La differenza tra microscopio elettronico, microscopio a forza atomica e microscopio a effetto tunnel
uno. 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:
(1) La struttura della superficie del campione può essere osservata direttamente e la dimensione del campione può essere pari a 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(2) Il processo di preparazione del campione è semplice e non deve essere tagliato a fettine sottili.
(3) Il campione può essere traslato e ruotato in uno spazio tridimensionale nella camera del campione, in modo che il campione possa essere osservato da varie angolazioni.
(4) La profondità di campo è ampia e l'immagine è piena di tridimensionalità. La profondità di campo del microscopio elettronico a scansione è centinaia di volte maggiore di quella del microscopio ottico e decine di volte maggiore di quella del microscopio elettronico a trasmissione.
(5) La gamma di ingrandimento dell'immagine è ampia e la risoluzione è relativamente alta. Può essere ingrandito da dieci volte a centinaia di migliaia di volte e include fondamentalmente la gamma di ingrandimento dalla lente d'ingrandimento, al microscopio ottico al microscopio elettronico a trasmissione. La risoluzione è tra microscopio ottico e microscopio elettronico a trasmissione, fino a 3nm.
(6) Il danno e la contaminazione del campione da parte del fascio di elettroni sono relativamente piccoli.
(7) Osservando la morfologia, è possibile utilizzare anche altri segnali del campione per l'analisi dei microcomponenti.
2. Microscopio a forza atomica
Atomic Force Microscope (AFM), uno strumento analitico che può essere utilizzato per studiare la struttura superficiale dei materiali solidi, inclusi gli isolanti. Studia la struttura superficiale e le proprietà delle sostanze rilevando l'interazione interatomica estremamente debole tra la superficie del campione da testare e un elemento sensibile alla forza in miniatura. Un'estremità di una coppia di microcantilever sensibile alla forza debole è fissa e la minuscola punta dell'altra estremità è vicina al campione. In questo momento, interagirà con esso e la forza farà deformare il microcantilever o cambierà il suo stato di movimento. Durante la scansione del campione, utilizzare il sensore per rilevare questi cambiamenti e si possono ottenere le informazioni sulla distribuzione della forza, in modo da ottenere le informazioni sulla struttura della topografia della superficie e le informazioni sulla rugosità della superficie con risoluzione nanometrica.
La microscopia a forza atomica presenta molti vantaggi rispetto alla microscopia elettronica a scansione. A differenza dei microscopi elettronici, che forniscono solo immagini bidimensionali, gli AFM forniscono vere mappe tridimensionali delle superfici. Allo stesso tempo, l'AFM non richiede alcun trattamento speciale del campione, come la ramatura o la carbonatura, che possono causare danni irreversibili al campione. In terzo luogo, i microscopi elettronici devono funzionare in condizioni di alto vuoto, mentre i microscopi a forza atomica possono funzionare bene a pressione normale e persino in ambienti liquidi. Questo può essere utilizzato per studiare macromolecole biologiche e persino tessuti biologici viventi. Rispetto al microscopio a effetto tunnel (Scanning Tunneling Microscope), il microscopio a forza atomica ha un'applicabilità più ampia perché può osservare campioni non conduttivi. Il microscopio a forza di scansione, ampiamente utilizzato nella ricerca scientifica e nell'industria, si basa sul microscopio a forza atomica.
3. Microscopio a effetto tunnel
① Il microscopio a tunnel a scansione ad alta risoluzione ha una risoluzione spaziale a livello atomico, la sua risoluzione spaziale laterale è 1 e la sua risoluzione longitudinale è 0.1.
② Il microscopio a tunneling a scansione può rilevare direttamente la struttura superficiale del campione e può disegnare un'immagine della struttura tridimensionale.
③ Il microscopio a effetto tunnel può rilevare la struttura della materia nel vuoto, nella pressione atmosferica, nell'aria e persino nella soluzione. Poiché non vi è alcun raggio di elettroni ad alta energia, non vi è alcun effetto distruttivo sulla superficie (come radiazioni, danni da calore, ecc.), quindi può studiare la struttura delle macromolecole biologiche e delle superfici della membrana cellulare vivente in condizioni fisiologiche e il i campioni non saranno danneggiati e rimarranno intatti.
④ La velocità di scansione del microscopio a tunnel a scansione è elevata, il tempo per ottenere i dati è breve e anche l'imaging è rapido, quindi è possibile effettuare ricerche dinamiche sui processi vitali.
⑤ Non necessita di alcun obiettivo ed è di piccole dimensioni. Alcuni lo chiamano "microscopio tascabile".
