AFM vs. SEM
Tarve tutkia pienempää maailmaa on kasvanut nopeasti uusien teknologioiden, kuten nanoteknologian, mikrobiologian ja elektroniikan, viimeaikaisen kehityksen myötä. Koska mikroskooppi on työkalu, joka tarjoaa suurennettuja kuvia pienemmistä kohteista, paljon tutkimusta tehdään erilaisten mikroskopiatekniikoiden kehittämiseksi tarkkuuden lisäämiseksi. Vaikka ensimmäinen mikroskooppi on optinen ratkaisu, jossa linssejä käytettiin kuvien suurentamiseen, nykyiset korkean resoluution mikroskoopit noudattavat erilaisia lähestymistapoja. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM) ja atomivoimamikroskooppi (AFM) perustuvat kahteen tällaiseen lähestymistapaan.
Atomivoimamikroskooppi (AFM)
AFM skannaa näytteen pinnan kärjellä ja kärki nousee ylös ja alas pinnan luonteen mukaan. Tämä käsite on samanlainen kuin tapa, jolla sokea ymmärtää pintaa juoksemalla sormillaan koko pinnan. Gerd Binnig ja Christoph Gerber esittivät AFM-tekniikan vuonna 1986, ja sitä oli kaupallisesti saatavilla vuodesta 1989 lähtien.
Kärki on valmistettu materiaaleista, kuten timantti-, pii- ja hiilinanoputket, ja kiinnitetty ulokkeeseen. Pienempi kärki on suurempi kuvantamisen resoluutio. Suurimmalla osalla nykyisistä AFM-laitteista on nanometrin tarkkuus. Eri tyyppisiä menetelmiä käytetään ulokkeen siirtymän mittaamiseen. Yleisin menetelmä on käyttää lasersädettä, joka heijastuu ulokkeeseen siten, että heijastuneen säteen taipumista voidaan käyttää ulokeasennon mittana.
Koska AFM käyttää menetelmää pinnan tuntemiseen mekaanisella koettimella, se pystyy tuottamaan 3D-kuvan näytteestä tutkimalla kaikki pinnat. Sen avulla käyttäjät voivat myös manipuloida näytteen pinnalla olevia atomeja tai molekyylejä kärjen avulla.
Pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM)
SEM käyttää elektronisuihkua valon sijasta kuvantamiseen. Sillä on suuri kenttäsyvyys, jonka avulla käyttäjät voivat tarkkailla yksityiskohtaisempaa kuvaa näytepinnasta. AFM: llä on myös suurempi hallinnan suurennuksen määrä, kun sähkömagneettinen järjestelmä on käytössä.
SEM: ssä elektronisuihku tuotetaan elektronipistoolilla ja se kulkee pystysuoran polun läpi mikroskooppia pitkin, joka asetetaan tyhjiöön. Linsseillä varustetut sähkö- ja magneettikentät tarkentavat elektronisäteen näytteeseen. Kun elektronisuihku osuu näytepintaan, elektronit ja röntgensäteet säteilevät. Nämä päästöt havaitaan ja analysoidaan materiaalikuvan asettamiseksi ruudulle. SEM: n resoluutio on nanometrin mittakaavassa ja se riippuu säteen energiasta.
Koska SEM: ää käytetään tyhjiössä ja se käyttää elektronia myös kuvantamisprosessissa, näytteen valmistelussa tulisi noudattaa erityisiä menettelyjä.
SEM: llä on erittäin pitkä historia sen ensimmäisestä havainnosta, jonka Max Knoll teki vuonna 1935. Ensimmäinen kaupallinen SEM oli saatavilla vuonna 1965.
Ero AFM: n ja SEM: n välillä
1. SEM käyttää elektronisuihkua kuvantamiseen, jossa AFM käyttää menetelmää pinnan tuntemiseen mekaanisella koettimella.
2. AFM voi tarjota pinnan kolmiulotteista tietoa, vaikka SEM antaa vain kaksiulotteisen kuvan.
3. Näytteelle ei ole erityisiä käsittelyjä AFM: ssä, toisin kuin SEM: ssä, jossa monia esikäsittelyjä on noudatettava tyhjiöympäristön ja elektronisuihkun vuoksi.
4. SEM pystyy analysoimaan suuremman pinta-alan kuin AFM.
5. SEM voi suorittaa nopeamman skannauksen kuin AFM.
6. Vaikka SEM: ää voidaan käyttää vain kuvantamiseen, AFM: ää voidaan käyttää molekyylien manipulointiin kuvantamisen lisäksi.
7. Vuonna 1935 käyttöönotetun SEM: n historia on paljon pidempi kuin äskettäin (vuonna 1986) käyttöön otettu AFM.
