स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप अवधारणा, सिद्धांत, संरचना और विशेषताएं
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप के आधार पर विकसित विभिन्न नए जांच माइक्रोस्कोप (परमाणु बल माइक्रोस्कोप, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल माइक्रोस्कोप, चुंबकीय बल माइक्रोस्कोप, स्कैनिंग आयन चालन माइक्रोस्कोप, स्कैनिंग इलेक्ट्रोकेमिकल माइक्रोस्कोप, आदि) के लिए एक सामान्य शब्द है। विकसित सतह विश्लेषण उपकरण।
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप का सिद्धांत और संरचना
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप का मूल कार्य सिद्धांत जांच और नमूने की सतह के परमाणुओं और अणुओं के बीच बातचीत का उपयोग करना है, यानी, जांच और नमूना सतह नैनोस्केल के करीब होने पर गठित विभिन्न इंटरैक्शन के भौतिक क्षेत्र, और संबंधित भौतिक मात्राओं का पता लगाकर नमूना सतह आकृति विज्ञान प्राप्त किया जाता है। स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप मुख्य रूप से पांच भागों से बना है: जांच, स्कैनर, विस्थापन सेंसर, नियंत्रक, पहचान प्रणाली और छवि प्रणाली।
नियंत्रक स्कैनर के माध्यम से नमूने को ऊर्ध्वाधर दिशा में ले जाता है ताकि जांच और नमूने (या बातचीत की भौतिक मात्रा) के बीच की दूरी एक निश्चित मूल्य पर स्थिर हो; उसी समय, नमूना को xy क्षैतिज तल में ले जाया जाता है ताकि जांच स्कैनिंग का अनुसरण करे पथ नमूना सतह को स्कैन करता है। स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी में, जब जांच और नमूने के बीच की दूरी स्थिर होती है, तो पता लगाने वाली प्रणाली जांच और नमूने के बीच बातचीत के प्रासंगिक भौतिक मात्रा संकेत का पता लगाती है; जब इंटरैक्शन की भौतिक मात्रा स्थिर होती है, तो इसे विस्थापन सेंसर द्वारा ऊर्ध्वाधर दिशा के माध्यम से जांच और नमूने के बीच की दूरी का पता लगाया जाता है। छवि प्रणाली पहचान संकेत (या जांच और नमूने के बीच की दूरी) के अनुसार नमूने की सतह पर इमेजिंग जैसे छवि प्रसंस्करण करती है।
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप को जांच और नमूने के बीच बातचीत के विभिन्न भौतिक क्षेत्रों के अनुसार माइक्रोस्कोप की विभिन्न श्रृंखलाओं में विभाजित किया गया है। उनमें से, स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एसटीएम) और परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम) दो प्रकार के स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप हैं जो अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं। स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप जांच और परीक्षण किए जाने वाले नमूने के बीच सुरंग प्रवाह के आकार का पता लगाकर नमूने की सतह संरचना का पता लगाता है। परमाणु बल माइक्रोस्कोप एक फोटोइलेक्ट्रिक विस्थापन सेंसर द्वारा टिप और नमूने (जो आकर्षक या प्रतिकारक हो सकता है) के बीच संपर्क बल के कारण सूक्ष्म-कैंटिलीवर की विकृति का पता लगाकर नमूने की सतह का पता लगाता है।
स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप की विशेषताएं
फ़ील्ड आयन माइक्रोस्कोपी और उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के बाद परमाणु पैमाने पर पदार्थ की संरचना का अवलोकन करने के लिए स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी तीसरा माइक्रोस्कोप है। उदाहरण के तौर पर स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एसटीएम) को लेते हुए, इसका पार्श्व रिज़ॉल्यूशन 0.1~{3}}.2nm है, और इसका ऊर्ध्वाधर गहराई रिज़ॉल्यूशन 0.01nm है। ऐसा रिज़ॉल्यूशन नमूने की सतह पर वितरित एकल परमाणुओं या अणुओं को स्पष्ट रूप से देख सकता है। साथ ही, स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप हवा, अन्य गैसों या तरल वातावरण में भी अवलोकन अनुसंधान कर सकता है।
स्कैनिंग जांच सूक्ष्मदर्शी में परमाणु रिज़ॉल्यूशन, परमाणु परिवहन और नैनो-माइक्रोप्रोसेसिंग की विशेषताएं होती हैं। हालाँकि, विभिन्न स्कैनिंग सूक्ष्मदर्शी के अलग-अलग कार्य सिद्धांतों के कारण, उनके द्वारा प्राप्त परिणामों से परिलक्षित नमूने की सतह पर जानकारी बहुत भिन्न होती है। स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन स्टेशनों की वितरण जानकारी को मापती है, जिसमें परमाणु-स्तर का रिज़ॉल्यूशन होता है लेकिन फिर भी नमूने की वास्तविक संरचना प्राप्त नहीं की जा सकती है। परमाणु माइक्रोस्कोप परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया की जानकारी का पता लगाता है, इसलिए नमूना सतह पर परमाणु वितरण की व्यवस्था की जानकारी प्राप्त की जा सकती है, यानी नमूने की वास्तविक संरचना। लेकिन दूसरी ओर, परमाणु बल माइक्रोस्कोप इलेक्ट्रॉनिक स्थिति की जानकारी को माप नहीं सकता है जिसकी तुलना सिद्धांत से की जा सकती है, इसलिए दोनों के अपने फायदे और नुकसान हैं।
