Sinasaklaw ng term na probe microscope ng pag-scan ang isang saklaw ng mga mikroskopyo at kaugnay na mga diskarte sa pagsukat na ginagamit upang suriin ang mga ibabaw. Tulad ng naturan, ang mga diskarteng ito ay nahuhulog sa ilalim at interfacial physics. Ang pag-scan ng mga microscope ng probe ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagpasa ng isang pagsukat ng pagsisiyasat sa isang ibabaw sa isang maliit na distansya.
Ano ang isang microscope ng probe ng pag-scan?
Sinasaklaw ng term na probe microscope ng pag-scan ang isang saklaw ng mga mikroskopyo at ang kanilang kaugnay na mga diskarte sa pagsukat na ginagamit upang pag-aralan ang mga ibabaw. Ang pag-scan ng microscope ng probe ay tumutukoy sa lahat ng mga uri ng microscope kung saan nabuo ang imahe bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng probe at ng sample. Kaya, ang mga pamamaraang ito ay naiiba mula sa parehong optical microscopy at pag-scan ng electron microscopy. Dito, hindi ginagamit ang mga optikal o electron-optical lens. Sa microscope ng pag-scan ng pagsisiyasat, ang ibabaw ng sample ay na-scan nang paisa-isa sa tulong ng isang pagsisiyasat. Sa ganitong paraan, ang mga sinusukat na halaga ay nakuha para sa bawat indibidwal na lugar, na sa wakas ay pinagsama upang makabuo ng isang digital na imahe. Ang pamamaraan ng pag-scan ng pagsisiyasat ay unang binuo at ipinakita ni Rohrer at Binnig noong 1981. Ito ay batay sa epekto ng lagusan na nangyayari sa pagitan ng isang metal na tip at isang kondaktibong ibabaw. Ang epektong ito ang bumubuo sa batayan para sa lahat ng mga diskarte sa pag-scan ng pag-scan ng microscopy na binuo sa paglaon.
Mga hugis, uri, at istilo
Maraming mga uri ng pag-scan ng mga microscope ng pag-scan ang umiiral, naiiba ang pangunahin sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pagsisiyasat at ng sample. Ang panimulang punto ay ang pag-scan ng microscopy ng tunneling, na unang pinapayagan ang imaging ng resolusyon ng atomiko ng mga electrically conductive na ibabaw noong 1982. Sa mga sumunod na taon, maraming iba pang mga diskarte sa pag-scan ng probe microscopy ang nabuo. Sa pag-scan ng tunneling microscopy, isang boltahe ang inilalapat sa pagitan ng ibabaw ng sample at ng tip. Ang kasalukuyang lagusan sa pagitan ng sample at dulo ay sinusukat, at hindi sila dapat magkadikit. Noong 1984, unang binuo ang microscopy ng optikong malapit sa larangan. Dito, ang ilaw ay ipinadala sa pamamagitan ng sample na nagsisimula sa isang pagsisiyasat. Sa mikroskopyo ng lakas ng atom, ang pagsisiyasat ay napalihis sa pamamagitan ng mga puwersang atomiko. Bilang panuntunan, ginagamit ang tinaguriang pwersa ng Van der Waals. Ang pagpapalihis ng probe ay nagpapakita ng isang proporsyonal na ugnayan sa puwersa, na tinutukoy alinsunod sa spring spring ng probe. Ang atomic force microscopy ay binuo noong 1986. Sa simula, ang mga atomic force microscope ay nagtrabaho batay sa isang tunnel tip na gumaganap bilang isang detector. Tinutukoy ng tip ng tunnel na ito ang aktwal na distansya sa pagitan ng ibabaw ng sample at ng sensor. Ginagamit ng pamamaraan ang boltahe ng tunel na mayroon sa pagitan ng likod ng sensor at ang tip ng pagtuklas. Sa modernong panahon, ang diskarteng ito ay higit na pinalitan ng prinsipyo ng pagtuklas, kung saan ang pagtuklas ay ginagawa gamit ang isang laser beam na kumikilos bilang isang light pointer. Kilala rin ito bilang isang microscope ng puwersa ng laser. Bilang karagdagan, isang magnetikong puwersa na mikroskopyo ay binuo kung saan ang mga puwersang pang-magnetiko sa pagitan ng pagsisiyasat at ang sample ay nagsisilbing batayan para sa pagtukoy ng mga sinusukat na halaga. Noong 1986, ang pag-scan ng thermal microscope ay binuo din, kung saan ang isang maliit na sensor ay gumaganap bilang isang probe sa pag-scan. Mayroon ding tinatawag na pag-scan na malapit sa patlang na optikong mikroskopyo, kung saan ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pagsisiyasat at sample ay binubuo ng mga nagbabantang alon.
Istraktura at operasyon
Sa prinsipyo, lahat ng mga uri ng pag-scan ng mga microscope ng pag-scan ay magkatulad na ini-scan nila ang ibabaw ng sample sa isang grid. Sinasamantala nito ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pagsisiyasat ng mikroskopyo at sa ibabaw ng sample. Ang pakikipag-ugnayan na ito ay naiiba depende sa uri ng pag-scan ng microscope ng pag-scan. Ang pagsisiyasat ay malaki kumpara sa sample na sinusuri, ngunit may kakayahang makita ang mga tampok na minuto sa ibabaw ng sample. Ang partikular na kaugnayan sa puntong ito ay ang pinakamahalagang atom sa dulo ng pagsisiyasat. Gamit ang pag-scan ng microscopy ng pagsisiyasat, posible ang mga resolusyon na hanggang sa 10 picometers. Para sa paghahambing, ang laki ng mga atomo ay nasa saklaw na 100 mga picometro. Ang kawastuhan ng mga light microscope ay limitado ng haba ng daluyong ng ilaw. Para sa kadahilanang ito, ang mga resolusyon lamang na halos 200 hanggang 300 nanometers ang posible sa ganitong uri ng microscope. Ito ay tumutugma sa humigit-kumulang sa kalahati ng haba ng daluyong ng ilaw. Samakatuwid, ang isang pag-scan ng electron microscope ay gumagamit ng electron radiation sa halip na ilaw. Sa pamamagitan ng pagtaas ng enerhiya, ang haba ng daluyong ay maaaring gawin arbitrarily maikli sa teorya. Gayunpaman, ang isang haba ng daluyong na masyadong maikli ay masisira ang sample.
Mga benepisyo sa medikal at kalusugan
Gamit ang isang microscope ng pagsisiyasat ng pag-scan, hindi lamang posible na i-scan ang ibabaw ng isang sample. Sa halip, posible ring pumili ng mga indibidwal na atomo mula sa sample at ibalik ito sa isang paunang natukoy na lokasyon. Mula noong unang bahagi ng 1980, ang pag-unlad ng microscopy ng pagsisiyasat ng pag-scan ay mabilis na sumulong. Ang mga bagong posibilidad para sa pinahusay na resolusyon na mas mababa sa isang micrometer ay kumakatawan sa isang pangunahing kinakailangan para sa mga pagsulong sa nanosensya pati na rin ang nanotechnology. Ang pag-unlad na ito ay naganap lalo na mula pa noong dekada 1990. Batay sa mga pangunahing pamamaraan ng pag-scan ng microscopy ng probe, maraming iba pang mga sub-pamamaraan na nahahati ngayon. Ginagamit nito ang iba't ibang mga uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng tip ng probe at ng sample na ibabaw. Samakatuwid, ang pag-scan ng mga microscope ng probe ay may mahalagang papel sa mga larangan ng pagsasaliksik tulad ng nanochemistry, nanobiology, nanobiochemistry, at nanomedicine. Ginagamit pa ang pag-scan ng mga microscope ng probe upang galugarin ang iba pang mga planeta, tulad ng Mars. Ang pag-scan ng mga microscope ng probe ay gumagamit ng isang espesyal na diskarte sa pagpoposisyon batay sa tinaguriang piezoelectric effect. Ang aparato para sa paglipat ng probe ay kinokontrol mula sa isang computer at nagbibigay-daan sa lubos na tumpak na pagpoposisyon. Pinapayagan nitong mai-scan ang mga ibabaw ng mga sample sa isang kontroladong pamamaraan at ang mga resulta ng pagsukat ay tipunin sa isang napakalaking resolusyon na imahe.
