Der Unterschied zwischen einem Elektronenmikroskop, einem Rasterkraftmikroskop und einem Rastertunnelmikroskop
I. Eigenschaften des Rasterelektronenmikroskops Im Vergleich zum optischen Mikroskop und zum Transmissionselektronenmikroskop weist das Rasterelektronenmikroskop die folgenden Eigenschaften auf:
(i) die Fähigkeit, die Struktur der Probenoberfläche direkt zu beobachten. Die Größe der Probe kann bis zu 120 mm x 80 mm x 50 mm betragen.
(ii) Die Probenvorbereitung ist einfach, da keine dünnen Scheiben geschnitten werden müssen.
(iii) Die Probe kann in der Probenkammer um drei Grad verschoben und gedreht werden, so dass sie aus verschiedenen Winkeln beobachtet werden kann.
(iv) Die Schärfentiefe ist groß und das Bild hat einen reichen dreidimensionalen Eindruck. Die Schärfentiefe des SEM ist hundertmal größer als die eines optischen Mikroskops und zehnmal größer als die eines Transmissionselektronenmikroskops.
(E) Der Bildvergrößerungsbereich ist groß und die Auflösung ist auch relativ hoch. Es kann ein Dutzend- bis Hunderttausendfaches vergrößern und umfasst im Wesentlichen den Vergrößerungsbereich von der Lupe über das optische Mikroskop bis hin zum Transmissionselektronenmikroskop. Die Auflösung liegt zwischen dem optischen Mikroskop und dem Transmissionselektronenmikroskop und beträgt bis zu 3 nm.
(vi) Die Beschädigung und Verunreinigung der Probe durch den Elektronenstrahl ist gering.
(vii) Während der Beobachtung der Morphologie können auch andere von der Probe ausgesendete Signale zur Analyse der Mikrobereichszusammensetzung verwendet werden.
II-Rasterkraftmikroskop
Rasterkraftmikroskop (AFM), ein analytisches Instrument, mit dem die Oberflächenstruktur von festen Materialien, einschließlich Isolatoren, untersucht werden kann. Es untersucht die Oberflächenstruktur und -eigenschaften von Substanzen, indem es die extrem schwachen interatomaren Wechselwirkungskräfte zwischen der Oberfläche der zu untersuchenden Probe und einem winzigen kraftempfindlichen Element erkennt. Ein Paar Mikroausleger, die extrem empfindlich auf schwache Kräfte reagieren, wird an einem Ende befestigt, und eine winzige Nadelspitze am anderen Ende wird in die Nähe der Probe gebracht, die dann mit ihr interagiert, und die Kraft bewirkt, dass sich die Mikroausleger verformen oder ihren Bewegungszustand ändern. Beim Scannen der Probe werden diese Änderungen von Sensoren erkannt, und es können Informationen über die Verteilung der Kraft gewonnen werden, wodurch Informationen über die Oberflächenmorphologie und -struktur sowie die Oberflächenrauheit mit Nanometerauflösung gewonnen werden.
AFM hat viele Vorteile gegenüber der Rasterelektronenmikroskopie. Im Gegensatz zu Elektronenmikroskopen, die nur zweidimensionale Bilder liefern können, liefert AFM echte dreidimensionale Oberflächenkarten. Außerdem erfordert AFM keine spezielle Behandlung der Probe, wie etwa eine Kupfer- oder Kohlenstoffbeschichtung, die zu irreversiblen Schäden an der Probe führen kann. Drittens: Während Elektronenmikroskope unter Hochvakuumbedingungen arbeiten müssen, funktionieren AFMs gut bei atmosphärischem Druck und sogar in flüssigen Umgebungen. Damit können biologische Makromoleküle und sogar lebende biologische Gewebe untersucht werden. AFM hat aufgrund seiner Fähigkeit, nichtleitende Proben zu beobachten, eine breitere Anwendbarkeit als Rastertunnelmikroskope (STM). Rasterkraftmikroskope, die derzeit in der wissenschaftlichen Forschung und Industrie weit verbreitet sind, basieren auf der Rasterkraftmikroskopie.
Rastertunnelmikroskop
① hochauflösendes Rastertunnelmikroskop mit räumlicher Auflösung auf atomarer Ebene, seine horizontale räumliche Auflösung beträgt l, die vertikale Auflösung 0.1, ② das Rastertunnelmikroskop kann im Bereich der Rasterkraftmikroskopie verwendet werden.
2. Mit einem Rastertunnelmikroskop lässt sich die Oberflächenstruktur einer Probe direkt untersuchen und ein dreidimensionales Strukturbild zeichnen.
③ Mit einem Rastertunnelmikroskop kann die Struktur von Substanzen im Vakuum, bei atmosphärischem Druck, in der Luft und sogar in Lösungen untersucht werden. Da kein hochenergetischer Elektronenstrahl vorhanden ist, kommt es zu keiner Beschädigung der Oberfläche (z. B. durch Strahlung, thermische Beschädigung usw.). Daher ist es möglich, die Struktur von Biomolekülen und die Oberfläche lebender Zellmembranen in einem physiologischen Zustand zu untersuchen, und die Proben werden nicht beschädigt und bleiben intakt.
④ Das Rastertunnelmikroskop verfügt über eine hohe Scangeschwindigkeit, kurze Datenerfassungszeit und schnelle Bildgebung, wodurch kinetische Studien von Lebensprozessen möglich sind.
⑤ Es benötigt keine Linse und ist klein, weshalb manche Leute es als „Taschenmikroskop“ bezeichnen.
