Как устроен сканирующий зондовый микроскоп?

Легче всего понять принцип работы атомно-силового микроскопа, если провести аналогию с граммофонным проигрывателем. В обоих приборах игла движется по поверхности, отслеживая ее рельеф. Положение иглы преобразуется в какой-либо сигнал. В случае граммофона сигнал – это звук, который̆ мы слышим. В атомно-силовом микроскопе – это изображение поверхности, выстраивающееся в зависимости от положения иглы, которое мы видим на экране монитора. В чем же существенное отличие микроскопа от звукового проигрывателя?

Задача атомно-силового микроскопа – «рассмотреть» объекты, размером в несколько нанометров, с помощью иглы. Соответственно и кончик этой иглы должен быть чрезвычайно мал, чтобы она могла «ощупать» объекты нанометрового масштаба, ведь если он будет слишком большим, то микроскоп просто не сможет заметить нанометровые объекты (это все равно, что пальцем ощупывать пылинки).

Это та самая игла. По-научному – «кантилевер»

В атомно-силовом микроскопе используются иглы, у которых диаметр кончика не больше 10 нм, а иногда используют и иглы с одним атомом на конце. Изгиб балки, держащей иглу, фиксируется с помощью «зайчика» от лазера, который попадает на фотодетектор.

Принцип работы СЗМ

Однако, для того, чтобы получать изображения столь высокого разрешения, аппаратура должна быть очень точной. В результате он имеет мало внешнего сходства с граммофонным проигрывателем, несмотря на такую схожесть в принципе работы.

Так выглядит СЗМ ФемтоСкан, на котором участники конкурса будут выполнять задание второго тура.

В следующей статье мы расскажем, как можно проводить исследования на СЗМ, находясь за тысячи километров от научной лаборатории!