AFM vs SEM
პატარა სამყაროს შესწავლის საჭიროება, სწრაფად იზრდება ახალი ტექნოლოგიების ბოლოდროინდელი განვითარებით, როგორიცაა ნანოტექნოლოგია, მიკრობიოლოგია და ელექტრონიკა. ვინაიდან მიკროსკოპი არის ინსტრუმენტი, რომელიც უზრუნველყოფს პატარა ობიექტების გადიდებულ სურათებს, მრავალი კვლევა ტარდება მიკროსკოპის სხვადასხვა ტექნიკის შემუშავებაზე გარჩევადობის გაზრდის მიზნით. მიუხედავად იმისა, რომ პირველი მიკროსკოპი არის ოპტიკური გადაწყვეტა, სადაც ლინზები გამოიყენებოდა გამოსახულების გასადიდებლად, დღევანდელი მაღალი გარჩევადობის მიკროსკოპები მიჰყვება სხვადასხვა მიდგომას. სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი (SEM) და ატომური ძალის მიკროსკოპი (AFM) ეფუძნება ორ ასეთ განსხვავებულ მიდგომას.
ატომური ძალის მიკროსკოპი (AFM)
AFM იყენებს წვერი ნიმუშის ზედაპირის სკანირებისთვის და წვერი მაღლა-ქვევით მოძრაობს ზედაპირის ბუნების მიხედვით. ეს კონცეფცია ჰგავს იმ გზას, რომლითაც ბრმა ადამიანს ესმის ზედაპირი თითებით მთელ ზედაპირზე. AFM ტექნოლოგია შემოიღეს გერდ ბინიგმა და კრისტოფ გერბერმა 1986 წელს და ის კომერციულად ხელმისაწვდომი იყო 1989 წლიდან.
წვერი დამზადებულია მასალებისგან, როგორიცაა ბრილიანტი, სილიციუმი და ნახშირბადის ნანომილები და მიმაგრებულია კონსოლზე. რაც უფრო მცირეა წვერი, უფრო მაღალია გამოსახულების გარჩევადობა. დღევანდელი AFM-ების უმეტესობას აქვს ნანომეტრიანი გარჩევადობა. კონსოლის გადაადგილების გასაზომად გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის მეთოდები. ყველაზე გავრცელებული მეთოდია ლაზერის სხივის გამოყენება, რომელიც ირეკლავს კონსოლზე ისე, რომ ასახული სხივის გადახრა შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონსოლის პოზიციის საზომად.
რადგან AFM იყენებს ზედაპირის შეგრძნების მეთოდს მექანიკური ზონდის გამოყენებით, მას შეუძლია ნიმუშის 3D გამოსახულების შექმნა ყველა ზედაპირის გამოკვლევით. ის ასევე საშუალებას აძლევს მომხმარებლებს მანიპულირება მოახდინონ ნიმუშის ზედაპირზე ატომებით ან მოლეკულებით წვერის გამოყენებით.
სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი (SEM)
SEM ვიზუალიზაციისთვის სინათლის ნაცვლად იყენებს ელექტრონის სხივს. მას აქვს ველის დიდი სიღრმე, რაც მომხმარებლებს საშუალებას აძლევს დააკვირდნენ ნიმუშის ზედაპირის უფრო დეტალურ სურათს. AFM-ს ასევე აქვს უფრო მეტი კონტროლი გადიდების რაოდენობაზე, რადგან ელექტრომაგნიტური სისტემა გამოიყენება.
SEM-ში ელექტრონების სხივი წარმოიქმნება ელექტრონული იარაღის გამოყენებით და ის გადის ვერტიკალურ გზას მიკროსკოპის გასწვრივ, რომელიც მოთავსებულია ვაკუუმში. ელექტრული და მაგნიტური ველები ლინზებით ფოკუსირებს ელექტრონის სხივს ნიმუშზე. მას შემდეგ, რაც ელექტრონული სხივი მოხვდება ნიმუშის ზედაპირზე, ელექტრონები და რენტგენის სხივები გამოიყოფა. ეს ემისიები გამოვლენილია და ანალიზდება, რათა მატერიალური გამოსახულება ეკრანზე განთავსდეს. SEM-ის გარჩევადობა არის ნანომეტრის მასშტაბით და ეს დამოკიდებულია სხივის ენერგიაზე.
რადგან SEM მუშაობს ვაკუუმში და ასევე იყენებს ელექტრონებს გამოსახულების პროცესში, ნიმუშის მომზადებისას სპეციალური პროცედურები უნდა იყოს დაცული.
SEM-ს აქვს ძალიან გრძელი ისტორია 1935 წელს მაქს ნოლის მიერ მისი პირველი დაკვირვების შემდეგ. პირველი კომერციული SEM ხელმისაწვდომი იყო 1965 წელს.
სხვაობა AFM-სა და SEM-ს შორის
1. SEM იყენებს ელექტრონულ სხივს გამოსახულების მისაღებად, სადაც AFM იყენებს ზედაპირის შეგრძნების მეთოდს მექანიკური გამოკვლევის გამოყენებით.
2. AFM-ს შეუძლია ზედაპირის 3-განზომილებიანი ინფორმაციის მიწოდება, თუმცა SEM იძლევა მხოლოდ 2-განზომილებიან გამოსახულებას.
3. არ არსებობს სპეციალური დამუშავება ნიმუშისთვის AFM-ში განსხვავებით SEM-ისგან, სადაც მრავალი წინასწარი დამუშავება უნდა მოხდეს ვაკუუმური გარემოსა და ელექტრონული სხივის გამო.
4. SEM-ს შეუძლია უფრო დიდი ზედაპირის ფართობის ანალიზი AFM-თან შედარებით.
5. SEM-ს შეუძლია უფრო სწრაფად სკანირება, ვიდრე AFM.
6. მიუხედავად იმისა, რომ SEM შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ ვიზუალიზაციისთვის, AFM შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოლეკულების მანიპულირებისთვის გარდა გამოსახულების მისაღებად.
7. SEM, რომელიც დაინერგა 1935 წელს, გაცილებით გრძელი ისტორია აქვს ახლახან (1986 წელს) დანერგილ AFM-თან შედარებით..
