SPM

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Zbliżenie głowicy mikroskopu ze skanującą sondą w konfiguracji mikroskopii sił atomowych.

SPM (ang. Scanning Probe Microscope; mikroskop ze skanującą sondą) – ogólna nazwa całej rodziny mikroskopów, których zasada działania polega na:

Topografia powierzchni – konfiguracja powierzchni uwzględniająca jej kształt oraz obecność i wzajemne położenie jej punktów charakterystycznych.Mikroskop sił tarcia (FFM – z ang. Friction Force Microscope) – mierzy boczne wychylenie, bądź skręcenie dźwigienki sondy skanującej na skutek działania sił równoległych do płaszczyzny badanego materiału. FFM obrazuje zarówno zmiany tarcia, jak również nachylenia powierzchni. Do skompensowania tego drugiego efektu wykonuje się dodatkowy pomiar przy użyciu mikroskopu sił atomowych AFM. Jako tryb pracy mikroskopu typu SPM występuje jako mikroskopia sił poprzecznych, z ang. LFM – Lateral Force Microscopy.
  1. skanowaniu, czyli przemiataniu pola widzenia mikroskopu liniami, każda linia jest następnie mierzona punkt po punkcie – obraz tworzony na podstawie tych pojedynczych punktów pomiarowych
  2. wybór punktu pomiarowego następuje poprzez poruszanie nad próbką sondy (próbnika) – zasadniczy pomiar określonej właściwości badanej próbki jest dokonywany za pomocą tej sondy.

Skanowanie z reguły realizowane jest za pomocą tzw. skanera lub skanerów piezoelektrycznych skonstruowanych najczęściej w ten sposób, że próbka może poruszać się względem głowicy mikroskopu z sondą (lub głowica względem próbki) w 3 wymiarach. Poruszanie poziome zapewnia wybór kolejnych linii obrazu (współrzędna y) oraz skanowanie linii (kolejne punkty – współrzędna x). Skaner pionowy – z reguły o większej rozdzielczości – zapewnia uzyskiwanie zmiany pionowego położenia sondy względem próbki (współrzędna z).

Przewodność cieplna, współczynnik przewodnictwa ciepła oznaczany symbolem λ lub k określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większym współczynniku przewodności cieplnej.Piezoelektryki lub materiały piezoelektryczne – kryształy, w których obserwowane jest zjawisko piezoelektryczne, polegające na pojawieniu się pod wpływem naprężeń mechanicznych ładunków elektrycznych na ich powierzchni.

Odmiany SPM[ | edytuj kod]

W zależności od:

  • sposobu realizacji pomiaru,
  • rodzaju mierzonej właściwości,
  • środowiska pomiaru,
  • wyróżnia się szereg odmian SPM (brakuje literatury polskiej stąd są częste problemy z terminologią):

  • Skaningowy mikroskop tunelowy (ang. Scanning Tunneling Microscope, STM, historycznie pierwszy SPM) – pomiar przepływu prądu elektrycznego pomiędzy metalową sondą a przewodzącą próbką; zasadniczo pomiar odbywa się w próżni
  • Mikroskop sił atomowych, skaningowy mikroskop atomowy (ang. Atomic Force Microscope, AFM) – pomiar odchylenia miniaturowej „dźwigienki”-ramienia (ang. ang. cantilever) z umocowaną sondą (ang. ang. cantilever tip, odbicie promienia lasera od końcówki sondy – wykrywany ruch góra-dół) w wyniku kontaktu z powierzchnią lub oddziaływania van der Waalsa itp.; wersja podstawowa nazywana jest TAFM (topograficzny AFM); pomiar odbywa się na wolnym powietrzu (może być próżnia), można wykonywać pomiary w roztworach lub środowisku agresywnych gazów, także w podwyższonych temperaturach, również w trakcie przebiegających reakcji chemicznych
  • Mikroskop sił bocznych (ang. Lateral Force Microscope, LFM) – reaguje na siły van der Waalsa itp., ale także na lepkość powierzchni (czteropolowy czujnik światła lasera – ruch góra-dół i prawo-lewo)
  • Mikroskop siły tarcia (ang. Friction Force Microscope, FFM) – zbliżony do LFM
  • Skaningowy mikroskop fazowy (ang. Phase Detection Microscope, PDM, pozwala odróżniać powierzchnie elastyczne i nieelastyczne poprzez wykrywanie przesunięcia fazowego pomiędzy impulsem wymuszającym a odpowiedzią układu)
  • Mikroskopia z modulacją siły (ang. Force Modulation Microscope, FFM, podobnie jak PDM)
  • Mikroskop siły elektrostatycznej (ang. Electrostatic Force Microscope) – pomiar ładunku/potencjału powierzchni próbki (np. badanie układów scalonych w trakcie ich działania)
  • Mikroskop sił magnetycznych (ang. Magnetic Force Microscope, MFM) – wykrywanie domen magnetycznych i ich namagnesowania (np. badanie powierzchni dysków komputerowych)
  • Skaningowy mikroskop termiczny (ang. Thermal Scanning Microscope, TSM, określa temperaturę i przewodnosc cieplną próbki dzięki użyciu ramienia sondy zbudowanego z dwu warstw różniących się rozszerzalnością cieplną – na tej samej zasadzie co bimetal w żelazku)
  • Skaningowy mikroskop pojemnościowy (ang. Capacitance Scanning Microscope, CSM, określa pojemność elektryczną układu próbka-próbnik – stąd można wyznaczyć przenikalność elektryczną próbki)
  • Środowiskowy AFM (ang. Environmental AFM, praca w cieczy – ang. Liquid Cell AFM, LC AFM – lub kontrolowanej atmosferze i temperaturze – nawet do kilkuset °C)
  • Elektrochemiczny AFM (Skaningowy Mikroskop Elektrochemiczny, ang. Electrochemical AFM, ECAFM, równolegle z pomiarem AFM w cieczy można wykonywać pomiar potencjału elektrycznego, pH itp.)
  • Mikroskop optyczny bliskiego pola (ang. Near-field Scanning Optical Microscope, NSOM lub ang. Scanning Near-field Optical Microscope, SNOM) – pomiar intensywności światła przechodzącego przez próbkę lub odbitego od niej – źródłem światła jest odpowiednio uformowany tzw. lejek świetlny (ang. light funnel), czyli próbnik pełniący rolę światłowodu – dzięki odpowiedniej budowie uzyskuje się ok. 10-krotne zwiększenie rozdzielczości w porównaniu z możliwą do uzyskania w klasycznych mikroskopach optycznych (zamiast 500 nm rzędu 50 nm) – funkcję skanowania obrazu (x-y-z) wykonuje standardowy układ sterowania mikroskopu AFM. Zaletą takiego mikroskopu jest uzyskiwanie takich samych obrazów kolorowych jak to jest w przypadku mikroskopu optycznego, ale o większej rozdzielczości – w przypadku innych rodzajów mikroskopów SPM, a także mikroskopów elektronowych SEM (ang. Scanning Electron Microscope) i TEM (ang. Transmission Electron Microscope), barwy są czysto umowne.
  • Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika nazywamy wielkość fizyczną C równą stosunkowi ładunku q zgromadzonego na przewodniku do potencjału φ {displaystyle varphi } tego przewodnika.Lepkość (tarcie wewnętrzne, wiskoza) – właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Skaningowy mikroskop pojemnościowy (z ang. SCM - Scanning Capacitance Microscopy) - obrazuje zmiany przestrzenne w pojemności elektrycznej badanej próbki. Pomiędzy badaną powierzchnią, a sondą skanującą indukowane jest napięcie elektryczne. Dźwigienka bezkontaktowo przesuwa się nad próbką, układ elektroniczny umieszczony na jej końcu wykrywa zmiany stałej dielektrycznej ośrodka, znajdującego się pomiędzy sondą, a próbką.
    Sprzężenie zwrotne (ang. feedback) – oddziaływanie sygnałów stanu końcowego (wyjściowego) procesu (systemu, układu), na jego sygnały referencyjne (wejściowe). Polega na otrzymywaniu przez układ informacji o własnym działaniu (o wartości wyjściowej). Ponieważ matematycznym, jednoznacznym opisem bloku gałęzi zwrotnej jest transmitancja to informacja ta może być modyfikowana przez transmitancję bloku gałęzi zwrotnej.
    Nieliniowość – cecha układu polegająca na tym, że wartość wyjściowa nie jest wprost proporcjonalna do danych wejściowych.
    Mikroskop sił atomowych (ang. atomic force microscope, AFM) – rodzaj mikroskopu ze skanującą sondą (ang. scanning probe microscope, SPM). Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki.
    Skaningowy mikroskop pola bliskiego, mikroskop optyczny pola bliskiego, skaningowy mikroskop optyczny bliskiego zasięgu (z ang. NSOM – Near-field Scanning Optical Microscope lub SNOM) – mikroskop, w którym sondą skanującą jest stożek świetlny. Wiązka światła widzialnego padająca na próbkę odbija się od powierzchni lub przechodzi, trafiając do detektora. Jej intensywność bada się we wszystkich możliwych punktach, co daje obraz obiektu.
    Miki (łyszczyki) – grupa minerałów zaliczana do gromady krzemianów. Nazwa "mika" pochodzi od łac. mica = ziarno lub micare = błyszczeć.
    Nanometr (symbol: nm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jest to jedna miliardowa metra czyli jedna milionowa milimetra. Jeden nanometr równa się zatem 10 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-9 m oznaczający 0,000 000 001 × 1 m. Rzadko stosowana jest również stara nazwa milimikron.

    Reklama