AFM vs SEM
La necessità di esplorare il mondo più piccolo è cresciuta rapidamente 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 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 di questi approcci diversi.
Microscopio a forza atomica (AFM)
AFM utilizza una punta per scansionare la superficie del campione e la punta sale e scende in base alla natura della superficie. Questo concetto è simile al modo in cui una persona non vedente comprende 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 era disponibile in commercio 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, maggiore è la risoluzione dell'immagine. La maggior parte degli attuali AFM ha una risoluzione nanometrica. Diversi tipi di metodi vengono utilizzati per misurare lo spostamento del cantilever. Il metodo più comune consiste nell'usare un raggio laser che 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 tastare la superficie mediante 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 utilizzando la punta.
Microscopio elettronico a scansione (SEM)
SEM utilizza un raggio di elettroni invece della 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 poiché è in uso un sistema elettromagnetico.
Nel SEM, il fascio di elettroni viene prodotto utilizzando un cannone elettronico e percorre 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 la superficie del campione, vengono emessi elettroni e raggi X. Queste emissioni vengono rilevate e analizzate per mettere sullo schermo l'immagine del materiale. La risoluzione del SEM è in scala nanometrica e dipende dall'energia del raggio.
Poiché il SEM funziona 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 sua prima osservazione fatta da Max Knoll nel 1935. Il primo SEM commerciale era disponibile nel 1965.
Differenza tra AFM e SEM
1. SEM utilizza un raggio di elettroni per l'imaging in cui AFM utilizza il metodo di tastare la superficie utilizzando il sondaggio meccanico.
2. L'AFM può fornire informazioni tridimensionali della superficie sebbene il SEM fornisca solo un'immagine bidimensionale.
3. Non ci sono trattamenti speciali per il campione in AFM a differenza di SEM dove molti pretrattamenti da seguire a causa dell'ambiente sotto vuoto e del fascio di elettroni.
4. Il SEM può analizzare una superficie maggiore rispetto all'AFM.
5. SEM può eseguire scansioni più veloci di AFM.
6. Sebbene il SEM possa essere utilizzato solo per l'imaging, l'AFM può essere utilizzato per manipolare le molecole oltre all'imaging.
7. SEM, introdotto nel 1935, ha una storia molto più lunga rispetto all'AFM introdotto di recente (nel 1986).
