• Wednesday April 1,2020

Scanning probe mikroskop

Begrepet Scanning Probe Microscope dekker en serie mikroskop og de tilhørende målemetoder som tjener analysen av overflater. Dermed tilhører disse teknikkene overflate- og grensesnittfysikk. Skanningssonemikroskop er karakterisert ved at en målesonde føres over en overflate i liten avstand.

Hva er et skanningssondmikroskop?

Begrepet Scanning Probe Microscope dekker en serie mikroskop og de tilhørende målemetoder som tjener analysen av overflater.

Scanning sondemikroskopi refererer til alle typer mikroskop som bildet kommer fra som et resultat av et samspill mellom sonden og prøven. Som et resultat skiller disse metodene seg fra både lysmikroskopi og skanningselektronmikroskopi. I dette tilfellet brukes verken optiske eller elektroniske optiske linser.

Med skanningssonemikroskopet skannes overflaten av prøven på en gitterlignende måte stykke for stykke ved bruk av en sonde. På denne måten produseres målte verdier for hver individuelle posisjon, som til slutt blir samlet, noe som resulterer i et digitalt bilde.

Scanning sondemetoden ble først utviklet og introdusert i 1981 av Rohrer og Binnig. Den er basert på tunneleringseffekten som oppstår mellom en metallisk spiss og en ledende overflate. Denne effekten danner grunnlaget for alle senere utviklede metoder for Scanning Probe Microscopy.

Former, typer og typer

Det er flere typer skanningssonemikroskop som hovedsakelig skiller seg i samspillet mellom sonden og prøven. Utgangspunktet var skanningstunnelmikroskopien, som i 1982 gjorde det mulig for første gang å produsere en atomoppløst representasjon av elektrisk ledende flater. I løpet av de påfølgende årene utviklet det seg mange andre metoder for skanning av sondemikroskopi.

I skanningstunnelmikroskopet påføres en spenning mellom overflaten av prøven og spissen. Tunnelstrømmen måles mellom prøven og spissen, som ikke må berøre. I 1984 ble optisk nærfeltmikroskopi først utviklet. Her sendes det lys fra en sonde gjennom prøven. I atomkraftmikroskopet avbøyes sonden ved hjelp av atomkrefter. Som regel brukes de såkalte Van der Waals-styrkene. Avbøyningen av sonden har et proporsjonalt forhold til kraften, som bestemmes i henhold til fjærkonstanten til sonden.

Atomkraftmikroskopi ble utviklet i 1986. I begynnelsen opererte atomkraftmikroskopene på grunnlag av en tunnelspiss, som fungerer som en detektor. Denne tunnelspissen bestemmer den faktiske avstanden mellom overflaten på prøven og sensoren. Teknikken bruker tunnelspenningen som finnes mellom baksiden av sensoren og deteksjonsspissen.

For tiden er denne metoden i stor grad erstattet av deteksjonsprinsippet, der deteksjonen utføres ved hjelp av en laserstråle, som fungerer som en lyspeker. Dette kalles også et laserkraftmikroskop. I tillegg ble et magnetisk kraftmikroskop utviklet der magnetiske krefter mellom sonden og prøven tjener som grunnlag for å bestemme de målte verdiene.

I 1986 ble også skanne-varmemikroskopet utviklet, der en bitteliten sensor fungerer som en skanningsonde. Det er også et såkalt optisk skanning nærfeltmikroskop der samspillet mellom sonde og prøve består av glødende bølger.

Struktur og funksjonalitet

I prinsippet har alle typer skanningssonemikroskop til felles at de skanner overflaten av prøven i et rutenett. I dette tilfellet blir interaksjonen mellom sonden til mikroskopet og overflaten av prøven benyttet. Denne interaksjonen er forskjellig avhengig av typen skanningssonemikroskop. Sonden er stor sammenlignet med den testede prøven og er likevel i stand til å oppdage de ytre funksjonene til prøven. Spesielt er det fremste atomet på spissen av sonden relevant her.

Skanningssonemikroskopi muliggjør oppløsninger på opptil 10 pikometer. Til sammenligning ligger størrelsen på atomer i området 100 picometre. Nøyaktigheten til lysmikroskop er begrenset av bølgelengden til lyset. Av denne grunn er bare oppløsninger på mellom 200 og 300 nanometer mulig med denne typen mikroskop. Dette tilsvarer omtrent halve lysets bølgelengde. Derfor brukes elektronstråling i et skannende elektronmikroskop i stedet for lys. Ved å øke energien kan bølgelengden teoretisk sett settes kort. For liten bølgelengde ville imidlertid ødelagt prøven.

Medisinske og helsemessige fordeler

Ved hjelp av et skannetermikroskop er det ikke bare mulig å skanne overflaten til en prøve. I stedet kan også individuelle atomer tas fra prøven og deponeres igjen på et fast punkt.

Siden begynnelsen av 1980-tallet har utviklingen av skanningssonemikroskopi kommet raskt. De nye mulighetene for forbedret oppløsning på langt mindre enn et mikrometer var en viktig forutsetning for fremskritt innen nanovitenskap og nanoteknologi. Denne utviklingen skjedde særlig siden 1990-tallet.

På bakgrunn av de grunnleggende metodene for skanning av sondemikroskopi er mange andre delmetoder delt i dag. Disse drar fordel av forskjellige typer interaksjon mellom sondespissen og prøveoverflaten.

For eksempel spiller skanning-mikroskop en vesentlig rolle innen forskningsfelt som nanokjemi, nanobiologi, nanobiokjemi og nanomedisin. Skanningssonemikroskop brukes til og med for å utforske andre planeter som Mars.

Skanningssonemikroskop bruker en spesiell posisjoneringsteknikk, som er basert på den såkalte piezoelektriske effekten. Apparatets forskyvningsanordning styres av datamaskinen og muliggjør meget nøyaktig posisjonering. Dette gjør at overflatene til prøvene kan skannes på en kontrollert måte, og måleresultatene kan settes sammen i en enorm høyoppløselig representasjon.

Interessante Artikler

aksial vandring

aksial vandring

Den aksiale vandringen i blodstrømmen bringer de deformerbare erytrocytter ved hjelp av skjærkrefter nær veggen i mindre kar for forskyvning i den aksiale strømmen. Dette skaper cellefattige kantstrømmer som forhindrer stenoser i kapillærene. Denne effekten er en del av Fåhraeus-Lindqvist-effekten og kan begrenses av endringer i formen til de røde blodlegemene (erytrocytter). Hva er

svimmelhet

svimmelhet

Døsighet er den enkleste formen for kvantitative bevissthetsforstyrrelser. Ofte er det navneforvirring med svimmelhet. De syke er søvnige. Døsighetstilstand kan også oppstå under vekking, under hypnose, under meditasjons- og avspenningsøvelser. Hva er svimmelhet? Under svimmelhet forstår legene en kvantitativ forstyrrelse av bevisstheten. Dette

remyelinisering

remyelinisering

I medisin beskriver remyelinering en prosess der kroppen delvis gjenvinner den isolerende myelinskjeden som normalt omgir nervefibrene (aksonene). Ofte lykkes ikke remyeliniseringen fullstendig, slik at varig skade er mulig. Ulike sykdommer (for eksempel multippel sklerose, funicular myelosis eller Miller-Fisher-syndrom) kan påvirke nervecellens myelinskjede.

Blod i øret

Blod i øret

Blod i øret, selv om det virker dårlig til å begynne med, er i de fleste tilfeller helt ufarlig. Ofte har vi forårsaket blødningen på grunn av mindre skader forårsaket av feil eller feil ørerensing. Sjelden er en mer alvorlig sykdom årsaken til blødning i øret. Hva er blod i øret? I de fleste tilfeller er årsaken til blod i øret veldig ufarlig. Ofte er det

biotinidase

biotinidase

Biotinidase-mangel er en veldig sjelden arvelig metabolsk sykdom. Det er forårsaket av en genetisk defekt av enzymet biotinidase. Omtrent ett av 80 000 barn er født med en slik enzymlidelse. En nyfødt screening hjelper med diagnosen. Hva er biotinidasemangel? Avhengig av alvorlighetsgraden av sykdommen, kan bevegelsesforstyrrelser som ataksi, hypotensjon eller spastisk parese oppstå som følge av mangelen. I t

Epithese

Epithese

Epiter er estetiske proteser laget av eksogene materialer, som er ment å kompensere for kroppsdefekter. Fremfor alt blir kroppsdefekter i ansiktet utbedret av forkjemper. Dette reduserer lidelsen til ulykkesoffer og kreftpasienter som har mistet deler av ansiktet. Hva er en epitese? Noen pasienter foretrekker fremdeles limte påmer, fordi de blir spart for operasjonsinnsatsen i denne typen fiksering.