AFM vs SEM
Cần khám phá thế giới nhỏ hơn, đang phát triển nhanh chóng với sự phát triển gần đây của các công nghệ mới như công nghệ nano, vi sinh và điện tử. Vì kính hiển vi là công cụ cung cấp hình ảnh phóng đại của các vật thể nhỏ hơn, nên rất nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm phát triển các kỹ thuật khác nhau của kính hiển vi để tăng độ phân giải. Mặc dù kính hiển vi đầu tiên là một giải pháp quang học, nơi các thấu kính được sử dụng để phóng đại hình ảnh, các kính hiển vi có độ phân giải cao hiện nay theo các cách tiếp cận khác nhau. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) dựa trên hai phương pháp tiếp cận khác nhau như vậy.
Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)
AFM sử dụng một đầu quét để quét bề mặt của mẫu và đầu nhọn lên xuống tùy theo tính chất của bề mặt. Khái niệm này tương tự như cách mà một người mù hiểu được bề mặt bằng cách lướt các ngón tay của mình khắp bề mặt. Công nghệ AFM được Gerd Binnig và Christoph Gerber giới thiệu vào năm 1986 và nó đã được thương mại hóa từ năm 1989.
Đầu được làm bằng các vật liệu như kim cương, silicon và ống nano carbon và được gắn vào một công xôn. Đầu nhỏ hơn thì độ phân giải của hình ảnh càng cao. Hầu hết các AFM hiện nay đều có độ phân giải nanomet. Các loại phương pháp khác nhau được sử dụng để đo độ dịch chuyển của công xôn. Phương pháp phổ biến nhất là sử dụng chùm tia laze phản xạ trên công xôn để độ lệch của chùm phản xạ có thể được sử dụng làm thước đo vị trí công xôn.
Vì AFM sử dụng phương pháp cảm nhận bề mặt bằng đầu dò cơ học, nó có khả năng tạo ra hình ảnh 3D của mẫu bằng cách thăm dò tất cả các bề mặt. Nó cũng cho phép người dùng thao tác các nguyên tử hoặc phân tử trên bề mặt mẫu bằng cách sử dụng đầu.
Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
SEM sử dụng chùm tia điện tử thay vì ánh sáng để chụp ảnh. Nó có độ sâu trường ảnh lớn giúp người dùng có thể quan sát hình ảnh bề mặt mẫu chi tiết hơn. AFM cũng có khả năng kiểm soát nhiều hơn về lượng phóng đại khi hệ thống điện từ đang được sử dụng.
Trong SEM, chùm electron được tạo ra bằng súng bắn điện tử và nó đi qua một đường thẳng đứng dọc theo kính hiển vi được đặt trong chân không. Điện trường và từ trường với thấu kính hội tụ chùm điện tử tới mẫu vật. Một khi chùm điện tử chiếu vào bề mặt mẫu, các điện tử và tia X sẽ được phát ra. Các khí thải này được phát hiện và phân tích để đưa hình ảnh vật liệu lên màn hình. Độ phân giải của SEM ở quy mô nanomet và nó phụ thuộc vào năng lượng chùm tia.
Vì SEM được vận hành trong chân không và cũng sử dụng các điện tử trong quá trình chụp ảnh, nên các quy trình đặc biệt cần được tuân thủ trong quá trình chuẩn bị mẫu.
SEM có lịch sử rất lâu đời kể từ lần quan sát đầu tiên được thực hiện bởi Max Knoll vào năm 1935. SEM thương mại đầu tiên có mặt vào năm 1965.
Sự khác biệt giữa AFM và SEM
1. SEM sử dụng chùm tia điện tử để chụp ảnh trong đó AFM sử dụng phương pháp cảm nhận bề mặt bằng cách sử dụng đầu dò cơ học.
2. AFM có thể cung cấp thông tin 3 chiều của bề mặt mặc dù SEM chỉ cho hình ảnh 2 chiều.
3. Không có xử lý đặc biệt nào cho mẫu trong AFM không giống như trong SEM, nơi có nhiều xử lý trước do môi trường chân không và chùm điện tử.
4. SEM có thể phân tích diện tích bề mặt lớn hơn so với AFM.
5. SEM có thể thực hiện quét nhanh hơn AFM.
6. Mặc dù SEM chỉ có thể được sử dụng để chụp ảnh, AFM có thể được sử dụng để thao tác các phân tử ngoài việc chụp ảnh.
7. SEM được giới thiệu vào năm 1935 có lịch sử lâu đời hơn nhiều so với AFM được giới thiệu gần đây (năm 1986).
