Os princípios e a estrutura dos microscópios de sonda de varredura
O princípio básico de funcionamento de um microscópio de sonda de varredura é utilizar as interações entre a sonda e as moléculas atômicas na superfície da amostra, ou seja, os campos físicos formados por diversas interações quando a sonda e a superfície da amostra se aproximam da nanoescala, e obter a morfologia da superfície da amostra detectando as quantidades físicas correspondentes. O microscópio de sonda de varredura consiste em cinco partes: sonda, scanner, sensor de deslocamento, controlador, sistema de detecção e sistema de imagem.
O controlador usa um scanner para mover a amostra na direção vertical para estabilizar a distância (ou quantidade física de interação) entre a sonda e a amostra em um valor fixo; Mova simultaneamente a amostra no plano horizontal x-y para que a sonda varra a superfície da amostra ao longo do caminho de varredura. O microscópio de sonda de varredura detecta os sinais de quantidade física relevantes da interação entre a sonda e a amostra no sistema de detecção, enquanto mantém uma distância estável entre a sonda e a amostra; No caso de interação estável de grandezas físicas, a distância entre a sonda e a amostra é detectada por um sensor de deslocamento na direção vertical. O sistema de imagem realiza o processamento de imagens na superfície da amostra com base no sinal de detecção (ou na distância entre a sonda e a amostra).
Os microscópios de sonda de varredura são divididos em diferentes séries de microscópios com base nos diferentes campos físicos de interação entre as sondas utilizadas e a amostra. Microscópio de tunelamento de varredura (STM) e microscópio de força atômica (AFM) são dois tipos comumente usados de microscópios de sonda de varredura. O microscópio de varredura por tunelamento detecta a estrutura da superfície de uma amostra medindo a magnitude da corrente de tunelamento entre a sonda e a amostra que está sendo testada. A microscopia de força atômica usa um sensor de deslocamento fotoelétrico para detectar a micro deformação do cantilever causada pela força de interação entre a ponta da agulha e a amostra (que pode ser atrativa ou repulsiva) para detectar a superfície da amostra.
