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扫描探针显微镜的使用测量介绍

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发表于 2021-11-16 15:29:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
扫描探针显微镜具有高精度成像、纳米操作等功能,是纳米科技、生命科学、材料科学、微电子等科学研究中的重要工具,随着科学技术的发展,人们对扫描探针显微镜的性能提出了更高的要求。



发展历程:
Bining,Rohrer,1981年在苏黎世IBM实验室发明了扫描隧道显微镜,并因此获得1986年诺贝尔物理奖。扫描隧道显微镜的出现,使得人们可以观察原子层的结构和活动过程。因为扫描隧道显微镜要求被测样品必须是导体或者半导体,所以应用有一定的局限性。

在1985年,AFM的发明,就把观察物体从导体、半导体延伸到绝缘体。之后,基于STM和AFM原理,人们从试样与探针之间存在着多种不同的关系,发明了一种力调制显微镜(FMM),位相检测显微镜(PDM)、静电显微镜(EFM)、电容扫描显微镜(SCM)、热扫描显微镜(SThM)、近场光隧道扫描显微镜(NSOM)、这两种显微镜都是以探针在被测样品表面的横向和纵向扫描为基础,以及根据探针针头与样品表面之间的相关检量变化的原理研制的设备,因而,上述各种系列的显微镜统称为扫描探针显微镜。

扫描探针显微镜系列产品的共同特点是,它通过一种近似的成像方法来测量不同物体的微观特征,它们的共同特点是突破了传统的光学、电子成像原理,使得人们能够在原子尺度上对各种物理量进行测量。

扫描仪显微镜被比喻为纳米的“眼”和“手”,它具有高精度(原予级)观察和纳米操纵制造功能。扫描仪已广泛应用于纳米技术、材料科学、化学、生物等领域。如对胶原蛋白脱水过点的观测、单分子化学反应的实时监测、纳米线内部结构的研究、高通量纳米材料和纳米器件的制备等,科学和技术的发展对科研扫描探针显微镜的性能提出了更高的要求,要求其具有更快的成像速度,成像的精确度和操作的稳定性得到提高。



尽管硬件技术(如探头制造技术、高精度传感器等)可以提高扫描探针显微镜的测量精度和速度,通过图像处理技术可以提高图像处理速度和成像精度,但通过控制技术可以提高扫描精度,扫描仪的扫描速度、成像精度等也是保证探针显微镜符合上述性能要求的关键。所以,对扫描探针显微控制技术的研究以适应扫描探针显微镜技术发展的需要越来越受到重视。

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