扫描电子显微镜在材料科学研究中都有哪些应用

它主要由带针尖的微悬臂梁、微悬臂梁运动检测装置、监测其运动的反馈回路、扫描样品的压电陶瓷扫描装置和计算机控制的图像采集、显示和处理系统组成。 .悬臂的运动可以通过隧道电流检测等电学方法或光束偏转、干涉测量等光学方法进行检测。检测排斥力可以获得表面原子级分辨率的图像。在这种情况下，分辨率也是纳米级的。 AFM测量对样品无特殊要求，对样品无需特殊处理。固体表面、吸附系统等只能在大气中进行测量，可以获得三维表面粗糙度等信息。
的优点和缺点
好处
原子力显微镜观察到的图像
与扫描电子显微镜相比，AFM有很多优点。与只能提供二维图像的电子显微镜不同，AFM 提供真正的三维表面图。同时，AFM 不需要对样品进行任何特殊处理，例如镀铜或镀碳，否则会对样品造成不可逆的损坏。第三，电子显微镜需要在高真空条件下工作，而原子力显微镜在常压甚至液体环境下都能很好地工作。这可用于研究生物大分子甚至活的生物组织。
缺点
与扫描电子显微镜（SEM）相比，AFM的缺点是成像范围太小，速度慢，探针的影响太大。原子力显微镜（Atomic Force Microscope）是继扫描隧道显微镜之后发明的一种具有原子级高分辨率的新型仪器。可在大气和液体环境中对各种材料和样品进行纳米物理性能分析。包括形态学检测或直接纳米操作；已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化学工程、食品、医学研究以及科研院所的各种纳米相关学科领域，成为纳米科学的基础研究工具。与扫描隧道显微镜相比，原子力显微镜可以观察非导电样品，因此具有更广泛的适用性。目前广泛应用于科研和工业的扫描力显微镜（Scanning Force Microscope），是以原子力显微镜为基础的。
应用领域
随着科学技术的发展，生命科学开始向定量科学方向发展。大多数实验的研究重点已成为生物大分子，特别是核酸与蛋白质结构的关系及相关功能。由于 AFM 具有广泛的工作范围，因此它可以以高分辨率直接对自然状态（空气或液体）的生物医学样品进行成像。因此，原子力显微镜已成为研究生物医学样品和生物大分子的重要工具之一。 AFM的应用主要包括三个方面：生物细胞表面形态的观察；观察生物大分子的结构和其他性质；观察生物分子间的力谱曲线。

扫描隧道显微镜又称“扫描隧道显微镜"或“隧道扫描显微镜"，是一种利用量子理论中的隧道效应来探测物质表面结构的仪器。它于 1981 年由 Gerd Binning (G. Binnig) 和 Heinrich Rohrer (H. Rohrer) 在瑞士苏黎世的 IBM 苏黎世实验室发明。这两位发明家因此与恩斯特·鲁斯卡合作，共同获得了 1986 年的诺贝尔物理学奖。
扫描隧道显微镜简称STM。作为扫描探针显微镜工具，扫描隧道显微镜使科学家能够观察和定位单个原子。它具有比同类原子力显微镜更高的分辨率。此外，扫描隧道显微镜可以利用探针的jian 端在低温（4K）下精确操纵原子，因此它既是纳米技术中的重要测量工具，又是加工工具。
STM使人类shou次能够实时观察到单个原子在物质表面的排列状态以及与表面电子行为相关的物理化学性质。它在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中具有重要意义和广泛性。其应用前景被国际科学界*为1980年代世界shi大科技成果之一。
具体应用
扫描
当 STM 工作时，探针将足够靠近样品以产生高度空间受限的电子束。因此，在成像工作中，STM具有非常高的空间分辨率，可用于科学观测。
缺陷检测与修复
STM可以在表面加工过程中实时对表面形貌进行成像，以发现表面各种结构的缺陷和损伤，并利用表面沉积和蚀刻的方法建立或切断连接导线以消除缺陷，达到修复的目的，然后可以使用STM成像检查修复结果的好坏。