AFM vs SEM
A kisebb világ felfedezésének szükségessége az új technológiák, például a nanotechnológia, a mikrobiológia és az elektronika közelmúltbeli fejlődésével gyorsan növekszik. Mivel a mikroszkóp az az eszköz, amely biztosítja a kisebb objektumok nagyított képeit, rengeteg kutatást végeznek a mikroszkópia különféle technikáinak fejlesztésén a felbontás növelése érdekében. Bár az első mikroszkóp egy optikai megoldás, ahol lencséket használtak a képek nagyításához, a jelenlegi nagy felbontású mikroszkópok különböző megközelítéseket követnek. A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) és az atomerő-mikroszkóp (AFM) két ilyen különböző megközelítésen alapul.
Atomerő mikroszkóp (AFM)
Az AFM egy heggyel pásztázza a minta felületét, és a hegye felfelé és lefelé megy a felület jellegének megfelelően. Ez a koncepció hasonlít ahhoz a módhoz, ahogyan egy vak megért egy felületet úgy, hogy ujjaival az egész felületet végigsimítja. Az AFM technológiát Gerd Binnig és Christoph Gerber vezette be 1986-ban, és 1989 óta volt kereskedelmi forgalomban.
A csúcs olyan anyagokból készül, mint a gyémánt, a szilícium és a szén nanocsövek, és konzolhoz vannak rögzítve. Kisebb heggyel nagyobb a képfelbontás. A jelenlegi AFM-ek nagy része nanométeres felbontású. Különböző típusú módszereket alkalmaznak a konzol elmozdulásának mérésére. A legelterjedtebb módszer egy lézersugár használata, amely a konzolra visszaverődik, így a visszavert sugár elhajlása felhasználható a konzol helyzetének mérésére.
Mivel az AFM a felület tapintásának módszerét használja mechanikus szonda segítségével, az összes felület tapintásával képes 3D-s kép elkészítésére a mintából. Ez lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy a csúcs segítségével manipulálják a minta felületén található atomokat vagy molekulákat.
Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM)
A SEM a képalkotáshoz fény helyett elektronnyalábot használ. Nagy mélységű mezővel rendelkezik, amely lehetővé teszi a felhasználók számára a minta felületének részletesebb képének megfigyelését. Az AFM-nek a nagyítás mértéke is jobban szabályozható, mivel elektromágneses rendszert használnak.
A SEM-ben az elektronnyalábot elektronpisztollyal állítják elő, és egy függőleges úton halad át a mikroszkóp mentén, amelyet vákuumba helyeznek. A lencsékkel ellátott elektromos és mágneses mezők az elektronsugarat a mintára fókuszálják. Amint az elektronnyaláb eljut a minta felületén, elektronok és röntgensugarak bocsátanak ki. Ezeket az emissziókat detektálják és elemzik annak érdekében, hogy az anyag képe képernyőre kerüljön. A SEM felbontása nanométeres skálán történik, és a nyaláb energiájától függ.
Mivel a SEM vákuumban működik és elektronokat is használ a képalkotási folyamatban, a minta előkészítésénél speciális eljárásokat kell követni.
A SEM-nek nagyon nagy múltja van Max Knoll 1935-ben végzett első megfigyelése óta. Az első kereskedelmi SEM 1965-ben volt elérhető.
Különbség az AFM és a SEM között
1. A SEM egy elektronnyalábot használ a képalkotáshoz, ahol az AFM a felület tapintásának módszerét használja mechanikus tapintással.
2. Az AFM háromdimenziós információkat szolgáltathat a felületről, bár a SEM csak kétdimenziós képet ad.
3. A mintának nincs speciális kezelése az AFM-ben, ellentétben a SEM-mel, ahol sok előkezelést kell követni a vákuumkörnyezet és az elektronnyaláb miatt.
4. A SEM nagyobb felületet képes elemezni az AFM-hez képest.
5. A SEM gyorsabban képes szkennelni, mint az AFM.
6. Bár a SEM csak képalkotásra használható, az AFM a képalkotás mellett a molekulák manipulálására is használható.
7. Az 1935-ben bevezetett SEM sokkal hosszabb múltra tekint vissza, mint a közelmúltban (1986-ban) bevezetett AFM.
