La differenza tra un microscopio elettronico, un microscopio a forza atomica e un microscopio a effetto tunnel
I. Caratteristiche del microscopio elettronico a scansione Rispetto al microscopio ottico e al microscopio elettronico a trasmissione, il microscopio elettronico a scansione presenta le seguenti caratteristiche:
(i) la capacità di osservare direttamente la struttura della superficie del campione, la dimensione del campione può arrivare fino a 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(ii) Il processo di preparazione del campione è semplice, senza dover tagliare a fette sottili.
(iii) Il campione può essere traslato e ruotato di tre gradi di spazio nella camera del campione, in modo che il campione possa essere osservato da varie angolazioni.
(iv) La profondità di campo è ampia e l'immagine è ricca di senso tridimensionale. La profondità di campo del SEM è centinaia di volte maggiore di quella del microscopio ottico e decine di volte maggiore di quella del microscopio elettronico a trasmissione.
(E) la gamma di ingrandimento dell'immagine è ampia, anche la risoluzione è relativamente alta. Può essere ingrandito da una dozzina di volte a centinaia di migliaia di volte, include fondamentalmente dalla lente d'ingrandimento, al microscopio ottico fino alla gamma di ingrandimento del microscopio elettronico a trasmissione. Risoluzione tra microscopio ottico e microscopio elettronico a trasmissione, fino a 3 nm.
(vi) Il danno e la contaminazione del campione da parte del fascio di elettroni sono piccoli.
(vii) Durante l'osservazione della morfologia, altri segnali emessi dal campione possono essere utilizzati anche per l'analisi della composizione della microarea.
II-Microscopio a forza atomica
Microscopio a forza atomica (AFM), uno strumento analitico che può essere utilizzato per studiare la struttura superficiale dei materiali solidi, compresi gli isolanti. Indaga la struttura superficiale e le proprietà delle sostanze rilevando le forze di interazione interatomiche estremamente deboli tra la superficie del campione da testare e un elemento sensibile alla forza in miniatura. Una coppia di micro-cantilever, estremamente sensibili alle forze deboli, sono fissati ad un'estremità, e una minuscola punta di ago all'altra estremità viene avvicinata al campione, che poi interagirà con esso, e la forza causerà il micro-cantilever per deformarsi o cambiare il loro stato di movimento. Durante la scansione del campione, questi cambiamenti vengono rilevati dai sensori e si possono ottenere informazioni sulla distribuzione della forza, ottenendo così informazioni sulla morfologia e struttura della superficie, nonché sulla rugosità superficiale con risoluzione nanometrica.
L’AFM presenta molti vantaggi rispetto alla microscopia elettronica a scansione. A differenza dei microscopi elettronici, che possono fornire solo immagini bidimensionali, l’AFM fornisce vere mappe di superficie tridimensionali. Inoltre, l'AFM non richiede alcun trattamento speciale del campione, come la placcatura in rame o carbonio, che può causare danni irreversibili al campione. In terzo luogo, mentre i microscopi elettronici devono funzionare in condizioni di alto vuoto, gli AFM funzionano bene a pressione atmosferica e persino in ambienti liquidi. Questo può essere usato per studiare le macromolecole biologiche e persino i tessuti biologici viventi. L'AFM ha un'applicabilità più ampia rispetto al microscopio a tunneling a scansione (STM) grazie alla sua capacità di osservare campioni non conduttori. I microscopi a forza di scansione, attualmente ampiamente utilizzati nella ricerca scientifica e nell’industria, si basano sulla microscopia a forza atomica.
Microscopio a effetto tunnel a scansione
① microscopio a scansione ad effetto tunnel ad alta risoluzione con risoluzione spaziale a livello atomico, la sua risoluzione spaziale orizzontale di l, risoluzione verticale di 0.1, ② microscopio a scansione a effetto tunnel può essere utilizzato nel campo della microscopia a forza atomica.
② il microscopio a tunneling a scansione può sondare direttamente la struttura superficiale del campione, può disegnare un'immagine strutturale tridimensionale.
③ Il microscopio a tunneling a scansione può sondare la struttura delle sostanze nel vuoto, nella pressione atmosferica, nell'aria e persino in soluzione. Poiché non esiste un fascio di elettroni ad alta energia, non vi è alcun danno alla superficie (ad esempio radiazioni, danni termici, ecc.), quindi è possibile studiare la struttura delle biomolecole e la superficie delle membrane cellulari viventi in uno stato fisiologico e i campioni non verranno danneggiati e rimarranno intatti.
④ Il microscopio a tunneling a scansione ha un'elevata velocità di scansione, tempi brevi di acquisizione dei dati e imaging veloce, che consente di effettuare studi cinetici dei processi vitali.
⑤ Non richiede lenti ed è di piccole dimensioni, per questo alcuni lo chiamano "microscopio tascabile".
