AFM vs. SEM
Die Notwendigkeit, die kleinere Welt zu erkunden, ist mit der jüngsten Entwicklung neuer Technologien wie Nanotechnologie, Mikrobiologie und Elektronik schnell gewachsen. Da das Mikroskop das Werkzeug ist, das die vergrößerten Bilder der kleineren Objekte liefert, wird viel geforscht, um verschiedene Mikroskopietechniken zu entwickeln, um die Auflösung zu erhöhen. Obwohl das erste Mikroskop eine optische Lösung ist, bei der Linsen verwendet wurden, um die Bilder zu vergrößern, verfolgen aktuelle hochauflösende Mikroskope andere Ansätze. Das Rasterelektronenmikroskop (SEM) und das Rasterkraftmikroskop (AFM) basieren auf zwei dieser unterschiedlichen Ansätze.
Atomkraftmikroskop (AFM)
AFM verwendet eine Spitze, um die Oberfläche der Probe zu scannen, und die Spitze bewegt sich entsprechend der Art der Oberfläche auf und ab. Dieses Konzept ähnelt der Art und Weise, wie ein Blinder eine Oberfläche versteht, indem er mit seinen Fingern über die gesamte Oberfläche fährt. Die AFM-Technologie wurde 1986 von Gerd Binnig und Christoph Gerber eingeführt und war seit 1989 kommerziell erhältlich.
Die Spitze besteht aus Materialien wie Diamant, Silizium und Kohlenstoffnanoröhren und ist an einem Cantilever befestigt. Je kleiner die Spitze, desto höher die Auflösung der Bildgebung. Die meisten der gegenwärtigen AFMs haben eine Auflösung im Nanometerbereich. Es werden verschiedene Arten von Verfahren verwendet, um die Auslenkung des Cantilevers zu messen. Die gebräuchlichste Methode ist die Verwendung eines Laserstrahls, der an einem Cantilever reflektiert wird, sodass die Ablenkung des reflektierten Strahls als Maß für die Position des Cantilevers verwendet werden kann.
Da AFM die Methode zum Abtasten der Oberfläche mit einer mechanischen Sonde verwendet, ist es in der Lage, ein 3D-Bild der Probe zu erstellen, indem alle Oberflächen untersucht werden. Es ermöglicht Benutzern auch, die Atome oder Moleküle auf der Probenoberfläche mit der Spitze zu manipulieren.
Rasterelektronenmikroskop (REM)
REM verwendet zur Bildgebung einen Elektronenstrahl anstelle von Licht. Es hat eine große Schärfentiefe, die es dem Benutzer ermöglicht, ein detaillierteres Bild der Probenoberfläche zu betrachten. AFM hat auch eine bessere Kontrolle über die Vergrößerung, da ein elektromagnetisches System verwendet wird.
Im SEM wird der Elektronenstrahl mit einer Elektronenkanone erzeugt und durchläuft einen vertikalen Pfad entlang des Mikroskops, das in einem Vakuum angeordnet ist. Elektrische und magnetische Felder mit Linsen fokussieren den Elektronenstrahl auf die Probe. Sobald der Elektronenstrahl auf die Probenoberfläche trifft, werden Elektronen und Röntgenstrahlen emittiert. Diese Emissionen werden detektiert und analysiert, um das Materialbild auf den Bildschirm zu bringen. Die Auflösung des SEM liegt im Nanometerbereich und hängt von der Strahlenergie ab.
Da SEM im Vakuum betrieben wird und bei der Bildgebung auch Elektronen verwendet, sollten bei der Probenvorbereitung besondere Verfahren eingeh alten werden.
SEM hat eine sehr lange Geschichte seit seiner ersten Beobachtung durch Max Knoll im Jahr 1935. Das erste kommerzielle SEM war 1965 verfügbar.
Unterschied zwischen AFM und SEM
1. SEM verwendet einen Elektronenstrahl zur Bildgebung, während AFM die Methode zum Abtasten der Oberfläche durch mechanisches Sondieren verwendet.
2. AFM kann dreidimensionale Informationen der Oberfläche liefern, obwohl SEM nur ein zweidimensionales Bild liefert.
3. Anders als beim SEM, wo aufgrund der Vakuumumgebung und des Elektronenstrahls viele Vorbehandlungen durchgeführt werden müssen, gibt es beim AFM keine speziellen Behandlungen für die Probe.
4. SEM kann im Vergleich zu AFM eine größere Oberfläche analysieren.
5. SEM kann schneller scannen als AFM.
6. Obwohl SEM nur zur Bildgebung verwendet werden kann, kann AFM zusätzlich zur Bildgebung zur Manipulation der Moleküle verwendet werden.
7. Das 1935 eingeführte SEM hat eine viel längere Geschichte als das kürzlich (1986) eingeführte AFM.
