AFM vs. SEM

Necessità di esplorare il mondo più piccolo, è in rapida crescita con il recente sviluppo di nuove tecnologie come la nanotecnologia, la microbiologia e l'elettronica. Poiché il microscopio è lo strumento che fornisce le immagini ingrandite degli oggetti più piccoli, vengono fatte molte ricerche sullo sviluppo di diverse tecniche di microscopia per aumentare la risoluzione. Sebbene il primo microscopio sia una soluzione ottica in cui sono state utilizzate le lenti per ingrandire le immagini, gli attuali microscopi ad alta risoluzione seguono approcci diversi. Il microscopio elettronico a scansione (SEM) e il microscopio a forza atomica (AFM) si basano su due approcci così diversi.

Atomic Force Microscope (AFM)

AFM utilizza una punta per scansionare la superficie del campione e la punta va su e giù a seconda della natura della superficie. Questo concetto è simile al modo in cui un cieco capisce una superficie facendo scorrere le dita su tutta la superficie. La tecnologia AFM è stata introdotta da Gerd Binnig e Christoph Gerber nel 1986 ed è stata commercialmente disponibile dal 1989.

La punta è realizzata con materiali come diamante, silicio e nanotubi di carbonio e fissata a un cantilever. Più piccola è la punta più alta è la risoluzione dell'immagine. La maggior parte degli AFM attuali ha una risoluzione nanometrica. Diversi tipi di metodi vengono utilizzati per misurare lo spostamento del cantilever. Il metodo più comune consiste nell'utilizzare un raggio laser che si riflette sul cantilever in modo che la deflessione del raggio riflesso possa essere utilizzata come misura della posizione del cantilever.

Poiché AFM utilizza il metodo di rilevamento della superficie mediante una sonda meccanica, è in grado di produrre un'immagine 3D del campione sondando tutte le superfici. Consente inoltre agli utenti di manipolare gli atomi o le molecole sulla superficie del campione usando la punta.

Microscopio elettronico a scansione (SEM)

SEM utilizza un fascio di elettroni anziché luce per l'imaging. Ha una grande profondità di campo che consente agli utenti di osservare un'immagine più dettagliata della superficie del campione. L'AFM ha anche un maggiore controllo sulla quantità di ingrandimento quando è in uso un sistema elettromagnetico.

In SEM, il raggio di elettroni viene prodotto usando una pistola elettronica e attraversa un percorso verticale lungo il microscopio che viene posto nel vuoto. I campi elettrici e magnetici con lenti focalizzano il fascio di elettroni sul campione. Una volta che il fascio di elettroni colpisce sulla superficie del campione, vengono emessi elettroni e raggi X. Queste emissioni vengono rilevate e analizzate al fine di mettere l'immagine del materiale sullo schermo. La risoluzione di SEM è in scala nanometrica e dipende dall'energia del raggio.

Poiché il SEM viene utilizzato nel vuoto e utilizza anche elettroni nel processo di imaging, è necessario seguire procedure speciali nella preparazione del campione.

SEM ha una storia molto lunga dalla prima osservazione fatta da Max Knoll nel 1935. La prima SEM commerciale fu disponibile nel 1965.