AFM vs SEM
Potřeba prozkoumat menší svět rychle rostla s nedávným vývojem nových technologií, jako jsou nanotechnologie, mikrobiologie a elektronika. Vzhledem k tomu, že mikroskop je nástroj, který poskytuje zvětšené obrazy menších objektů, je prováděno mnoho výzkumu vývoje různých technik mikroskopie ke zvýšení rozlišení. Ačkoli první mikroskop je optické řešení, kde se čočky používají ke zvětšení obrazu, současné mikroskopy s vysokým rozlišením se řídí různými přístupy. Skenovací elektronový mikroskop (SEM) a mikroskop atomové síly (AFM) jsou založeny na dvou z těchto různých přístupů.
Atomový silový mikroskop (AFM)
AFM používá špičku ke skenování povrchu vzorku a špička jde nahoru a dolů podle povahy povrchu. Tento koncept je podobný způsobu, jakým slepý člověk rozumí povrchu tím, že přejde prsty po celém povrchu. Technologie AFM byla představena Gerdem Binnigem a Christophem Gerberem v roce 1986 a byla komerčně dostupná od roku 1989.
Hrot je vyroben z materiálů jako jsou diamantové, křemíkové a uhlíkové nanotrubice a je připevněn k konzole. Menší hrot zvyšuje rozlišení obrazu. Většina současných AFM má rozlišení nanometrů. K měření posunutí konzoly se používají různé typy metod. Nejběžnější metodou je použití laserového paprsku, který se odráží na konzole, takže výchylku odraženého paprsku lze použít jako měřítko polohy konzoly.
Vzhledem k tomu, že AFM používá metodu snímání povrchu pomocí mechanické sondy, je schopna produkovat 3D obraz vzorku sondováním všech povrchů. To také umožňuje uživatelům manipulovat s atomy nebo molekulami na povrchu vzorku pomocí špičky.
Skenovací elektronový mikroskop (SEM)
SEM používá pro zobrazování místo světla elektronový paprsek. Má velkou hloubku ostrosti, která umožňuje uživatelům sledovat podrobnější obraz povrchu vzorku. AFM má také větší kontrolu nad rozsahem zvětšení, protože se používá elektromagnetický systém.
V SEM je paprsek elektronů produkován elektronovou zbraní a prochází vertikální cestou podél mikroskopu, který je umístěn ve vakuu. Elektrická a magnetická pole s čočkami zaostřují elektronový paprsek na vzorek. Jakmile elektronový paprsek zasáhne povrch vzorku, jsou emitovány elektrony a rentgenové paprsky. Tyto emise jsou detekovány a analyzovány, aby se obraz materiálu dostal na obrazovku. Rozlišení SEM je v měřítku nanometrů a závisí na energii paprsku.
Vzhledem k tomu, že SEM je provozován ve vakuu a při zobrazovacím procesu také používá elektrony, je třeba při přípravě vzorku dodržovat speciální postupy.
SEM má velmi dlouhou historii od svého prvního pozorování provedeného Maxem Knollem v roce 1935. První komerční SEM byl k dispozici v roce 1965.
Rozdíl mezi AFM a SEM
1. SEM používá pro zobrazování elektronový paprsek, kde AFM používá metodu snímání povrchu pomocí mechanického snímání.
2. AFM může poskytnout trojrozměrné informace o povrchu, ačkoli SEM poskytuje pouze dvourozměrný obraz.
3. Neexistuje žádné speciální ošetření vzorku v AFM, na rozdíl od SEM, kde je třeba následovat mnoho předběžných ošetření kvůli vakuovému prostředí a elektronovému paprsku.
4. SEM může analyzovat větší povrch než AFM.
5. SEM může provádět rychlejší skenování než AFM.
6. Ačkoli SEM lze použít pouze pro zobrazování, lze AFM kromě zobrazování použít také k manipulaci s molekulami.
7. SEM, který byl zaveden v roce 1935, má mnohem delší historii ve srovnání s nedávno (v roce 1986) zavedeným AFM.
