स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी के अनूठे लाभ
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप का कार्य सिद्धांत सूक्ष्म या मेसोस्कोपिक रेंज में विभिन्न भौतिक गुणों पर आधारित है। दोनों के बीच की बातचीत का पता अध्ययन किए जा रहे पदार्थ की सतह के ऊपर परमाणु रेखाओं की एक अति सूक्ष्म जांच को स्कैन करके लगाया जाता है, ताकि दोनों के बीच की बातचीत के परिणाम प्राप्त किए जा सकें। पदार्थ के सतही गुणों का अध्ययन करने के लिए, विभिन्न प्रकार के एसपीएम के बीच मुख्य अंतर उनके टिप गुण और टिप-नमूना बातचीत का उनका संगत तरीका है।
कार्य सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी में सुरंग प्रवेश सिद्धांत से आता है। इसका कोर एक टिप है जो नमूने की सतह पर स्कैन कर सकता है और इसके और नमूने के बीच एक निश्चित पूर्वाग्रह वोल्टेज होता है। इसका व्यास परमाणु पैमाने पर है। चूंकि इलेक्ट्रॉन टनलिंग की संभावना संभावित अवरोध V(r) की चौड़ाई के साथ एक नकारात्मक घातीय संबंध रखती है, जब टिप और नमूने के बीच की दूरी बहुत कम होती है, तो संभावित अवरोध बहुत पतला हो जाता है और इलेक्ट्रॉन बादल एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं। जब एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को टिप से नमूने में या नमूने से सुरंग प्रभाव के माध्यम से टिप में स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे एक सुरंग धारा बनती है। टिप और नमूने के बीच सुरंग धारा में परिवर्तन को रिकॉर्ड करके, नमूने की सतह आकृति विज्ञान के बारे में जानकारी प्राप्त की जा सकती है।
अन्य सतह विश्लेषण प्रौद्योगिकियों की तुलना में, एसपीएम के अद्वितीय लाभ हैं:
(1) इसमें परमाणु-स्तर का उच्च रिज़ॉल्यूशन है। नमूना सतह के समानांतर और लंबवत दिशाओं में एसटीएम का रिज़ॉल्यूशन क्रमशः 0.1nm और 0.01nm तक पहुँच सकता है, और एकल परमाणुओं को हल किया जा सकता है।
(2) वास्तविक समय में वास्तविक स्थान में सतह की त्रि-आयामी छवि प्राप्त की जा सकती है, जिसका उपयोग आवधिकता के साथ या उसके बिना सतह संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। इस अवलोकनीय प्रदर्शन का उपयोग सतह प्रसार जैसी गतिशील प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
(3) किसी एकल परमाणु परत की स्थानीय सतह संरचना को देखा जा सकता है, न कि व्यक्तिगत छवि या संपूर्ण सतह के औसत गुणों को। इसलिए, सतह के दोष, सतह के पुनर्निर्माण, सतह पर अधिशोषित निकायों की आकृति और स्थिति, और अधिशोषित निकायों के कारण होने वाले प्रभावों को सीधे देखा जा सकता है। सतह का पुनर्निर्माण, आदि।
(4) यह वैक्यूम, वायुमंडल और सामान्य तापमान जैसे विभिन्न वातावरणों में काम कर सकता है, और यहां तक कि पानी और अन्य घोलों में नमूनों को डुबो सकता है। किसी विशेष नमूना तैयार करने की तकनीक की आवश्यकता नहीं है, और पता लगाने की प्रक्रिया नमूनों को नुकसान नहीं पहुंचाएगी। ये विशेषताएं विशेष रूप से जैविक नमूनों का अध्ययन करने और विभिन्न प्रयोगात्मक स्थितियों के तहत नमूना सतहों का मूल्यांकन करने के लिए उपयुक्त हैं, जैसे कि विषम उत्प्रेरक तंत्र, सुपरकंडक्टिंग तंत्र और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान इलेक्ट्रोड सतह परिवर्तनों की निगरानी।
(5) स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसटीएस) के संयोजन से सतह की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त की जा सकती है, जैसे कि सतह पर विभिन्न स्तरों पर राज्यों का घनत्व, सतह इलेक्ट्रॉन जाल, सतह संभावित अवरोधों में परिवर्तन और ऊर्जा अंतराल संरचनाएं।
