Это класс устройств, позволяющих получить очень детальное изображение поверхности изучаемого объекта или ее локальные характеристики. Построение трехмерного рельефа образца происходит за счет использования особого зонда. Прибор был создан Г. К. Биннингом и Г. Рорером в начале 80-х годов прошлого века, за это изобретение ученые получили Нобелевскую премию.

Принцип работы

Суть сканирования состоит в перемещении очень тонкой иглы (зонда/кантилевера) на крайне близком расстоянии от поверхности исследуемого объекта. За счет этого между зондом и поверхностью возникают силы взаимодействия (притяжение/отталкивание, ряд других физических явлений, например, электронное туннелирование).

Зонд подключен к чувствительному оборудованию, оснащенному каскадными усилителями сигналов, что позволяет зарегистрировать и зафиксировать информацию об этих взаимодействиях. Затем данные оцифровываются и обрабатываются специальным программным обеспечением, которое и создает трехмерное изображение. Для получения первичных данных могут разнообразные типы сенсоров, что позволяет изучать различные аспекты строение вещества в нанометровых масштабах.

Для успешной работы сканирующего зондового микроскопа требуется решение ряда технических сложностей:

  • Конец иглы должен иметь размер сопоставимый с размером изучаемых деталей.
  • Необходимо обеспечить стабильность (механическую, вибрационную, тепловую) на крайне высоком уровне – не более 0,1 ангстрема.
  • Детекторы должны обладать достаточной чувствительностью, чтобы уловить сверхслабые сигналы от зонда.

Разработчикам технологии для решения этих трудностей понадобилось приложить множество усилий. Но сейчас такие приборы выпускаются серийно и доступны даже для небольших лабораторий.

Преимущества и недостатки

К главным достоинствам СЗМ можно отнести:

  • Получение истинного трехмерного рельефа поверхности.
  • Крайне малые масштабы (возможно практически поатомное сканирование).
  • Нет необходимости в создании вакуума, что позволяет изучать биологические и органические материалы в нормальных для них условиях.

Основной недостаток таких устройств – небольшие размеры исследуемого поля (около 150х150 мкм). Также недопустим перепад высот более 25 мкм. Еще один существенный минус – длительное время сканирования, в некоторых случаях для получения изображения требуется несколько часов.

Существуют приборы с повышенной скоростью проведения исследований, но это достигается за счет уменьшения разрешающей способности, связанной с появлением большого количества помех. Кроме того, нужно помнить, что изображения, полученные с помощью СЗМ являются синтетическими, они создаются путем математической обработки полученных от зонда данных.

Купить сканирующий зондовый микроскоп в Санкт-Петербурге можно у официального дилера Biologic SAS - компании ИлпаТех.