Scanning Probe Microscopy

میکروسکوپ های پروبی روبشی SPM

امروزه، بسیاری از کاربراني که به شكل هاي مختلف با آنالیز سطح و لایه نازک سروکار داشته اند،
در حالی که احتمالاً اطلاعات کافی از میکروسکوپ الکترونی SEM و TEM دارند اما اطلاعاتشان در
خصوص نسل نسبتاً جديدي از میکروسکوپ ها به نام میکروسکوپ های پروبی روبشی محدود و معمولاً ناقص است.
معمولاً اکثر آنها نیز میکروسکوپ های SPM را به عنوان یک میکروسکوپ جدید می شناسند که تنها اطلاعاتی در مورد توپوگرافی سطح می دهد. این در حالی است که دنیای میکروسکوپ های پروبی روبشی بسیار گسترده است و شامل آنالیز بسیاری از خواص سطح می شود که گاهاً میکروسکوپ های الکترونی، قادر به انجام آن نیستند.
SPM برخلاف برداشت اولیه، خود به تنهایی نشان دهنده یک میکروسکوپ خاص نیست بلکه نمایانگر یک مجموعه از میکروسکوپ ها با قابلیت های متفاوت است که برای تبیین خواص سطح در ابعاد نانومتری مورد استفاده قرارمی گیرد و در آنها سطح نمونه به جای الکترون با یک پروب خاص، روبش می شود. امروزه تقریباً هیچ آزمایشگاه پیشرفته ای در زمینه لایه نازک ، سطح و حوزه نانو وجود ندارد که در آن میکروسکوپ های روبشی وجود نداشته باشد.
ميكروسكوپ روبشي SPM بر اساس نوع عملكرد به صورت مد هاي مختلف وجود دارند. مدهاي AFM ، STM ، LFM ، MFM و SNOM مهم ترین مدهای مجموعه میکروسکوپ های روبشی هستند كه به كمك آنها مي توان اطلاعاتي در ارتباط با سطح لايه نازك استخراج نمود كه در ادامه به بررسي آنها خواهيم پرداخت.

شکل1: تصويري نمادین از روبش نوك سوزني روي سطح نمونه

به طور کلی یک میکروسکوپ روبشی شامل چهار قسمت اصلی است:
1- پایه اصلی که مطابق شکل 2، شامل میز، صفحه شیشه ای و نگهدارنده روبشگر است.
2- روبشگرScanner
3-سیستم کنترل کننده
4- نرم افزار SPM

شکل2: نمونه ای از پایه و روبشگر SPM ساخت شرکت DME

قسمت های اصلی این میکروسکوپ عبارتند از:
1- میز X-Y
2-صفحه شیشه ای
3-روبشگر
4-نگهدارنده روبشگر
5-دوربینCCD
برای انجام آنالیز، ابتدا نمونه با دقت روی پایه قرار می گیرد و سطح نمونه به وسیله یک پروب خاص که روی روبشگر سوار شده، روبش می شود. سیگنال های ناشی از روبش پروب مطابق شکل3، به سمت کنترلر می رود و این اطلاعات پس از پردازش اولیه در کنترلر مطابق شكل به کامپیوتر منتقل می شود. نرم افزار موجود روی کامپیوتر پس از پردازش مجدد داده های دریافتی از کنترلر شروع به بازسازی تصویر و تشکیل تصاویر متعدد(دو یا سه بعدی) در حالت های مختلف می نماید.

شکل3: نماي شماتيك از يك نمونه سامانه SPM ، 1ـ کامپیوتر، 2ـ كنترلر، 3ـمیکروسکوپ

منبع : کتاب مبانی لایه نشانی و آنالیز نانو ساختار تالیف آقای جهانبخش مشایخی، انتشارات مرکز نشر دانشگاهی

Scanning Probe Microscopy

فیلم آموزشی در مورد میکروسکوپ های روبشی SPM