មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន

គោលការណ៍រូបវន្តជាមូលដ្ឋាននៃការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ស្កែន៖

លក្ខណៈទូទៅនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនទាំងអស់ (និងកំណត់ឈ្មោះរបស់វា) គឺវត្តមាននៃការស៊ើបអង្កេតមីក្រូទស្សន៍ ដែលត្រូវបាននាំមកក្នុងទំនាក់ទំនង (មិនតែងតែមានទំនាក់ទំនងមេកានិកទេ) ជាមួយនឹងផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា ហើយកំឡុងពេលស្កេន ផ្លាស់ទីលើផ្ទៃជាក់លាក់នៃ ផ្ទៃនៃទំហំដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

ទំនាក់ទំនងនៃការស៊ើបអង្កេត និងគំរូបង្ហាញពីអន្តរកម្មរបស់ពួកគេ។ អន្តរកម្មការងារណាមួយត្រូវបានជ្រើសរើស។ ធម្មជាតិនៃអន្តរកម្មដែលបានជ្រើសរើសនេះកំណត់ថាតើឧបករណ៍នេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រភេទមួយ ឬប្រភេទផ្សេងទៀតនៅក្នុងគ្រួសារនៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត។ ព័ត៌មានផ្ទៃត្រូវបានទាញយកដោយការចាប់យក (ដោយប្រើប្រព័ន្ធផ្តល់មតិ) ឬដោយការរកឃើញអន្តរកម្មរវាងការស៊ើបអង្កេត និងគំរូ។

នៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី អន្តរកម្មនេះបង្ហាញដោយខ្លួនវាផ្ទាល់នៅក្នុងលំហូរនៃចរន្តផ្ទាល់នៅក្នុងទំនាក់ទំនងផ្លូវរូងក្រោមដី។ មីក្រូទស្សន៍នៃកម្លាំងអាតូមិកគឺផ្អែកលើអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេត និងសំណាកគំរូជាមួយនឹងកម្លាំងទាក់ទាញ ឬការច្រានចោល។ យើងអាចនិយាយអំពីប្រភេទមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតដូចជាមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងម៉ាញេទិក (ការស៊ើបអង្កេត និងសំណាកមានអន្តរកម្មជាមួយកម្លាំងម៉ាញេទិក) មីក្រូទស្សន៍នៅជិតវាល (លក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិករបស់គំរូត្រូវបានរកឃើញតាមរយៈ diaphragm ខ្នាតតូចដែលមានទីតាំងនៅតំបន់ជិតនៃ ប្រភព photon), មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងប៉ូល (គំរូមានអន្តរកម្មជាមួយនឹងការស៊ើបអង្កេតដែលមានបន្ទុក) ។ល។

ផ្លូវរូងក្រោមដី មីក្រូទស្សន៍ស្ទង់កម្លាំងអាតូមិក នៅជិតមីក្រូទស្សន៍អុបទិកវាល។ លទ្ធភាពព័ត៌មាន និងការដោះស្រាយលំហ។

ផ្លូវរូងក្រោមដី៖គោលការណ៍នៃការប្រតិបត្ដិការនៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីគឺផ្អែកលើការឆ្លងកាត់នៃអេឡិចត្រុងតាមរយៈរបាំងសក្តានុពលមួយដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការបំបែកនៅក្នុងសៀគ្វីអគ្គិសនី - គម្លាតតូចមួយរវាង micropoint ស៊ើបអង្កេតនិងផ្ទៃនៃគំរូ។ ប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍គឺផ្អែកលើបាតុភូតដ៏ល្បីនៃផ្លូវរូងក្រោមដីអេឡិចត្រូនិច (ឥទ្ធិពលផ្លូវរូងក្រោមដី)។ តង់ស្យុងអគ្គិសនីត្រូវបានអនុវត្តរវាងចុងដែក និងផ្ទៃនៃ conductor ដែលកំពុងសិក្សា (តម្លៃវ៉ុលធម្មតា: ពីឯកតា mV ដល់ V) ហើយព័ត៌មានជំនួយត្រូវបាននាំមកជិតផ្ទៃនៃគំរូរហូតដល់មានចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីលេចឡើង។ រូបភាពដែលមានស្ថេរភាពនៃផ្ទៃជាច្រើនអាចទទួលបានជាមួយនឹងចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដី 10-9 A, i.e. ក្នុង 1 nA ។ ក្នុងករណីនេះ ព័ត៌មានជំនួយគឺនៅជិតនឹងផ្ទៃនៅចម្ងាយប្រភាគនៃ nanometer មួយ។ ដើម្បីទទួលបានរូបភាពនៃផ្ទៃ ចុងដែកត្រូវបានផ្លាស់ទីពីលើផ្ទៃនៃគំរូ ដោយរក្សាបាននូវតម្លៃថេរនៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដី។ ក្នុងករណីនេះគន្លងនៃព័ត៌មានជំនួយគឺស្របគ្នាជាមួយនឹងទម្រង់ផ្ទៃខាងលើ ចុងទៅជុំវិញភ្នំ និងតាមដានការធ្លាក់ទឹកចិត្ត។ ផ្នែកសំខាន់មួយនៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែនគឺជាឧបាយកលមេកានិក ដែលធានានូវចលនានៃការស៊ើបអង្កេតលើផ្ទៃជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវរាប់ពាន់នៃណាណូម៉ែត្រ។ ជាប្រពៃណី ឧបាយកលមេកានិកត្រូវបានធ្វើឡើងពីសម្ភារៈ piezoceramic ។

ថាមពលអាតូមិក៖នៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូម អន្តរកម្មគឺជាអន្តរកម្មនៃកម្លាំងរវាងការស៊ើបអង្កេត និងគំរូ។ ដំណោះស្រាយអាតូមិចលើផ្ទៃដែលមានចរន្ត និងគ្មានចរន្ត។ នៅក្នុងករណីនៃការសិក្សាលើផ្ទៃដែលមិនមានការចោទប្រកាន់នៅក្នុងបរិយាកាសធម្មជាតិ (នៅក្នុងខ្យល់) ការរួមចំណែកសំខាន់ចំពោះអន្តរកម្មនៃកម្លាំងរវាងការស៊ើបអង្កេត និងសំណាកត្រូវបានធ្វើឡើងដោយ៖ កម្លាំងច្រាសដែលបណ្តាលមកពីទំនាក់ទំនងមេកានិកនៃអាតូមខ្លាំងនៃការស៊ើបអង្កេត និង គំរូ, កងកម្លាំង van der Waals ក៏ដូចជាកម្លាំង capillary ដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងវត្តមាននៃខ្សែភាពយន្ត adsorbate (ទឹក) នៅលើផ្ទៃគំរូ។

ការបែងចែក AFM យោងទៅតាមវិធីសាស្រ្តនៃការវាស់វែង និងជួសជុលអន្តរកម្មកម្លាំងរវាងការស៊ើបអង្កេត និងសំណាក ធ្វើឱ្យវាអាចបែងចែកករណីសំខាន់ពីរ៖ មីក្រូទស្សន៍នៃកម្លាំងអាតូមិក និងទំនាក់ទំនងមិនបន្ត AFM ។

មីក្រូទស្សន៍អុបទិកនៅជិតវាល៖រូបភាពអុបទិកជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញបណ្តោយ 50 nm ។ ផ្តល់នូវគុណភាពបង្ហាញប្រសើរជាងមីក្រូទស្សន៍អុបទិកធម្មតា។ ការបង្កើនគុណភាពបង្ហាញរបស់ BOM ត្រូវបានសម្រេចដោយការរកឃើញការខ្ចាត់ខ្ចាយនៃពន្លឺពីវត្ថុដែលកំពុងសិក្សានៅចម្ងាយតូចជាងរលកពន្លឺ។ ប្រសិនបើការស៊ើបអង្កេត (ឧបករណ៍ចាប់) នៃមីក្រូទស្សន៍វាលជិតត្រូវបានបំពាក់ដោយឧបករណ៍ស្កែនលំហ នោះឧបករណ៍បែបនេះត្រូវបានគេហៅថា មីក្រូទស្សន៍ស្កែនវាលនៅជិត។ មីក្រូទស្សន៍បែបនេះធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានរូបភាព raster នៃផ្ទៃ និងវត្ថុជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខាងក្រោមដែនកំណត់នៃការសាយភាយ។

ប្រសិនបើយើងយកជាការស៊ើបអង្កេត ដ្យាក្រាមខ្នាតតូចដែលមានរន្ធនៃ nanometers ជាច្រើន - aperture បន្ទាប់មក យោងទៅតាមច្បាប់នៃរលកអុបទិក ពន្លឺដែលអាចមើលឃើញ (ជាមួយនឹងរលកប្រវែងជាច្រើនរយ nanometers) ជ្រាបចូលទៅក្នុងរន្ធតូចមួយ ប៉ុន្តែមិនមែនទេ។ ឆ្ងាយ ប៉ុន្តែនៅចម្ងាយអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងរន្ធទំហំ។ ប្រសិនបើគំរូមួយត្រូវបានដាក់ក្នុងចម្ងាយនេះ នោះនៅក្នុងអ្វីដែលគេហៅថា "នៅជិតវាល" ពន្លឺដែលខ្ចាត់ខ្ចាយពីវានឹងត្រូវបានកត់ត្រាទុក។ តាមរយៈការផ្លាស់ទីដ្យាក្រាមឱ្យជិតទៅនឹងគំរូ ដូចជានៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី យើងទទួលបានរូបភាពរ៉ាស្ទឺរនៃផ្ទៃ។ ក្រោយមក មីក្រូទស្សន៍នៅជិតវាលត្រូវបានបង្កើតឡើង ដែលមិនប្រើជំរៅ - apertureless SNOM ។

ភាពប្លែកនៃមីក្រូទស្សន៍អុបទិកនៅជិតវាល បើធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រស្កែនផ្សេងទៀត គឺស្ថិតនៅត្រង់ថារូបភាពត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយផ្ទាល់ក្នុងជួរអុបទិក រួមទាំងពន្លឺដែលអាចមើលឃើញ ប៉ុន្តែគុណភាពបង្ហាញគឺខ្ពស់ជាងគុណភាពបង្ហាញនៃប្រព័ន្ធអុបទិកប្រពៃណីច្រើនដង។

(សរសៃអុបទិកដែលមាន diaphragm ខ្នាតតូចត្រូវបានប្រើជាការស៊ើបអង្កេត។ នៅពេលស្កែនសំណាក អ្នករៀបចំផ្លាស់ទី diaphragm នៅជិតផ្ទៃ។ វិទ្យុសកម្មនៃប្រភពឡាស៊ែរដែលឆ្លងកាត់ diaphragm បំភ្លឺផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា។ បែកខ្ចាត់ខ្ចាយ ឬឡើងវិញ។ ពន្លឺដែលបញ្ចេញត្រូវបានកត់ត្រានៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍នៃការរចនានេះ។ ជាលទ្ធផលនៃការពិតដែលថាការខ្ចាត់ខ្ចាយពន្លឺកើតឡើងនៅក្នុងតំបន់ជិត (នៅចម្ងាយពី diaphragm បញ្ចេញពន្លឺតិចជាងរលកពន្លឺ) វាអាចទៅរួចដើម្បីយកឈ្នះលើដែនកំណត់ជាមូលដ្ឋាននៃ មីក្រូទស្សន៍អុបទិកសាមញ្ញទាក់ទងនឹងគុណភាពបង្ហាញ៖ ពត៌មានលំអិតលើផ្ទៃរាប់សិបណាណូម៉ែត្រដែលមានទំហំគួរឱ្យកត់សម្គាល់។ )

ធាតុជាមូលដ្ឋាននៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែន។

Cantilever, ការស៊ើបអង្កេត (មួយសម្រាប់មីក្រូទស្សន៍នីមួយៗ), ឧបាយកលមេកានិច, ឡាស៊ែរ, photodiode, ប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់។ នៅក្នុងពាក្យសាមញ្ញ: ការស៊ើបអង្កេត, ប្រព័ន្ធចលនា, ប្រព័ន្ធថត។

ការអនុវត្តក្នុងការសិក្សាវត្ថុណាណូ និងការវាស់វែងលីនេអ៊ែរនៅក្នុង nanorange ។

ការបង្ហាញដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតនៃលទ្ធភាពនៃទិសដៅពិសោធន៍នេះក្នុងការសិក្សាលើផ្ទៃរឹងអាចជា: លទ្ធផលនៃការមើលឃើញដោយផ្ទាល់នៃការកសាងផ្ទៃឡើងវិញ ការរៀបចំអាតូមនីមួយៗដើម្បីកត់ត្រាព័ត៌មានជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេកំណត់ត្រា ការសិក្សាអំពីឥទ្ធិពលក្នុងតំបន់នៃផ្ទៃ។ ពិការភាពលើរចនាសម្ព័ន្ធក្រុមនៃគំរូ។ល។

លទ្ធភាពថ្មីនៃទិសដៅនេះ នៅក្នុងការប្រៀបធៀបជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តប្រពៃណីនៃការស៊ើបអង្កេតលើផ្ទៃ ធ្វើឱ្យមានការសន្យាជាពិសេសចំពោះការប្រើប្រាស់មីក្រូទស្សន៍អង្កេត (ជាពិសេស មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) សម្រាប់ការសិក្សាសម្ភារៈជីវសាស្ត្រ និងសរីរាង្គ។ ជាពិសេស ទាក់ទងនឹងការស្រាវជ្រាវអាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីក យើងអាចលើកឡើងពីលទ្ធផលដូចជាការមើលឃើញនៃម៉ូលេគុល DNA នីមួយៗ និងការសិក្សាអំពីស្ថានភាពទម្រង់របស់វានៅក្នុងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយរាវ ការវាស់វែងដោយផ្ទាល់នៃកម្លាំងអន្តរកម្មនៃ nucleotides បំពេញបន្ថែម និង ការមើលឃើញក្នុងពេលជាក់ស្តែងនៃដំណើរការនៃអន្តរកម្មរវាង DNA និងប្រូតេអ៊ីន។

សាកលវិទ្យាល័យគរុកោសល្យរដ្ឋ Karelian

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន

ផលិតដោយ៖ Barbara O.

៥៥៤ ក្រាម។ (2007)

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន (SPM) រចនាសម្ព័ន្ធ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការរបស់វា។

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន (SPM)- វិធីសាស្រ្តទំនើបដ៏មានអានុភាពមួយសម្រាប់សិក្សាពីរូបវិទ្យា និងលក្ខណៈមូលដ្ឋាននៃផ្ទៃនៃរាងកាយរឹងជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់

ទោះបីជាមានភាពខុសគ្នានៃប្រភេទ និងកម្មវិធីនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនទំនើបក៏ដោយ ប្រតិបត្តិការរបស់ពួកគេគឺផ្អែកលើគោលការណ៍ស្រដៀងគ្នា ហើយការរចនារបស់ពួកគេមានភាពខុសគ្នាតិចតួចពីគ្នាទៅវិញទៅមក។ នៅលើរូបភព។ 1 បង្ហាញពីគ្រោងការណ៍ទូទៅនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន (SPM)។

រូបភាពទី 1 គ្រោងការណ៍ទូទៅនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន (SPM) ។

គោលការណ៍នៃការងាររបស់វាគឺដូចខាងក្រោម។ ដោយប្រើប្រព័ន្ធកំណត់ទីតាំងរដុប ឧបករណ៍វាស់ស្ទង់ត្រូវបាននាំយកទៅផ្ទៃនៃគំរូសាកល្បង។ នៅពេលដែលសំណាក និងការស៊ើបអង្កេតចូលទៅជិតនៅចម្ងាយតិចជាងរាប់រយ nm ការស៊ើបអង្កេតចាប់ផ្តើមធ្វើអន្តរកម្មជាមួយរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃនៃផ្ទៃដែលបានវិភាគ។ ចលនានៃការស៊ើបអង្កេតតាមបណ្តោយផ្ទៃនៃគំរូត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើឧបករណ៍ស្កែនដែលផ្តល់នូវការស្កេនផ្ទៃជាមួយនឹងម្ជុលស៊ើបអង្កេត។ ជាធម្មតាវាគឺជាបំពង់ piezoceramic ដែលមានអេឡិចត្រូតបីគូដែលបំបែកគ្នាត្រូវបានអនុវត្តទៅលើផ្ទៃរបស់វា។ នៅក្រោមសកម្មភាពនៃភាពតានតឹង Ux និង Uy បានអនុវត្តទៅ piezotube វាពត់ដោយហេតុនេះធានាចលនានៃការស៊ើបអង្កេតទាក់ទងទៅនឹងគំរូតាមបណ្តោយអ័ក្ស X និង Y; នៅក្រោមសកម្មភាពនៃភាពតានតឹង Uz វាត្រូវបានបង្ហាប់ឬលាតសន្ធឹងដែលធ្វើឱ្យវា អាចផ្លាស់ប្តូរចម្ងាយគំរូម្ជុល។

ឥទ្ធិពល piezoelectric នៅក្នុងគ្រីស្តាល់ត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ 1880 ដោយបងប្អូនប្រុស P. និង J. Curie ដែលបានសង្កេតឃើញរូបរាងនៅលើផ្ទៃចានដែលកាត់ជាមួយនឹងការតំរង់ទិសជាក់លាក់មួយពីគ្រីស្តាល់រ៉ែថ្មខៀវ បន្ទុកអេឡិចត្រូស្ទិកក្រោមសកម្មភាពនៃភាពតានតឹងមេកានិច។ ការចោទប្រកាន់ទាំងនេះគឺសមាមាត្រទៅនឹងភាពតានតឹងមេកានិច ការផ្លាស់ប្តូរសញ្ញាជាមួយវា និងបាត់នៅពេលដែលវាត្រូវបានយកចេញ។

ការបង្កើតបន្ទុកអគ្គីសនីនៅលើផ្ទៃនៃ dielectric និងការកើតឡើងនៃបន្ទាត់រាងប៉ូលអគ្គិសនីនៅខាងក្នុងវាជាលទ្ធផលនៃភាពតានតឹងមេកានិចត្រូវបានគេហៅថាឥទ្ធិពល piezoelectric ផ្ទាល់។

រួមជាមួយនឹងការដោយផ្ទាល់មានប្រសិទ្ធិភាព piezoelectric បញ្ច្រាសដែលមាននៅក្នុងការពិតដែលថានៅក្នុងចានកាត់ពីគ្រីស្តាល់ piezoelectric ការខូចទ្រង់ទ្រាយមេកានិចកើតឡើងនៅក្រោមសកម្មភាពនៃវាលអគ្គិសនីដែលបានអនុវត្តទៅវា; លើសពីនេះទៅទៀតទំហំនៃការខូចទ្រង់ទ្រាយមេកានិចគឺសមាមាត្រទៅនឹងកម្លាំងវាលអគ្គិសនី។ ឥទ្ធិពល piezoelectric ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញតែនៅក្នុង dielectrics រឹងប៉ុណ្ណោះ ដែលភាគច្រើនជាគ្រីស្តាល់។ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធដែលមានចំណុចកណ្តាលនៃស៊ីមេទ្រី ការខូចទ្រង់ទ្រាយឯកសណ្ឋានអាចរំខានដល់លំនឹងខាងក្នុងនៃបន្ទះគ្រីស្តាល់ ហើយដូច្នេះមានតែគ្រីស្តាល់ 20 ថ្នាក់ប៉ុណ្ណោះដែលខ្វះកណ្តាលស៊ីមេទ្រីគឺ piezoelectric ។ អវត្ដមាននៃចំណុចកណ្តាលនៃស៊ីមេទ្រីគឺជាលក្ខខណ្ឌចាំបាច់ប៉ុន្តែមិនគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់អត្ថិភាពនៃឥទ្ធិពល piezoelectric ដូច្នេះហើយមិនមែនគ្រីស្តាល់ accentric ទាំងអស់មានវានោះទេ។

ឥទ្ធិពល piezoelectric មិន​អាច​ត្រូវ​បាន​គេ​សង្កេត​ឃើញ​នៅ​ក្នុង amorphous រឹង និង cryptocrystalline dielectrics ។ (Piezoelectrics - គ្រីស្តាល់តែមួយ: Quartz ។លក្ខណៈសម្បត្តិ piezoelectric នៃរ៉ែថ្មខៀវត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិស្វកម្មដើម្បីរក្សាលំនឹង និងត្រងប្រេកង់វិទ្យុ បង្កើតរំញ័រ ultrasonic និងវាស់បរិមាណមេកានិច។ Tourmaline ។អត្ថប្រយោជន៍ចម្បងនៃ tourmaline គឺតម្លៃកាន់តែច្រើននៃមេគុណផ្នែកបើប្រៀបធៀបទៅនឹងរ៉ែថ្មខៀវ។ ដោយសារតែនេះ និងដោយសារតែកម្លាំងមេកានិចកាន់តែច្រើននៃ tourmaline វាគឺអាចធ្វើទៅបានដើម្បីផលិត resonators សម្រាប់ប្រេកង់ខ្ពស់ជាងនេះ។

បច្ចុប្បន្ននេះ Tourmaline ស្ទើរតែមិនដែលប្រើសម្រាប់ផលិតឧបករណ៍បំពងសំឡេង piezoelectric ហើយការប្រើប្រាស់មានកំណត់សម្រាប់វាស់សម្ពាធសន្ទនីយស្តាទិច។

អំបិល Rochelle ។ធាតុ piezoelectric អំបិល Rochelle ត្រូវ​បាន​គេ​ប្រើ​យ៉ាង​ទូលំទូលាយ​នៅ​ក្នុង​ឧបករណ៍​ដែល​ដំណើរការ​ក្នុង​ជួរ​សីតុណ្ហ​ភាព​តូច​ចង្អៀត ជា​ពិសេស​នៅ​ក្នុង​រថយន្ត​ភីកអាប់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនាពេលបច្ចុប្បន្នពួកគេត្រូវបានជំនួសស្ទើរតែទាំងស្រុងដោយធាតុ piezoelectric សេរ៉ាមិច។

ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទីតាំងស៊ើបអង្កេតបន្តតាមដានទីតាំងនៃការស៊ើបអង្កេតទាក់ទងទៅនឹងគំរូ ហើយតាមរយៈប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់ បញ្ជូនទិន្នន័យអំពីវាទៅប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រដែលគ្រប់គ្រងចលនារបស់ម៉ាស៊ីនស្កេន។ ដើម្បីចុះឈ្មោះកម្លាំងអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយនឹងផ្ទៃខាងលើ វិធីសាស្ត្រមួយត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាធម្មតាដោយផ្អែកលើការកត់ត្រាគម្លាតនៃធ្នឹមឡាស៊ែរ semiconductor ដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីចុងនៃការស៊ើបអង្កេត។ នៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍នៃប្រភេទនេះ ធ្នឹមដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីពន្លឺធ្លាក់ចូលទៅក្នុងកណ្តាលនៃ photodiode ពីរឬបួនផ្នែកដែលតភ្ជាប់នៅក្នុងសៀគ្វីឌីផេរ៉ង់ស្យែលមួយ។ ប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័របម្រើបន្ថែមលើការគ្រប់គ្រងម៉ាស៊ីនស្កេន ផងដែរសម្រាប់ដំណើរការទិន្នន័យពីការស៊ើបអង្កេត វិភាគ និងបង្ហាញលទ្ធផលនៃការពិនិត្យផ្ទៃ។

ដូចដែលអ្នកអាចឃើញរចនាសម្ព័ន្ធនៃមីក្រូទស្សន៍គឺសាមញ្ញណាស់។ ចំណាប់អារម្មណ៍ចម្បងគឺអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយនឹងផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា។ វាគឺជាប្រភេទនៃអន្តរកម្មដែលប្រើដោយមីក្រូទស្សន៍ស្កែនជាក់លាក់ដែលកំណត់សមត្ថភាព និងវិសាលភាពរបស់វា។ (ស្លាយ) ដូចឈ្មោះបង្កប់ន័យ ធាតុសំខាន់មួយនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនគឺ ប្រដាប់ស្ទង់។ លក្ខណៈទូទៅនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនទាំងអស់គឺជាវិធីសាស្ត្រនៃការទទួលបានព័ត៌មានអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា។ ការស៊ើបអង្កេតមីក្រូទស្សន៍ចូលទៅជិតផ្ទៃខាងលើ រហូតដល់តុល្យភាពនៃអន្តរកម្មនៃធម្មជាតិជាក់លាក់មួយត្រូវបានបង្កើតឡើងរវាងការស៊ើបអង្កេត និងគំរូ បន្ទាប់ពីការស្កេនត្រូវបានអនុវត្ត។

ស្កែនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី (STM) រចនាសម្ព័ន្ធ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការរបស់វា។

គំរូ SPM ដំបូងបង្អស់គឺ មីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែន (STM) ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ ១៩៨១។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៃមន្ទីរពិសោធន៍ស្រាវជ្រាវ IBM នៅ Zurich, Gerhard Binnig និង Heinrich Röhrer។ ដោយមានជំនួយរបស់វា រូបភាពពិតនៃផ្ទៃដែលមានដំណោះស្រាយអាតូមិចត្រូវបានទទួលជាលើកដំបូង ជាពិសេសការស្ថាបនាឡើងវិញទំហំ 7x7 លើផ្ទៃស៊ីលីកុន (រូបភាពទី 2)។

រូបភាពទី 3 STM រូបភាពនៃផ្ទៃនៃស៊ីលីកូនគ្រីស្តាល់តែមួយ។ ការស្ថាបនាឡើងវិញ 7 x 7

វិធីសាស្រ្ត SPM ដែលត្រូវបានគេស្គាល់នាពេលបច្ចុប្បន្នទាំងអស់អាចបែងចែកតាមលក្ខខណ្ឌជាបីក្រុមធំៗ៖

- ស្កេនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី; STM ប្រើម្ជុលស្រួចជាឧបករណ៍ស៊ើបអង្កេត

ប្រសិនបើវ៉ុលលំអៀងត្រូវបានអនុវត្តរវាងព័ត៌មានជំនួយនិងសំណាកគំរូនោះនៅពេលដែលចុងម្ជុលចូលទៅជិតគំរូនៅចម្ងាយប្រហែល 1 nm ចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីកើតឡើងរវាងពួកវាដែលទំហំនៃចម្ងាយអាស្រ័យលើចម្ងាយ "ម្ជុលគំរូ " ហើយទិសដៅអាស្រ័យលើប៉ូលនៃវ៉ុល (រូបភាពទី 4) ។ នៅពេលដែលចុងម្ជុលផ្លាស់ទីឆ្ងាយពីផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា ចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីមានការថយចុះ ហើយនៅពេលដែលវាខិតជិត វាកើនឡើង។ ដូច្នេះ ដោយប្រើទិន្នន័យនៅលើផ្លូវរូងក្រោមដីនៅសំណុំជាក់លាក់នៃចំណុចផ្ទៃ វាអាចបង្កើតរូបភាពនៃសណ្ឋានដី។

Fig.4 គ្រោងការណ៍នៃការកើតឡើងនៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដី។

- មីក្រូទស្សន៍នៃកម្លាំងអាតូមិក; វាចុះបញ្ជីការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងកម្លាំងនៃការទាក់ទាញនៃម្ជុលទៅផ្ទៃពីចំណុចមួយទៅចំណុចមួយ។ ម្ជុលមានទីតាំងនៅចុងបញ្ចប់នៃធ្នឹម cantilever (cantilever) ដែលមានភាពរឹងមាំដែលគេស្គាល់ហើយមានសមត្ថភាពពត់កោងក្រោមសកម្មភាពរបស់កម្លាំង van der Waals តូចៗដែលកើតឡើងរវាងផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សានិងចុងនៃចុង។ ការខូចទ្រង់ទ្រាយនៃ cantilever ត្រូវបានកត់ត្រាដោយការផ្លាតនៃឧប្បត្តិហេតុនៃកាំរស្មីឡាស៊ែរនៅលើផ្ទៃក្រោយរបស់វាឬដោយឥទ្ធិពល piezoresistive ដែលកើតឡើងនៅក្នុង cantilever ខ្លួនវាក្នុងអំឡុងពេលពត់កោង;

- មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាល; នៅក្នុងវា ប្រដាប់ស្ទង់គឺជាឧបករណ៍នាំរលកអុបទិក (សរសៃអុបទិក) កាត់នៅចុងបញ្ចប់ដែលប្រឈមមុខនឹងគំរូទៅជាអង្កត់ផ្ចិតតិចជាងរលកពន្លឺ។ ក្នុងករណីនេះ រលកពន្លឺមិនចាកចេញពីមគ្គុទ្ទេសក៍រលកសម្រាប់ចម្ងាយឆ្ងាយទេ ប៉ុន្តែគ្រាន់តែ "ធ្លាក់ចេញ" បន្តិចពីចុងរបស់វា។ ឡាស៊ែរ និងអ្នកទទួលពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីចុងទំនេរត្រូវបានដំឡើងនៅចុងម្ខាងទៀតនៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលក។ នៅចម្ងាយតូចមួយរវាងផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា និងចុងនៃការស៊ើបអង្កេត ទំហំ និងដំណាក់កាលនៃការផ្លាស់ប្តូររលកពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំង ដែលជាសញ្ញាដែលប្រើសម្រាប់បង្កើតរូបភាពបីវិមាត្រនៃផ្ទៃ។

អាស្រ័យលើចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដី ឬចម្ងាយរវាងម្ជុល និងផ្ទៃខាងលើ របៀបពីរនៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែនគឺអាចធ្វើទៅបាន។ នៅក្នុងរបៀបកម្ពស់ថេរ ចុងម្ជុលផ្លាស់ទីក្នុងយន្តហោះផ្តេកពីលើគំរូ ហើយចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីប្រែប្រួលអាស្រ័យលើចម្ងាយទៅវា (រូបភាពទី 5 ក)។ ក្នុងករណីនេះ សញ្ញាព័ត៌មានគឺជាតម្លៃនៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីដែលវាស់វែងនៅចំណុចស្កែននីមួយៗនៃផ្ទៃគំរូ។ ដោយផ្អែកលើតម្លៃដែលទទួលបាននៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីរូបភាពនៃសណ្ឋានដីត្រូវបានសាងសង់។

អង្ករ។ រូប 5. គ្រោងការណ៍ប្រតិបត្តិការ STM: a - នៅក្នុងរបៀបកម្ពស់ថេរ; ខ - នៅក្នុងរបៀបចរន្តផ្ទាល់

នៅក្នុងរបៀបបច្ចុប្បន្នថេរ ប្រព័ន្ធផ្តល់មតិរបស់មីក្រូទស្សន៍ធានានូវភាពថេរនៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីដោយកែតម្រូវចម្ងាយ "ម្ជុលគំរូ" នៅចំណុចស្កែននីមួយៗ (រូបភាពទី 5 ខ)។ វាត្រួតពិនិត្យការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងចរន្តរូងក្រោមដី និងគ្រប់គ្រងវ៉ុលដែលបានអនុវត្តទៅម៉ាស៊ីនស្កេនដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត នៅពេលដែលការកើនឡើងនាពេលបច្ចុប្បន្ន ប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់នឹងផ្លាស់ទីការស៊ើបអង្កេតចេញពីគំរូ ហើយនៅពេលដែលវាថយចុះ វានាំវាឱ្យកាន់តែជិត។ ក្នុង​របៀប​នេះ រូបភាព​ត្រូវ​បាន​បង្កើត​ឡើង​ដោយ​ផ្អែក​លើ​ទិន្នន័យ​លើ​ចំនួន​នៃ​ចលនា​បញ្ឈរ​របស់​ឧបករណ៍​ស្កែន។

របៀបទាំងពីរមានគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរបស់វា។ នៅក្នុងទម្រង់កម្ពស់ថេរ អ្នកអាចទទួលបានលទ្ធផលលឿនជាងមុន ប៉ុន្តែសម្រាប់តែផ្ទៃរលោងប៉ុណ្ណោះ។ នៅក្នុងរបៀបបច្ចុប្បន្នថេរ ផ្ទៃមិនទៀងទាត់អាចត្រូវបានវាស់ដោយភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ ប៉ុន្តែការវាស់វែងត្រូវចំណាយពេលយូរជាងនេះ។

ដោយមានភាពប្រែប្រួលខ្ពស់ ការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីបានផ្តល់ឱ្យមនុស្សជាតិនូវឱកាសដើម្បីមើលឃើញអាតូមនៃ conductors និង semiconductors ។ ប៉ុន្តែដោយសារតែដែនកំណត់នៃការរចនា វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការទទួលបានរូបភាពនៃសម្ភារៈដែលមិនដំណើរការនៅលើ STM ។ លើសពីនេះទៀត សម្រាប់ប្រតិបត្តិការដែលមានគុណភាពខ្ពស់នៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី លក្ខខណ្ឌដ៏តឹងរឹងមួយចំនួនត្រូវតែបំពេញ ជាពិសេសប្រតិបត្តិការក្នុងម៉ាស៊ីនបូមធូលី និងការរៀបចំគំរូពិសេស។ ដូច្នេះ ទោះបីជាវាមិនអាចនិយាយបានថានំផេនខេកដំបូងរបស់ Binnig និង Röhrer ប្រែទៅជាដុំក៏ដោយ ក៏ផលិតផលចេញមកសើមបន្តិច។

ប្រាំឆ្នាំបានកន្លងផុតទៅ ហើយ Gerhard Binning រួមជាមួយ Calvin Quayt និង Christopher Gerber បានបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ប្រភេទថ្មី ដែលពួកគេហៅថា មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) ដែលក្នុងឆ្នាំ 1986 ដូចគ្នា។ G. Binnig និង H. Röhrer បានទទួលរង្វាន់ណូបែលផ្នែករូបវិទ្យា។ មីក្រូទស្សន៍ថ្មីបានជៀសផុតពីដែនកំណត់របស់អ្នកកាន់តំណែងមុនរបស់វា។ ដោយប្រើ AFM វាអាចទៅរួចដើម្បីទទួលបានរូបភាពនៃផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុ conductive និង non-conductive ជាមួយនឹងដំណោះស្រាយអាតូម លើសពីនេះទៅទៀតនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌបរិយាកាស។ អត្ថប្រយោជន៍បន្ថែមនៃមីក្រូទស្សន៍នៃកម្លាំងអាតូមិក គឺសមត្ថភាពក្នុងការមើលរូបភាពអគ្គិសនី ម៉ាញ៉េទិច ភាពយឺត និងលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀតរបស់វា រួមជាមួយនឹងការវាស់វែងសណ្ឋានដី។

មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) រចនាសម្ព័ន្ធ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការរបស់វា។

សមាសធាតុសំខាន់បំផុតនៃ ACM (មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក)កំពុងស្កែនស្កែន - cantilever លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់មីក្រូទស្សន៍អាស្រ័យទៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ cantilever ។

cantilever គឺជាធ្នឹមដែលអាចបត់បែនបាន (175x40x4 microns - ទិន្នន័យជាមធ្យម) ជាមួយនឹងមេគុណភាពរឹងជាក់លាក់ k(10-3 - 10 N/m) នៅចុងបញ្ចប់ដែលមានម្ជុលមីក្រូ (រូបភាពទី 1) ។ ជួរនៃកាំនៃកោង រម្ជុលជាមួយនឹងការវិវត្តនៃ AFM បានផ្លាស់ប្តូរពី 100 ទៅ 5 nm ។ ជាក់ស្តែងជាមួយនឹងការថយចុះ រមីក្រូទស្សន៍អនុញ្ញាតឱ្យអ្នកទទួលបានរូបភាពដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។ មុំចំណុចម្ជុល កក៏ជាលក្ខណៈសំខាន់នៃការស៊ើបអង្កេត ដែលគុណភាពរូបភាពអាស្រ័យ។ កនៅក្នុង cantilevers ផ្សេងៗគ្នាប្រែប្រួលពី 200 ទៅ 700 វាមិនពិបាកក្នុងការសន្មតថាតិចជាង កគុណភាពនៃរូបភាពលទ្ធផលកាន់តែខ្ពស់។

https://pandia.ru/text/78/034/images/image007_32.gif" width="113 height=63" height="63">,

ដូច្នេះដើម្បីកែលម្អ វ0 ប្រវែងនៃ cantilever (ដែលមេគុណភាពរឹងអាស្រ័យលើ) គឺនៅលើលំដាប់នៃមីក្រូជាច្រើនហើយម៉ាស់មិនលើសពី 10-10 គីឡូក្រាម។ ប្រេកង់ resonant នៃ cantilevers ផ្សេងគ្នាមានចាប់ពី 8 ទៅ 420 kHz ។

វិធីសាស្រ្តស្កេន AFM មានដូចខាងក្រោម (រូបភាពទី 2) : ចុងនៃការស៊ើបអង្កេតគឺនៅពីលើផ្ទៃនៃគំរូ ខណៈពេលដែលការស៊ើបអង្កេតផ្លាស់ទីទាក់ទងទៅនឹងគំរូ ដូចជាធ្នឹមនៅក្នុងបំពង់កាំរស្មី cathode នៃទូរទស្សន៍ (ការស្កេនរីកចម្រើន)។ កាំរស្មីឡាស៊ែរដែលតម្រង់ទៅលើផ្ទៃនៃការស៊ើបអង្កេត (ដែលពត់ស្របនឹងទេសភាពនៃគំរូ) ដែលឆ្លុះបញ្ចាំង ប៉ះនឹងឧបករណ៍ចាប់រូបភាព ដែលជួសជុលការផ្លាតរបស់ធ្នឹម។ ក្នុងករណីនេះការផ្លាតរបស់ម្ជុលកំឡុងពេលស្កេនគឺបណ្តាលមកពីអន្តរអាតូមិកនៃផ្ទៃគំរូជាមួយនឹងចុងរបស់វា។ ដោយមានជំនួយពីដំណើរការកុំព្យូទ័រនៃសញ្ញា photodetector វាអាចទទួលបានរូបភាពបីវិមាត្រនៃផ្ទៃនៃគំរូដែលកំពុងសិក្សា។

https://pandia.ru/text/78/034/images/image009_11.jpg" width="250" height="246">
អង្ករ។ 8. ការពឹងផ្អែកលើកម្លាំងនៃអន្តរកម្មអន្តរអាតូមនៅលើចម្ងាយរវាងព័ត៌មានជំនួយនិងគំរូ

កម្លាំងនៃអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយផ្ទៃត្រូវបានបែងចែកទៅជា រយៈចម្ងាយខ្លី និងរយៈចម្ងាយឆ្ងាយ។ កម្លាំងចម្ងាយខ្លីកើតឡើងនៅចម្ងាយនៃលំដាប់ 1-10 A នៅពេលដែលសំបកអេឡិចត្រុងនៃអាតូមនៃចុងម្ជុល និងផ្ទៃត្រួតស៊ីគ្នា ហើយថយចុះយ៉ាងឆាប់រហ័សជាមួយនឹងចម្ងាយកើនឡើង។ មានតែអាតូមមួយចំនួនប៉ុណ្ណោះ (ក្នុងដែនកំណត់មួយ) នៃចុងម្ជុលចូលទៅក្នុងអន្តរកម្មរយៈពេលខ្លីជាមួយអាតូមលើផ្ទៃ។ នៅពេលថតផ្ទៃដោយប្រើកម្លាំងប្រភេទនេះ AFM ដំណើរការក្នុងរបៀបទំនាក់ទំនង។

មានរបៀបស្កែនទំនាក់ទំនង នៅពេលដែលចុងនៃការស៊ើបអង្កេតប៉ះលើផ្ទៃនៃគំរូ មានការរំខាន - ការស៊ើបអង្កេតជាទៀងទាត់ប៉ះលើផ្ទៃនៃគំរូកំឡុងពេលស្កេន និងមិនទំនាក់ទំនង នៅពេលដែលការស៊ើបអង្កេតមានចម្ងាយប៉ុន្មានណាណូម៉ែត្រពីផ្ទៃដែលបានស្កេន។ (របៀបស្កែនក្រោយគឺកម្រប្រើណាស់ ពីព្រោះកម្លាំងនៃអន្តរកម្មរវាងការស៊ើបអង្កេត និងគំរូគឺពិបាកនឹងចាប់យក)។

សមត្ថភាព STM

STM ត្រូវ​បាន​បង្រៀន​មិន​ត្រឹម​តែ​បែងចែក​រវាង​អាតូម​នីមួយៗ​ប៉ុណ្ណោះ​ទេ ប៉ុន្តែ​ក៏​ត្រូវ​កំណត់​រូបរាង​របស់​វា​ផង​ដែរ។
មនុស្សជាច្រើនមិនទាន់ដឹងច្បាស់អំពីការពិតដែលថា មីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែនស្កែន (STMs) អាចសម្គាល់អាតូមនីមួយៗបានទេ ព្រោះជំហានបន្ទាប់ត្រូវបានគេអនុវត្តរួចហើយ៖ ឥឡូវនេះ វាបានក្លាយជាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីកំណត់សូម្បីតែ ទម្រង់អាតូមនីមួយៗនៅក្នុងលំហពិត (ច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត ទម្រង់នៃការចែកចាយដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងជុំវិញស្នូលអាតូម)។

មីក្រូទស្សន៍អុបទិកនៅជិតវាល រចនាសម្ព័ន្ធ និងគោលការណ៍នៃប្រតិបត្តិការរបស់វា។

មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាល; នៅក្នុងវា ប្រដាប់ស្ទង់គឺជាឧបករណ៍នាំរលកអុបទិក (សរសៃអុបទិក) កាត់នៅចុងបញ្ចប់ដែលប្រឈមមុខនឹងគំរូទៅជាអង្កត់ផ្ចិតតិចជាងរលកពន្លឺ។ ក្នុងករណីនេះ រលកពន្លឺមិនចាកចេញពីមគ្គុទ្ទេសក៍រលកសម្រាប់ចម្ងាយឆ្ងាយទេ ប៉ុន្តែគ្រាន់តែ "ធ្លាក់ចេញ" បន្តិចពីចុងរបស់វា។ ឡាស៊ែរ និងអ្នកទទួលពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពីចុងទំនេរត្រូវបានដំឡើងនៅចុងម្ខាងទៀតនៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលក។ នៅចម្ងាយតូចមួយរវាងផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា និងចុងនៃការស៊ើបអង្កេត ទំហំ និងដំណាក់កាលនៃការផ្លាស់ប្តូររលកពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំង ដែលជាសញ្ញាដែលប្រើសម្រាប់បង្កើតរូបភាពបីវិមាត្រនៃផ្ទៃ។

ប្រសិនបើអ្នកបង្ខំពន្លឺឱ្យឆ្លងកាត់ diaphragm ដែលមានអង្កត់ផ្ចិត 50-100 nm ហើយនាំវាទៅជិតចម្ងាយរាប់សិប nanometers ទៅផ្ទៃនៃគំរូដែលកំពុងសិក្សា បន្ទាប់មកដោយផ្លាស់ទី "" បែបនេះឆ្លងកាត់ផ្ទៃពីចំណុច។ ដើម្បីចង្អុល (និងមានឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារសើបគ្រប់គ្រាន់) អ្នកអាចស៊ើបអង្កេតលក្ខណៈសម្បត្តិអុបទិកនៃគំរូនេះនៅក្នុងតំបន់ដែលត្រូវនឹងទំហំរន្ធ។

នេះជារបៀបដែលមីក្រូទស្សន៍អុបទិកស្កែននៅជិតវាល (SNOM) ដំណើរការ។ តួនាទីរបស់រន្ធ (ដ្យាក្រាមប្រវែងរលក) ជាធម្មតាត្រូវបានអនុវត្តដោយសរសៃអុបទិក ដែលចុងម្ខាងត្រូវបានចង្អុល និងគ្របដោយស្រទាប់ដែកស្តើង នៅគ្រប់ទីកន្លែង លើកលែងតែតំបន់តូចមួយនៅចុងចុងនៃចុង (អង្កត់ផ្ចិតនៃ តំបន់ "គ្មានធូលី" គឺត្រឹមតែ 50-100 nm) ។ ពីចុងម្ខាងទៀត ពន្លឺពីឡាស៊ែរចូលទៅក្នុងមគ្គុទ្ទេសក៍ពន្លឺបែបនេះ។

ខែធ្នូ ឆ្នាំ 2005។ នៃ NanoEducator scanning microscopes ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយក្រុមហ៊ុន NT-MDT (Zelenograd, Russia) សម្រាប់ការងារមន្ទីរពិសោធន៍... ឧបករណ៍នេះមានគោលបំណងសម្រាប់សិស្សនិស្សិត៖ ពួកគេត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងពេញលេញដោយប្រើកុំព្យូទ័រ មានចំណុចប្រទាក់សាមញ្ញ និងវិចារណញាណ ចលនា ការគាំទ្រ និងទាមទារឱ្យមានជំនាញជាដំណាក់កាលនៃបច្ចេកទេស។

Fig.10 មន្ទីរពិសោធន៍មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន

ការអភិវឌ្ឍនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនបានបម្រើជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍតំបន់ថ្មីនៃបច្ចេកវិទ្យាណាណូ - បច្ចេកវិទ្យាស៊ើបអង្កេតណាណូ។

អក្សរសិល្ប៍

1. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Weibel E. 7 និង 7 Reconstruction on Si(111) Resolved in Real Space, Phys. Rev. ឡែត ឆ្នាំ ១៩៨៣ វ៉ុល។ 50 លេខ 2. ទំ 120-123 ។ ការបោះពុម្ពផ្សាយដ៏ល្បីល្បាញនេះបានបើកយុគសម័យនៃ STM ។

2. http://www. *****/education/stsoros/1118.html

3. http://ru ។ វិគីភីឌា។ org

4. http://www. *****/SPM-Techniques/Principles/aSNOM_techniques/Scanning_Plasmon_Near-field_Microscopy_mode94.html

5. http://scireg ។ *****

៦.http://www. *****/article_list ។ html

មីក្រូស្កូបស្កែនស្កែន៖ ប្រភេទ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការ

Kuvaytsev Alexander Vyacheslavovich
វិទ្យាស្ថានវិស្វកម្ម និងបច្ចេកវិទ្យា Dimitrovgrad សាខានៃសាកលវិទ្យាល័យស្រាវជ្រាវជាតិនុយក្លេអ៊ែរ "MEPhI"
សិស្ស

ចំណារពន្យល់
អត្ថបទនេះពិពណ៌នាអំពីគោលការណ៍នៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត។ នេះគឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីជាមូលដ្ឋានដែលអាចដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យចម្រុះដូចជា ទំនាក់ទំនង បច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្រ្ត មីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងថាមពល។ បច្ចេកវិទ្យាណាណូនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍នឹងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ធនធានយ៉ាងច្រើន ហើយនឹងមិនដាក់សម្ពាធលើបរិស្ថាននោះទេ ពួកគេនឹងដើរតួនាទីឈានមុខគេក្នុងជីវិតរបស់មនុស្សជាតិ ដូចជាឧទាហរណ៍ កុំព្យូទ័របានក្លាយជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃជីវិតរបស់មនុស្ស។

មីក្រូស្កូបស្កែនស្កែន៖ ប្រភេទ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការ

Kuvaytsev Aleksandr Vyacheslavovich
វិទ្យាស្ថានវិស្វកម្ម និងបច្ចេកវិទ្យា Dimitrovgrad នៃសាកលវិទ្យាល័យស្រាវជ្រាវជាតិនុយក្លេអ៊ែរ MEPHI
សិស្ស

អរូបី
អត្ថបទនេះពិពណ៌នាអំពីគោលការណ៍នៃមីក្រូទស្សន៍អង្កេត។ វាគឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីមួយដែលអាចដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យចម្រុះដូចជា ទំនាក់ទំនង ជីវបច្ចេកវិទ្យា មីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងថាមពល។ បច្ចេកវិទ្យាណាណូនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍នឹងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ធនធានយ៉ាងច្រើន និងមិនដាក់សម្ពាធលើបរិស្ថាន ពួកគេនឹងដើរតួនាទីឈានមុខគេក្នុងជីវិតមនុស្ស ជាឧទាហរណ៍ កុំព្យូទ័របានក្លាយជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃជីវិតរបស់មនុស្ស។

នៅសតវត្សរ៍ទី 21 បច្ចេកវិទ្យាណាណូកំពុងទទួលបានប្រជាប្រិយភាពយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលជ្រាបចូលទៅក្នុងគ្រប់វិស័យនៃជីវិតរបស់យើង ប៉ុន្តែវានឹងមិនមានភាពជឿនលឿនអ្វីឡើយ ប្រសិនបើគ្មានវិធីសាស្រ្តថ្មីនៃការស្រាវជ្រាវពិសោធន៍ ដែលផ្តល់ព័ត៌មានច្រើនបំផុតមួយគឺវិធីសាស្ត្រស្កែនមីក្រូទស្សន៍ស្កែន។ ត្រូវបានបង្កើត និងចែកចាយដោយអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលក្នុងឆ្នាំ 1986 - សាស្រ្តាចារ្យ Heinrich Rohrer និងវេជ្ជបណ្ឌិត Gerd Binnig ។

បដិវត្តន៍ពិតប្រាកដមួយបានកើតឡើងនៅក្នុងពិភពលោកជាមួយនឹងការមកដល់នៃវិធីសាស្រ្តសម្រាប់ការមើលឃើញអាតូម។ ក្រុមអ្នកចូលចិត្តចាប់ផ្តើមលេចឡើង ដោយរចនាឧបករណ៍ផ្ទាល់ខ្លួនរបស់ពួកគេ។ ជាលទ្ធផល ដំណោះស្រាយជោគជ័យជាច្រើនត្រូវបានទទួលសម្រាប់ការមើលឃើញលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយនឹងផ្ទៃ។ បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់ការផលិតការស៊ើបអង្កេតដែលមានប៉ារ៉ាម៉ែត្រចាំបាច់ត្រូវបានបង្កើតឡើង។

ដូច្នេះតើអ្វីទៅជាមីក្រូទស្សន៍អង្កេត? ដំបូងបង្អស់ នេះគឺជាការស៊ើបអង្កេតដោយខ្លួនវាផ្ទាល់ ដែលពិនិត្យមើលផ្ទៃនៃគំរូ ប្រព័ន្ធសម្រាប់ផ្លាស់ទីការស៊ើបអង្កេតទាក់ទងទៅនឹងគំរូនៅក្នុងតំណាងពីរវិមាត្រ ឬបីវិមាត្រ (ផ្លាស់ទីតាមកូអរដោនេ X-Y ឬ X-Y-Z) ក៏ចាំបាច់ផងដែរ។ ទាំងអស់នេះត្រូវបានបំពេញបន្ថែមដោយប្រព័ន្ធកត់ត្រាដែលជួសជុលតម្លៃនៃមុខងារដែលអាស្រ័យលើចម្ងាយពីការស៊ើបអង្កេតទៅគំរូ។ ប្រព័ន្ធចុះឈ្មោះជួសជុល និងចងចាំតម្លៃនៃកូអរដោនេមួយ។

ប្រភេទសំខាន់ៗនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនអាចបែងចែកជា 3 ក្រុម៖

1. ការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី - រចនាឡើងដើម្បីវាស់ស្ទង់ភាពធូរស្រាលនៃផ្ទៃចរន្តជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់នៃលំហ។
   នៅក្នុង STM ម្ជុលដែកមុតស្រួចត្រូវបានឆ្លងកាត់គំរូនៅចម្ងាយដ៏ខ្លីបំផុត។ នៅពេលដែលចរន្តតូចមួយត្រូវបានអនុវត្តទៅម្ជុលនោះចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីកើតឡើងរវាងវានិងគំរូតម្លៃដែលត្រូវបានកត់ត្រាដោយប្រព័ន្ធថត។ ម្ជុលត្រូវបានឆ្លងកាត់លើផ្ទៃទាំងមូលនៃគំរូ ហើយចាប់យកការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចបំផុតនៅក្នុងចរន្តរូងក្រោមដី ដោយសារតែផែនទីសង្គ្រោះនៃផ្ទៃគំរូលេចចេញមក។ STM គឺជាប្រភេទមីក្រូទស្សន៍ស្កែនដំបូងគេបង្អស់ នៅសល់ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពេលក្រោយ។
2. មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិកស្កែន - ប្រើដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃនៃគំរូជាមួយនឹងដំណោះស្រាយរហូតដល់អាតូមិច។ មិនដូច STM ទេ មីក្រូទស្សន៍នេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីពិនិត្យមើលទាំងផ្ទៃ conductive និង non-conductive។ ដោយសារតែសមត្ថភាពមិនត្រឹមតែស្កែនប៉ុណ្ណោះទេប៉ុន្តែថែមទាំងរៀបចំអាតូមផងដែរវាត្រូវបានគេហៅថាថាមពល។
3. មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាលគឺជាមីក្រូទស្សន៍អុបទិក "កម្រិតខ្ពស់" ដែលផ្តល់នូវគុណភាពបង្ហាញប្រសើរជាងមីក្រូទស្សន៍អុបទិកធម្មតា។ ការកើនឡើងនៃដំណោះស្រាយរបស់ BOM ត្រូវបានសម្រេចដោយការចាប់យកពន្លឺពីវត្ថុដែលកំពុងសិក្សានៅចម្ងាយតូចជាងរលកចម្ងាយ។ ប្រសិនបើការស៊ើបអង្កេតរបស់មីក្រូទស្សន៍ត្រូវបានបំពាក់ដោយឧបករណ៍សម្រាប់ស្កែនវាលលំហ នោះមីក្រូទស្សន៍បែបនេះត្រូវបានគេហៅថា មីក្រូទស្សន៍អុបទិកស្កែននៃវាលនៅជិត។ មីក្រូទស្សន៍បែបនេះធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានរូបភាពនៃផ្ទៃជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។

រូបភាព (រូបទី 1) បង្ហាញពីគ្រោងការណ៍សាមញ្ញបំផុតនៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត។

រូបភាពទី 1. - គ្រោងការណ៍នៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត

ការងាររបស់វាត្រូវបានផ្អែកលើអន្តរកម្មនៃផ្ទៃគំរូជាមួយនឹងការស៊ើបអង្កេត វាអាចជា cantilever ម្ជុល ឬឧបករណ៍ស្ទង់អុបទិក។ ជាមួយនឹងចម្ងាយតូចមួយរវាងការស៊ើបអង្កេត និងវត្ថុនៃការសិក្សា សកម្មភាពនៃកម្លាំងអន្តរកម្ម ដូចជាការច្រានចោល ការទាក់ទាញជាដើម និងការបង្ហាញពីផលប៉ះពាល់ ដូចជាការជីករូងក្រោមដីអេឡិចត្រុង អាចត្រូវបានកត់ត្រាដោយប្រើឧបករណ៍ចុះឈ្មោះ។ ដើម្បីស្វែងរកកម្លាំងទាំងនេះ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារសើបខ្លាំងត្រូវបានប្រើដែលអាចរកឃើញការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចបំផុត។ បំពង់ Piezo ឬម៉ាស៊ីនស្កេនប៉ារ៉ាឡែលយន្តហោះ ត្រូវបានប្រើជាប្រព័ន្ធស្កែនកូអរដោណេ ដើម្បីទទួលបានរូបភាពរ៉ាស្ទ័រ។

ការលំបាកបច្ចេកទេសចម្បងក្នុងការបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ស្កែនរួមមាន:

1. ការធានានូវភាពត្រឹមត្រូវនៃមេកានិច
2. ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវតែមានភាពប្រែប្រួលអតិបរមា
3. ចុងបញ្ចប់នៃការស៊ើបអង្កេតត្រូវតែមានវិមាត្រអប្បបរមា
4. បង្កើតប្រព័ន្ធបោសសំអាត
5. ធានាបាននូវភាពរលោងនៃការស៊ើបអង្កេត

ស្ទើរតែជានិច្ចកាល រូបភាពដែលទទួលបានដោយមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន ពិបាកក្នុងការបកស្រាយ ដោយសារការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយក្នុងការទទួលបានលទ្ធផល។ តាមក្បួនមួយ ដំណើរការគណិតវិទ្យាបន្ថែមគឺត្រូវបានទាមទារ។ ចំពោះបញ្ហានេះកម្មវិធីឯកទេសត្រូវបានប្រើប្រាស់។

បច្ចុប្បន្ន ការស្កែនស្កែន និងមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុង ត្រូវបានប្រើជាវិធីសាស្រ្តស្រាវជ្រាវបន្ថែម ដោយសារលក្ខណៈរូបវន្ត និងបច្ចេកទេសមួយចំនួន។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំកន្លងមកនេះ ការប្រើប្រាស់មីក្រូទស្សន៍អង្កេតបានធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្រតែមួយគត់ក្នុងវិស័យរូបវិទ្យា គីមីវិទ្យា និងជីវវិទ្យា។ មីក្រូទស្សន៍ដំបូងគ្រាន់តែជាឧបករណ៍ - សូចនាករដែលជួយក្នុងការស្រាវជ្រាវ ហើយគំរូទំនើបគឺជាស្ថានីយការងារពេញលេញ រួមទាំងវិធីសាស្រ្តស្រាវជ្រាវរហូតដល់ 50 ផ្សេងៗគ្នា។

ភារកិច្ចចម្បងនៃបច្ចេកទេសកម្រិតខ្ពស់នេះគឺដើម្បីទទួលបានលទ្ធផលវិទ្យាសាស្រ្តប៉ុន្តែការអនុវត្តសមត្ថភាពនៃឧបករណ៍ទាំងនេះក្នុងការអនុវត្តតម្រូវឱ្យមានគុណវុឌ្ឍិខ្ពស់ពីអ្នកឯកទេស។

ការសិក្សាអំពីម៉ាស៊ីនស្កេន piezoelectric microdisplacement.

គោលបំណង៖ការសិក្សាអំពីគោលការណ៍រូបវន្ត និងបច្ចេកទេសនៃការធានាការផ្លាស់ទីលំនៅរបស់វត្ថុក្នុងមីក្រូទស្សន៍ស្កែន ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើម៉ាស៊ីនស្កែន piezoelectric

សេចក្តីផ្តើម

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន (SPM) គឺជាវិធីសាស្រ្តទំនើបដ៏មានអានុភាពមួយសម្រាប់សិក្សាពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃផ្ទៃរឹង។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ស្ទើរតែគ្មានការស្រាវជ្រាវលើវិស័យរូបវិទ្យាផ្ទៃ និងមីក្រូបច្ចេកវិជ្ជាណាមួយត្រូវបានបញ្ចប់ដោយគ្មានការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រ SPM ឡើយ។

គោលការណ៍នៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនអាចប្រើជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់បង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធរដ្ឋរឹងកម្រិតណាណូ (1 nm = 10 A)។ ជាលើកដំបូងនៅក្នុងការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យានៃការបង្កើតវត្ថុដែលបង្កើតដោយមនុស្សសំណួរនៃការប្រើប្រាស់គោលការណ៍នៃការជួបប្រជុំគ្នាអាតូមិចក្នុងការផលិតផលិតផលឧស្សាហកម្មត្រូវបានលើកឡើង។ វិធីសាស្រ្តបែបនេះបើកឱកាសសម្រាប់ការអនុវត្តឧបករណ៍ដែលមានចំនួនអាតូមនីមួយៗមានកំណត់។

មីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែនស្កែន (STM) ដែលជាមីក្រូទស្សន៍ដំបូងបង្អស់របស់គ្រួសារមួយ ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ ១៩៨១ ដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រស្វីស G. Binnig និង G. Rohrer ។ នៅក្នុងការងាររបស់ពួកគេ ពួកគេបានបង្ហាញថា នេះគឺជាវិធីសាមញ្ញ និងមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតក្នុងការសិក្សាលើផ្ទៃជាមួយនឹងដំណោះស្រាយទំហំខ្ពស់រហូតដល់លំដាប់អាតូមិច។ បច្ចេកទេសនេះទទួលបានការទទួលស្គាល់ពិតប្រាកដបន្ទាប់ពីការមើលឃើញនៃរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមិចនៃផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុមួយចំនួន និងជាពិសេសផ្ទៃស៊ីលីកុនដែលបានសាងសង់ឡើងវិញ។ នៅឆ្នាំ 1986 G. Binnig និង G. Poper បានទទួលរង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យាសម្រាប់ការបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី។ បន្ទាប់ពីមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងម៉ាញេទិក (MSM) មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអគ្គិសនី (ESM) មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាល (NOM) និងឧបករណ៍ជាច្រើនទៀតដែលមានគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការស្រដៀងគ្នា និងហៅថា មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន.

1. គោលការណ៍ទូទៅនៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែន

នៅក្នុងការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ ការសិក្សាអំពីមីក្រូរីស និងលក្ខណៈសម្បត្តិមូលដ្ឋាននៃផ្ទៃត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើឧបករណ៍ស្ទង់ប្រភេទម្ជុលដែលបានរៀបចំជាពិសេស។ កាំនៃកោងនៃផ្នែកធ្វើការនៃការស៊ើបអង្កេតបែបនេះ (ចំណុច) មានវិមាត្រនៃលំដាប់នៃដប់ nanometers ។ ចម្ងាយលក្ខណៈរវាងការស៊ើបអង្កេត និងផ្ទៃគំរូនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតគឺ 0.1 - 10 nm តាមលំដាប់នៃរ៉ិចទ័រ។

ប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍អង្កេតគឺផ្អែកលើប្រភេទផ្សេងៗនៃអន្តរកម្មរូបវន្តនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយអាតូមនៃផ្ទៃគំរូ។ ដូច្នេះប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីគឺផ្អែកលើបាតុភូតនៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីដែលហូររវាងម្ជុលដែកនិងគំរូចំហាយ; ប្រភេទផ្សេងៗនៃអន្តរកម្មនៃកម្លាំងក្រោមប្រតិបត្តិការនៃកម្លាំងអាតូម កម្លាំងម៉ាញេទិក និងមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអគ្គិសនី។

ចូរយើងពិចារណាលក្ខណៈទូទៅដែលមាននៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍អង្កេតផ្សេងៗ។ អនុញ្ញាតឱ្យអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយផ្ទៃត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយប៉ារ៉ាម៉ែត្រមួយចំនួន រ. ប្រសិនបើមានភាពមុតស្រួចគ្រប់គ្រាន់និងការពឹងផ្អែកពីមួយទៅមួយនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រ រពីចម្ងាយគំរូ P = P(z)បន្ទាប់មកប៉ារ៉ាម៉ែត្រនេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីរៀបចំប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់ (FS) ដែលគ្រប់គ្រងចម្ងាយរវាងការស៊ើបអង្កេតនិងគំរូ។ នៅលើរូបភព។ 1 តាមគ្រោងការណ៍បង្ហាញគោលការណ៍ទូទៅនៃការរៀបចំមតិត្រឡប់នៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែន។

អង្ករ។ 1. គ្រោងការណ៍នៃប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់នៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត

ប្រព័ន្ធឆ្លើយតបគាំទ្រតម្លៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រ រថេរ, ស្មើ រ៉ូកំណត់ដោយប្រតិបត្តិករ។ ប្រសិនបើចម្ងាយរវាងការស៊ើបអង្កេតនិងផ្ទៃផ្លាស់ប្តូរ (ឧទាហរណ៍កើនឡើង) នោះមានការផ្លាស់ប្តូរ (កើនឡើង) នៅក្នុងប៉ារ៉ាម៉ែត្រ រ. នៅក្នុងប្រព័ន្ធ OS សញ្ញាភាពខុសគ្នាមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងដែលសមាមាត្រទៅនឹងតម្លៃ។ ទំ= ភី - ប៉ូដែលត្រូវបានពង្រីកទៅតម្លៃដែលចង់បាន និងត្រូវបានបញ្ចូលទៅធាតុសកម្មនៃ IE ។ ធាតុសកម្មដំណើរការសញ្ញាភាពខុសគ្នានេះដោយផ្លាស់ទីការស៊ើបអង្កេតទៅជិតផ្ទៃ ឬផ្លាស់ទីវាទៅឆ្ងាយរហូតដល់សញ្ញាភាពខុសគ្នាក្លាយជាសូន្យ។ នៅក្នុងវិធីនេះ ចម្ងាយគំរូអាចត្រូវបានរក្សាទុកជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់។ នៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតដែលមានស្រាប់ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការរក្សាចម្ងាយផ្ទៃការស៊ើបអង្កេតឈានដល់ ~ 0.01 Å។ នៅពេលដែលការស៊ើបអង្កេតផ្លាស់ទីតាមបណ្តោយផ្ទៃគំរូ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រអន្តរកម្មផ្លាស់ប្តូរ រដោយ​សារ​តែ​សណ្ឋានដី។ ប្រព័ន្ធ OS ដំណើរការការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះ ដូច្នេះនៅពេលដែលការស៊ើបអង្កេតផ្លាស់ទីក្នុងយន្តហោះ X, Y សញ្ញានៅលើធាតុសកម្មប្រែទៅជាសមាមាត្រទៅនឹងសណ្ឋានដី។

ដើម្បីទទួលបានរូបភាព SPM ដំណើរការរៀបចំពិសេសនៃការស្កេនគំរូត្រូវបានអនុវត្ត។ នៅពេលស្កេន ការស៊ើបអង្កេតដំបូងផ្លាស់ទីពីលើគំរូតាមបន្ទាត់ជាក់លាក់មួយ (ការស្កេនបន្ទាត់) ខណៈពេលដែលតម្លៃនៃសញ្ញានៅលើធាតុសកម្មដែលសមាមាត្រទៅនឹងសណ្ឋានដីត្រូវបានកត់ត្រានៅក្នុងអង្គចងចាំកុំព្យូទ័រ។ បន្ទាប់មកការស៊ើបអង្កេតត្រឡប់ទៅចំណុចចាប់ផ្តើមហើយទៅបន្ទាត់ស្កេនបន្ទាប់ (ការស្កេនស៊ុម) ហើយដំណើរការត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតម្តងទៀត។ សញ្ញាមតិត្រឡប់ដែលបានកត់ត្រាតាមរបៀបនេះអំឡុងពេលស្កេនត្រូវបានដំណើរការដោយកុំព្យូទ័រ ហើយបន្ទាប់មករូបភាព SPM នៃសណ្ឋានដី Z = f(x,y)សាងសង់ដោយប្រើក្រាហ្វិកកុំព្យូទ័រ។ រួមជាមួយនឹងការសិក្សាអំពីសណ្ឋានដី មីក្រូទស្សន៍អង្កេតធ្វើឱ្យវាអាចសិក្សាពីលក្ខណៈផ្សេងៗនៃផ្ទៃ៖ មេកានិច អគ្គិសនី ម៉ាញេទិក អុបទិក និងផ្សេងៗទៀត។