स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी के अनूठे फायदे
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप का कार्य सिद्धांत सूक्ष्म या मेसोस्कोपिक रेंज में विभिन्न भौतिक विशेषताओं पर आधारित है, और परमाणु रूप से पतली जांच द्वारा अध्ययन किए जाने वाले पदार्थ की सतह को स्कैन करते समय दोनों के बीच बातचीत का पता लगाता है, ताकि प्राप्त किया जा सके। पदार्थ की सतह के गुणों का अध्ययन करने के लिए, विभिन्न प्रकार के एसपीएम के बीच मुख्य अंतर उनके टिप गुणों और टिप के नमूने के साथ इंटरैक्ट करने के संबंधित तरीके में है।
कार्य सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी में टनलिंग सिद्धांत से आता है। इसका कोर एक सुई की नोक है जो नमूने की सतह पर स्कैन कर सकता है, इसमें नमूने के साथ एक निश्चित पूर्वाग्रह वोल्टेज होता है, और इसमें परमाणु पैमाने का व्यास होता है। चूँकि इलेक्ट्रॉन टनलिंग की संभावना का संभावित अवरोध V(r) की चौड़ाई के साथ नकारात्मक घातीय संबंध होता है, जब टिप और नमूने के बीच की दूरी बहुत करीब होती है, तो उनके बीच संभावित अवरोध बहुत पतला हो जाता है, और इलेक्ट्रॉन बादल ओवरलैप हो जाते हैं एक-दूसरे से। जब एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को सुरंग प्रभाव के माध्यम से टिप से नमूने तक या नमूने से टिप तक स्थानांतरित किया जा सकता है, जिससे एक सुरंग धारा बनती है। सुई की नोक और नमूने के बीच सुरंग धारा के परिवर्तन को रिकॉर्ड करके, नमूने की सतह स्थलाकृति की जानकारी प्राप्त की जा सकती है।
अन्य सतह विश्लेषण तकनीकों की तुलना में, एसपीएम के अद्वितीय फायदे हैं:
(1) इसमें परमाणु-स्तर का उच्च रिज़ॉल्यूशन है। नमूना सतह के समानांतर और लंबवत दिशा में एसटीएम का रिज़ॉल्यूशन क्रमशः 0.1nm और 0.01nm तक पहुंच सकता है, और एकल परमाणुओं का समाधान किया जा सकता है।
(2) वास्तविक अंतरिक्ष में सतह की त्रि-आयामी छवि वास्तविक समय में प्राप्त की जा सकती है, जिसका उपयोग आवधिक या गैर-आवधिक सतह संरचना के अध्ययन के लिए किया जा सकता है। इस अवलोकन योग्य प्रदर्शन का उपयोग सतही प्रसार जैसी गतिशील प्रक्रियाओं के अध्ययन के लिए किया जा सकता है।
(3) व्यक्तिगत छवि या संपूर्ण सतह के औसत गुणों के बजाय एकल परमाणु परत की स्थानीय सतह संरचना का निरीक्षण करना संभव है, ताकि सतह दोष, सतह पुनर्निर्माण, सतह अधिशोषक की आकृति विज्ञान और स्थिति, और अधिशोषक के कारण होने वाले परिवर्तनों को प्रत्यक्ष रूप से देखा जा सकता है। सतह पुनर्निर्माण, आदि
(4) यह विभिन्न वातावरणों जैसे निर्वात, वायुमंडल और सामान्य तापमान में काम कर सकता है, और यहां तक कि विशेष नमूना तैयार करने की तकनीक के बिना, नमूने को पानी और अन्य समाधानों में भी डुबो सकता है, और पता लगाने की प्रक्रिया नमूने को नुकसान नहीं पहुंचाएगी। ये विशेषताएं विशेष रूप से जैविक नमूनों के अध्ययन और विभिन्न प्रयोगात्मक स्थितियों के तहत नमूना सतहों के मूल्यांकन के लिए उपयुक्त हैं, जैसे कि विषम उत्प्रेरक तंत्र, सुपरकंडक्टिंग तंत्र और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के दौरान इलेक्ट्रोड सतह परिवर्तन की निगरानी।
(5) एसटीएस (स्कैनिंग टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी) के साथ सहयोग करके, सतह इलेक्ट्रॉनिक संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त की जा सकती है, जैसे सतह के विभिन्न स्तरों पर राज्यों का घनत्व, सतह इलेक्ट्रॉन कुएं, सतह संभावित बाधाओं में परिवर्तन और ऊर्जा अंतराल संरचनाएं।
