскоп может напрямую исследовать структуру поверхности образца и рисовать трехмерное структурное изображение.
③ Сканирующий туннельный микроскоп позволяет исследовать структуру веществ в вакууме, при атмосферном давлении, на воздухе и даже в растворе. Поскольку отсутствует пучок высокоэнергетических электронов, отсутствуют повреждения поверхности (например, радиационные, термические повреждения и т. д.), поэтому можно изучать структуру биомолекул и поверхность мембран живых клеток в физиологическом состоянии. , и образцы не будут повреждены и останутся неповрежденными.
④ Сканирующий туннельный микроскоп обладает высокой скоростью сканирования, коротким временем сбора данных и быстрой визуализацией, что позволяет проводить кинетические исследования жизненных процессов.
⑤ Он не требует линз и имеет небольшой размер, поэтому некоторые называют его «карманным микроскопом».
