I principi e la struttura dei microscopi con sonda a scansione
Il principio di funzionamento di base di un microscopio a sonda a scansione è quello di utilizzare le interazioni tra la sonda e le molecole atomiche sulla superficie del campione, ovvero i campi fisici formati da varie interazioni quando la sonda e la superficie del campione si avvicinano alla nanoscala, e ottenere la morfologia superficiale del campione rilevando le quantità fisiche corrispondenti. Il microscopio con sonda a scansione è costituito da cinque parti: sonda, scanner, sensore di spostamento, controller, sistema di rilevamento e sistema di imaging.
Il controller utilizza uno scanner per spostare il campione in direzione verticale per stabilizzare la distanza (o quantità fisica di interazione) tra la sonda e il campione ad un valore fisso; Spostare contemporaneamente il campione nel piano orizzontale x-y in modo che la sonda esegua la scansione della superficie del campione lungo il percorso di scansione. Il microscopio a sonda a scansione rileva i segnali di quantità fisica rilevanti dell'interazione tra la sonda e il campione nel sistema di rilevamento, mantenendo una distanza stabile tra la sonda e il campione; Nel caso di interazione stabile di grandezze fisiche, la distanza tra la sonda e il campione viene rilevata da un sensore di spostamento in direzione verticale. Il sistema di imaging esegue l'elaborazione delle immagini sulla superficie del campione in base al segnale di rilevamento (o alla distanza tra la sonda e il campione).
I microscopi a scansione con sonda si dividono in diverse serie di microscopi in base ai diversi campi fisici di interazione tra le sonde utilizzate e il campione. Il microscopio a tunneling a scansione (STM) e il microscopio a forza atomica (AFM) sono due tipi comunemente usati di microscopi con sonda a scansione. Il microscopio a tunneling a scansione rileva la struttura superficiale di un campione misurando l'entità della corrente di tunneling tra la sonda e il campione da testare. La microscopia a forza atomica utilizza un sensore di spostamento fotoelettrico per rilevare la micro deformazione del cantilever causata dalla forza di interazione tra la punta dell'ago e il campione (che può essere attrattivo o repulsivo) per rilevare la superficie del campione.
