A PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓP ÉS AZ ATOMI ERÕMIKROSZKÓP:
egymást kiegészítõ vagy egymással versengõ módszerek az anyagtudományban?Kálmán Erika
MTA KKKI-BAYATI
A pásztázó tûszondás mikroszkópok (SPM) közös jellemzõje, hogy mechanikus rendszerek, egy tût (szondát) pásztáznak a mintán, miközben a tû és a minta valamilyen kölcsönhatását képjelként mérik, vagy a kölcsönhatást állandó értéken tartva a minta domborzatát tapogatják le. Mélységélességük más módszerekhez képest nagy, a teljes pásztázott tartományra kiterjed, és a teljes tartományban kiváló a mélységi felbontóképességük is. Hátrányuk hogy a pásztázott tartomány nagyjából 200*400*5 µm vagy annál kisebb, tehát legkisebb nagyításuk is kb. százszoros. Legnagyobb nagyításuk 1 millió körül van, de e helyett inkább 0.5 Å-ös legjobb felbontásuk a jellemzõ, amit viszonylag egyszerû mintaelõkészítés esetén is el lehet érni.
Rohrer és Binning 1981 évi elsõ kísérlete óta a pásztázó alagútmikroszkóp (STM) nagy jelentõségû felületvizsgáló eljárássá fejlõdött. Az STM csak vezetõ és félvezetõ minták vizsgálatára alkalmas, ezért 1986-ban Binning és munkatársai kifejlesztették az atomi erõmikroszkópot (AFM).
A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) elektronsugárral tapogatja le a minta felületét. Mélységélessége nagy, de ugyanakkor mélységi felbontóképessége meglehetõsen rossz. Letapogatott tartománya a cm méretû, a kb. tízszeres nagyításnak megfelelõ tartományban van. A legnagyobb nagyítása általában 300 000, de az ennek kihasználásához szükséges felbontást csak különleges mintákon lehet elérni, viszont a nagy pásztázott tartomány durva felületû minták (pl. kõzetek) vizsgálatát is lehetõvé teszi
A SEM EDS feltéttel együtt felületanalitikai vizsgálatokat tesz lehetõvé, az elemösszetételt nagyjából 1-100 µm3 gerjesztett térfogatban határozza meg. Az AFM ugyanakkor a minta összetételérõl csak bizonyos fizikai tulajdonságok alapján adhat információt.
Az SPM technikák lehetõvé teszik a vizes oldatban történõ in-situ vizsgálatokat is, sõt elektrokémiai módszerrel történõ kombinálásuk is lehetséges.
Ez a két technika kiegészíti és átfedi egymást, így a centiméterestõl a nanométeres tartományig lehetõvé teszik a laterális jellemzõk meghatározását. Az elõadás tárgyalja a két kísérleti technika képalkotási hibáit, és bemutatja a kísérleti módszerek alkalmazási lehetõségeit az anyagtudományban.
Publikációk:
P. Nagy., A. Juhász, E. Kálmán
AFM investigation on Vicker indents: an artifact
Microchimica Acta 132, 457-460 (2000)J. Miklósi, P. Póczik, b. Tury, I. Sytchev, K. Papp, G. , Kaptay, P. Nagy, E. Kálmán
SPM investigation of electrochemically produced carbon nanotubes
J. Appl. Phys. A 71, 1-4 (2000)Gy. Vastag, E. Szõcs, A. Shaban, I. Bertóti, K. Popov-Pergal, E. Kálmán:
Adsorption and corrosion protection behavior of thiazole derivatives on copper surfaces
Solid State Ionics (in press) (2001)Zs. Keresztes, T. Rigó, J. Telegdi and E. Kálmán
Investigation of biopolymer networks by means of AFM
J. Appl. Phys. (in press) (2001)L. Sziráki, E. Szõcs, Zs. Pilbáth, K. Papp and E. Kálmán:
Study of the initial Stage of the White Rust Formation on Zinc Single Crystal by EIS, STM/AFM and SEM/EDS techniques
Electrochim. Acta (in press) (2001)
Vissza