Principio e struttura del microscopio a sonda a scansione
Il principio di funzionamento di base del microscopio a sonda a scansione è quello di utilizzare l'interazione tra la sonda e gli atomi e le molecole della superficie del campione, ovvero quando la sonda e la superficie del campione sono vicine alla scala nanometrica quando si forma una varietà di campi fisici interagenti, attraverso la rilevazione delle corrispondenti grandezze fisiche e ottenere la topografia della superficie del campione. Il microscopio con sonda a scansione è composto da 5 parti: sonda, scanner, sensore di spostamento, controller, sistema di rilevamento e sistema di immagini.
Controller attraverso lo scanner in verticale dalla direzione di spostamento del campione per stabilizzare la distanza tra la sonda e il campione (o la quantità fisica di interazione) in un valore fisso; contemporaneamente nel piano orizzontale xy per spostare il campione, in modo che la sonda rispetti il percorso di scansione per scansionare la superficie del campione. Microscopio a sonda a scansione nel caso di stabilizzazione della distanza tra la sonda e il campione, il sistema di rilevamento rileva il segnale dell'interazione tra la sonda e il campione; nel caso di stabilizzazione della grandezza fisica dell'interazione, la distanza tra la sonda e il campione viene rilevata dal sensore di spostamento in direzione verticale. Il sistema di immagine si basa sul segnale di rilevamento (o sulla distanza tra la sonda e il campione) sulla superficie del campione per l'imaging e altre elaborazioni delle immagini.
A seconda del campo fisico di interazione tra sonda e campione, i microscopi con sonda a scansione si dividono in diverse famiglie di microscopi. Due dei tipi più comunemente utilizzati di microscopi a sonda a scansione sono i microscopi a tunneling a scansione (STM) e i microscopi a forza atomica (AFM). La microscopia a tunneling a scansione viene utilizzata per esaminare la struttura superficiale di un campione rilevando l'entità della corrente di tunneling tra la sonda e il campione in prova. L'AFM rileva la superficie del campione rilevando la deformazione del micro-cantilever causata dalla forza di interazione tra la punta della sonda e il campione (attrattiva o repulsiva) attraverso l'uso di un sensore di spostamento fotoelettrico.
