AFM proti SEM
Potreba po raziskovanju manjšega sveta hitro narašča z nedavnim razvojem novih tehnologij, kot so nanotehnologija, mikrobiologija in elektronika. Ker je mikroskop orodje, ki zagotavlja povečane slike manjših predmetov, je opravljenih veliko raziskav o razvoju različnih tehnik mikroskopije za povečanje ločljivosti. Čeprav je prvi mikroskop optična rešitev, pri kateri so bile za povečavo slik uporabljene leče, sedanji mikroskopi z visoko ločljivostjo sledijo drugačnim pristopom. Vrstični elektronski mikroskop (SEM) in mikroskop na atomsko silo (AFM) temeljita na dveh takih različnih pristopih.
Mikroskop na atomsko silo (AFM)
AFM uporablja konico za skeniranje površine vzorca, konica pa se premika gor in dol glede na naravo površine. Ta koncept je podoben načinu, kako slepa oseba razume površino tako, da s prsti potegne po površini. Tehnologijo AFM sta predstavila Gerd Binnig in Christoph Gerber leta 1986, komercialno na voljo pa je od leta 1989.
Konica je narejena iz materialov, kot so diamant, silicij in ogljikove nanocevke, in pritrjena na konzolo. Manjša konica, večja je ločljivost slike. Večina sedanjih AFM ima nanometrsko ločljivost. Za merjenje premika konzole se uporabljajo različne vrste metod. Najpogostejša metoda je uporaba laserskega žarka, ki se odbija od konzole, tako da se odklon odbitega žarka lahko uporabi kot merilo položaja konzole.
Ker AFM uporablja metodo tipanja površine z uporabo mehanske sonde, je sposoben izdelati 3D sliko vzorca s tipanjem vseh površin. Uporabnikom omogoča tudi manipulacijo atomov ali molekul na površini vzorca s konico.
Vrtični elektronski mikroskop (SEM)
SEM za slikanje uporablja elektronski žarek namesto svetlobe. Ima veliko globinsko ostrino, ki uporabnikom omogoča opazovanje podrobnejše slike površine vzorca. AFM ima tudi večji nadzor nad količino povečave, saj je v uporabi elektromagnetni sistem.
Pri SEM se žarek elektronov proizvede z uporabo elektronske pištole in gre skozi navpično pot vzdolž mikroskopa, ki je postavljen v vakuum. Električna in magnetna polja z lečami usmerijo elektronski žarek na vzorec. Ko elektronski žarek zadene površino vzorca, se oddajajo elektroni in rentgenski žarki. Te emisije se zaznajo in analizirajo, da se materialna slika prikaže na zaslonu. Ločljivost SEM je v nanometrskem merilu in je odvisna od energije žarka.
Ker SEM deluje v vakuumu in uporablja tudi elektrone v procesu slikanja, je treba pri pripravi vzorcev upoštevati posebne postopke.
SEM ima zelo dolgo zgodovino od svojega prvega opazovanja, ki ga je opravil Max Knoll leta 1935. Prvi komercialni SEM je bil na voljo leta 1965.
Razlika med AFM in SEM
1. SEM uporablja elektronski žarek za slikanje, medtem ko AFM uporablja metodo tipanja površine z uporabo mehanskega tipanja.
2. AFM lahko zagotovi 3-dimenzionalne informacije o površini, čeprav SEM daje samo 2-dimenzionalno sliko.
3. V AFM ni posebne obdelave vzorca, za razliko od SEM, kjer je treba izvesti številne predhodne obdelave zaradi vakuumskega okolja in elektronskega žarka.
4. SEM lahko analizira večjo površino v primerjavi z AFM.
5. SEM lahko izvede hitrejše skeniranje kot AFM.
6. Čeprav se SEM lahko uporablja samo za slikanje, se lahko AFM poleg slikanja uporablja tudi za manipulacijo molekul.
7. SEM, ki je bil uveden leta 1935, ima veliko daljšo zgodovino v primerjavi z nedavno (leta 1986) uvedenim AFM.
