AFM vs SEM
A kisebb világ felfedezésének szükségessége gyorsan növekszik az olyan új technológiák közelmúltbeli fejlődésével, mint a nanotechnológia, a mikrobiológia és az elektronika. Mivel a mikroszkóp az az eszköz, amely a kisebb tárgyak nagyított képét biztosítja, sok kutatás folyik a különböző mikroszkópos technikák kifejlesztésén a felbontás növelése érdekében. Bár az első mikroszkóp egy optikai megoldás, ahol lencséket használtak a képek nagyítására, a jelenlegi nagy felbontású mikroszkópok eltérő megközelítést követnek. A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) és az atomerő-mikroszkóp (AFM) két ilyen eltérő megközelítésen alapul.
Atomerő-mikroszkóp (AFM)
Az AFM hegyet használ a minta felületének pásztázására, és a hegy a felület jellegének megfelelően fel-le mozog. Ez a felfogás hasonló ahhoz a módhoz, ahogyan a vak ember úgy érti meg a felületet, hogy ujjait végighúzza a felületen. Az AFM technológiát Gerd Binnig és Christoph Gerber vezette be 1986-ban, és 1989 óta volt kereskedelmi forgalomban.
A hegy olyan anyagokból készül, mint a gyémánt, a szilícium és a szén nanocsövek, és konzolhoz vannak rögzítve. Minél kisebb a csúcs, annál nagyobb a képfelbontás. A jelenlegi AFM-ek többsége nanométeres felbontású. A konzol elmozdulásának mérésére különböző típusú módszereket alkalmaznak. A legelterjedtebb módszer egy lézersugarat használ, amely visszaverődik a konzolon, így a visszavert sugár elhajlása használható a konzol helyzetének mérésére.
Mivel az AFM a felület mechanikus szondával történő tapintásának módszerét használja, képes a mintáról 3D-s képet készíteni az összes felület szondázásával. Lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy a hegy segítségével manipulálják a minta felületén lévő atomokat vagy molekulákat.
Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM)
A SEM fény helyett elektronsugarat használ a képalkotáshoz. Nagy mélységélességgel rendelkezik, amely lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy részletesebb képet kapjanak a minta felületéről. Az AFM a nagyítás mértékét is jobban szabályozza, mivel elektromágneses rendszer van használatban.
A SEM-ben az elektronsugarat elektronágyú segítségével állítják elő, és függőleges pályán halad át a vákuumba helyezett mikroszkóp mentén. Elektromos és mágneses mezők lencsékkel fókuszálják az elektronsugarat a mintára. Amint az elektronsugár eléri a minta felületét, elektronok és röntgensugarak bocsátanak ki. Ezeket a kibocsátásokat észleli és elemzi annak érdekében, hogy az anyag képét a képernyőre helyezzék. A SEM felbontása nanométeres léptékben van, és a nyaláb energiájától függ.
Mivel a SEM vákuumban működik, és a képalkotás során elektronokat is használ, a minta-előkészítés során speciális eljárásokat kell követni.
A SEM-nek nagyon hosszú története van Max Knoll 1935-ös első megfigyelése óta. Az első kereskedelmi SEM 1965-ben volt elérhető.
Az AFM és a SEM közötti különbség
1. A SEM elektronsugarat használ a képalkotáshoz, ahol az AFM a felület tapintásának módszerét használja mechanikus tapintással.
2. Az AFM 3-dimenziós információt nyújt a felületről, bár a SEM csak 2-dimenziós képet ad.
3. Az AFM-ben nincs speciális kezelés a mintára, ellentétben a SEM-mel, ahol sok előkezelést kell követni a vákuumkörnyezet és az elektronsugár miatt.
4. A SEM az AFM-hez képest nagyobb felületet tud elemezni.
5. A SEM gyorsabb keresést tud végrehajtani, mint az AFM.
6. Bár a SEM csak képalkotásra használható, az AFM a képalkotás mellett a molekulák manipulálására is használható.
7. Az 1935-ben bevezetett SEM sokkal hosszabb múltra tekint vissza, mint a közelmúltban (1986-ban) bevezetett AFM.
