فحص مجهري بالمسبار الماسح

فحص مجهري بالمسبار الماسح
مسح المجهر التحقيقي يعد المجهر التحقيقي SPM أحد أنواع المجاهر الذي يشكل صور الاسطح باستخدام اداة ماديه تقوم بفحص العينة. ويتم الحصول على صوره سطحيه بتحريك المسبارميكانيكيا بمسحه نقطيه للعينه سطرا بسطروتسجيل تفاعل المسبار سطحيا كوظيفة للموقف. اكتشف المجهر التحقيقي SPM عندما اخترع مجهر المسح النفقي (المجهر الأنبوبي الماسح) في عام 1981.
ان العديد من المجاهر التحقيقيه يمكن ان تصور عدة تفاعلات في وقت واحد. يطلق على طريقة التفاعلات التي تحدث عند الحصول على صوره بالصيغة.
ان الحل يختلف من تقنية إلى أخرى ولكن بعض تقنيات المسابيرالتحقيقيه تحقق حلول عجيبه بدلا من الذرية انهم مدينون بشكل كبير إلى قدرة هذه المحركات لتنفيذ الاقتراحات الكهروضغطية بتفصيل ودقه على المستوى الذري أو أفضل على القيادة الالكترونية. ومن الممكن وعل ى نحو صحيح استخدام هذه المجموعة من التقنيات (التقنيات الكهروضغطيه. القاسم المشترك الآخرهو البيانات التي عادة يتم الحصول عليها على شكل شبكة ثنائية الأبعاد من نقاط البيانات، تظهر في لون كصورة كمبيوتر.
إنشاء أنواع من المجاهر التحقيقيه
• AFM, قوة المجهر الذرية
o محتويات قوة المجهر الذرية.
o محتويات ليس لها علاقه بقوة المجهر الذرية.
o فعالية اتصال قوة المجهر الذرية.
o تصنت قوة المجهر الذرية.
• BEEM, المجهر البلاستيكي ذو الانبعاثات الالكترونية
• CFM, مجاهر ذو قوه كيمائية.
• CC-AFM, المجهر الموصل للقوه الذرية
• ECSTM مجهرالمسح الكهروكيمائي
• EFM, قوة المجهر الكهربائية.
• FluidFM6 مجهر خلية القوة النووية.
• FFM, قوة تشكيل المجهر.
• FOSPM, الميزه الأصلية لمجهر المسح التحقيقي.
• KPFM, مجهر القوة التحقيقي كيلفن.
MFM, magnetic force microscopy
• MFMFM, مجهر القوة المغناطيسية.
• MRFM, مجهر قوة الرنين المغناطيسي.
• NSOM, المجهر القريب من مجال المسح الضوئي.أو SNOM,(مجهر المسح القريب من المجال الضوئي.
• PFM, الشكل المعدل لقوة المجهر.
• PSTM, وحدة الكم الضوئي للمجهر النفقي.
• ptms, المجهر الحراري الضوئي.
• SCM, مسح سعة المجهر.
• SECM, المسح المجهري الكهروكيمائي.
• SGM, مجهر بوابة المسح الضوئي.
• SHPM, مسح قاعة المجهر التحقيقي.
• SICM, مجهر مسح تصرف الايون الكيمائي.
• SPSMمجهر مسح تدورالاستقطاب النفقي.
• SSRM, مجهر مسح نشر الصلابة.
• SThM, مجهر المسح الحراري.
• STM, مجهر المسح النفقي.
• STP, جهد المسح النفقي.
• SVM, مجهر مسح فلطية التيار الكهربائي
• SXSTM, المجهر النفقي لمسح سنكروترون الاشعه السينيه
من أكثر هذه التقنيات استخداما وشيوعا لقياس الخشونة هي مجهر القوة الذرية ومجهر المسح النفقي.
كيف يكون راس المسبار
ان طبيعة مجهر مسح المسبار يعتمد داخليا على نوع مجهر مسح المسبار المستخدم للمسح ومع ذلك قد تشترك جمعيها في كل الخصائص أو على الاقل في بعضها في مجهر مسح المسبار.
ومن المهم جدا ان يكون راس المسبار حادا جدا. راس المسبار يحدد دقة المجهر وان ووضوح وحدة المسبار هي أفضل دقه. للحصول على دقه عند تصوير الذرة يجب ان يكون المسبار ينتهي بذره واحده.
ان عديد من ما يعتمد على مجهر مسح المسبار مثال مجهر قوة الذرة ومجهر القوة المغناطيسي كل مابداخلها وكامل المسبار يتكون من حمض يتكون من نيتريد السليكون لاجراء تحقيق المسابير تحتاج إلى مجهر المسح النفقي ومجهر مسح السعه من بين المجاهر الأخرى وعادة تتكون من البلاتين والايرديوم كسلك للعمليات المحيطة أو التنغستن للعمليلت الفائقه. وهناك مواد أخرى مثل الذهب الذي يستخدم احيانا اما لاسباب بسيطه وسهله أو إذا كان مجهر مسح المسبار يكون ل يجمع مع تجارب أخرى مثل ان تكون بالاتجاه المعاكس. يتم قطع تحقيقات البلاتين / الايريديوم (والأشياء الأخرى) عادة باستخدام قواطع للاسلاك حادة، والطريقة الأمثل هي قطع معظم الطريق من خلال السلك ومن ثم السحب لالتقاط آخر السلك، مما يزيد من احتمال إنهاء ذرة واحدة. وتحفر اسلاك التنغستن عادة الكتروكيمائيا وبعدها تحتاج طبقة الاكسيد لازالة الراس مرة واحده في الحالات الفائقه.
انه ليس شائعا في مجهر مسح المسبار التحقيقي سواء تم شراوءه أو محلي الصنع ان لايصور المطلوب بدقه. هذا يمكن أن يكون الطرف الذي هو حادة جدا أوالمسبار التحقيقي ان يكون من ذروة واحدة مما يدي إلى تضاعف الصورة أوان تكون الصورة كالشبح. . وبالنسبة لبعض مسابير التحقيق فان من الممكن تعديل قمة الراس ويتم هذا عادة اما بتحطيم الراس حتى الوصول إلى السطح أو من خلال تطبيق حقل كهربائي كبير. ويتحقق هذا الأخير من خلال تطبيق الجهد التحيز (النظام 10) بين الراس والعينة، وهذه المسافة هي عادة أنجسترومز 1-3، حيث يتم إنشاء حقل كبير جدا
مزايا المسح المجهري التحقيقي
• لاتقتصر دقة المجاهر بواسطة الحيود انما بحجم وحدة تخزين التفاعل التحقيقي مثال على ذلك وظيفة نقطة الانتشار التي يمكن ان تكون صغيره كابعض الأميال. إذا فان القدرة الفروق الموضعيه الصغيرة في ارتفاع الشي مثل 135ميل خطوه على 100 سيلكون فانه لا مثيل له. يمتد تفاعل مسبر التحقيقي فقط عبر الذرة الراسيه أو الذرات المشاركة في التفاعل.
• ويمكن ان يستخدم التفاعل لتعديل نموذج لانشاء هياكل صغيره بجهاز النانو لاثو غرافي.
• خلافا لأساليب المجهر الإلكتروني فالعينات لا تتطلب إلى فراغ جزئي ولكن يمكن ملاحظتها في الهواء عند درجة حرارة وضغط قياسي أو أثناء الغمر في حوض التفاعل السائل.
4 عيوب المسح المجهري التحقيقي
• انه يصعب في بعض الأحيان تحديد الجزء المفصول من راس الماسح. يتضح تاثيره على نتايج البيانات إذا كانت العينة تختلف كثيرا في ارتفاع المسافة بجانب 10 نانو ميتر أو اقل من ذلك.
• تقنيات المسح الضوئي عادة ما تكون أبطأ في الحصول على الصور، ونظرا لعمليات المسح. ونتيجة لذلك، تبذل جهود لتحسين كبير في معدل المسح الضوئي ومثل كل تقنيات المسح ترسيخ المعلومات الأساسية مع تسلسل الوقت يفتح الباب أمام الشكوك في القياس كما يقال من المسافات والزوايا الجانبية والتي تنشأ نتيجة لتاثيرات الوقت مثل انجراف العينة، وردة الفعل والاهتزاز الميكانيكي
• وعامة حجم الصورة الأقصى يكون صغيرا.
• وعادة يكون المجهر التحقيقي مفيدا لتجربة دفن الصلب أو السائل.
تحليل وتصوير البرمجيات
في جميع الحالات وعلى عكس المجاهر البصرية تقديم البرامج هو ضروري لإنتاج صور ويتم إنتاج مثل هذه البرامج كجزء لايتجزاء من قبل الشركات المصنعة وأيضا كاأداة متاحة كملحق لمجموعات العمل المتخصصة أو الشركات. الحزم الرئيسية المستخدمة هي
• المجانيه Gwyddion, WSxM التي استتها Nanotec
• التجارية FemtoScan على الإنترنت (التي وضعها مركز التكنولوجيات المتقدمة)، SPIP (التي وضعتها ImageMet)، MountainsMap SPM (التي وضعتها الأمواج الرقمية)
مراجع