AFM vs. SEM

Potřeba prozkoumat menší svět rychle roste s nedávným vývojem nových technologií, jako jsou nanotechnologie, mikrobiologie a elektronika. Protože mikroskop je nástroj, který poskytuje zvětšené obrazy menších objektů, provádí se mnoho výzkumů vývoje různých technik mikroskopie ke zvýšení rozlišení. Ačkoli první mikroskop je optickým řešením, kde byly čočky použity pro zvětšení obrázků, současné mikroskopy s vysokým rozlišením sledují různé přístupy. Skenovací elektronový mikroskop (SEM) a atomový silový mikroskop (AFM) jsou založeny na dvou takových různých přístupech.

Atomic Force Microscope (AFM)

AFM používá špičku pro skenování povrchu vzorku a špička jde nahoru a dolů podle povahy povrchu. Tento koncept je podobný způsobu, jakým slepý člověk pochopí povrch tím, že přejede prsty po celém povrchu. Technologii AFM zavedli Gerd Binnig a Christoph Gerber v roce 1986 a byla komerčně dostupná od roku 1989.

Špička je vyrobena z materiálů, jako jsou diamantové, křemíkové a uhlíkové nanotrubice a připojená k konzolovému ramenu. Čím menší je špička, tím vyšší je rozlišení zobrazování. Většina současných AFM má rozlišení nanometrů. K měření posunu konzoly se používají různé typy metod. Nejběžnější metodou je použití laserového paprsku, který se odráží na konzolovém rameni, takže vychýlení odrazeného paprsku lze použít jako měřítko konzolové polohy.

Protože AFM používá metodu snímání povrchu pomocí mechanické sondy, je schopna vytvořit 3D obraz vzorku sondováním všech povrchů. Rovněž umožňuje uživatelům manipulovat s atomy nebo molekulami na povrchu vzorku pomocí špičky.

Skenovací elektronový mikroskop (SEM)

SEM používá pro zobrazování elektronový paprsek místo světla. Má velkou hloubku v poli, která uživatelům umožňuje pozorovat podrobnější obraz povrchu vzorku. AFM má také větší kontrolu nad rozsahem zvětšení, protože se používá elektromagnetický systém.

V SEM je svazek elektronů vytvářen pomocí elektronové pistole a prochází vertikální cestou podél mikroskopu, který je umístěn ve vakuu. Elektrická a magnetická pole s čočkami zaostřují elektronový paprsek na vzorek. Jakmile elektronový paprsek dopadne na povrch vzorku, jsou emitovány elektrony a rentgenové paprsky. Tyto emise jsou detekovány a analyzovány, aby se obraz materiálu umístil na obrazovku. Rozlišení SEM je v nanometrovém měřítku a závisí na energii paprsku.

Protože SEM pracuje ve vakuu a při zobrazovacím procesu také používá elektrony, je třeba při přípravě vzorků dodržovat zvláštní postupy.

SEM má velmi dlouhou historii od svého prvního pozorování, které provedl Max Knoll v roce 1935. První komerční SEM byl k dispozici v roce 1965.