AFM versus SEM
De behoefte om de kleinere wereld te verkennen, is snel gegroeid met de recente ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals nanotechnologie, microbiologie en elektronica. Omdat microscoop het hulpmiddel is dat de vergrote beelden van de kleinere objecten levert, wordt er veel onderzoek gedaan naar het ontwikkelen van verschillende microscopietechnieken om de resolutie te verhogen. Hoewel de eerste microscoop een optische oplossing is waarbij lenzen werden gebruikt om de beelden te vergroten, volgen de huidige microscopen met hoge resolutie verschillende benaderingen. Scanning Electron Microscope (SEM) en Atomic Force Microscope (AFM) zijn gebaseerd op twee van zulke verschillende benaderingen.
Atomic Force Microscope (AFM)
AFM gebruikt een punt om het oppervlak van het monster te scannen en de punt gaat op en neer volgens de aard van het oppervlak. Dit concept is vergelijkbaar met de manier waarop een blinde een oppervlak begrijpt door met zijn vingers over het oppervlak te gaan. AFM-technologie werd geïntroduceerd door Gerd Binnig en Christoph Gerber in 1986 en was sinds 1989 commercieel verkrijgbaar.
De punt is gemaakt van materialen zoals diamant, silicium en koolstof nanobuisjes en bevestigd aan een cantilever. Hoe kleiner de punt, hoe hoger de resolutie van de afbeelding. De meeste van de huidige AFM's hebben een nanometerresolutie. Er worden verschillende soorten methoden gebruikt om de verplaatsing van de cantilever te meten. De meest gebruikelijke methode is het gebruik van een laserstraal die reflecteert op de cantilever, zodat de afbuiging van de gereflecteerde bundel kan worden gebruikt als een maat voor de cantileverpositie.
Aangezien AFM de methode gebruikt om het oppervlak te voelen met een mechanische sonde, is het in staat om een 3D-beeld van het monster te produceren door alle oppervlakken te onderzoeken. Het stelt gebruikers ook in staat om de atomen of moleculen op het monsteroppervlak te manipuleren met behulp van de punt.
Scannende elektronenmicroscoop (SEM)
SEM gebruikt een elektronenbundel in plaats van licht voor beeldvorming. Het heeft een grote scherptediepte waardoor gebruikers een meer gedetailleerd beeld van het monsteroppervlak kunnen zien. AFM heeft ook meer controle over de mate van vergroting aangezien een elektromagnetisch systeem in gebruik is.
In SEM wordt de elektronenbundel geproduceerd met behulp van een elektronenkanon en gaat deze door een verticaal pad langs de microscoop dat in een vacuüm wordt geplaatst. Elektrische en magnetische velden met lenzen focussen de elektronenbundel op het preparaat. Zodra de elektronenbundel het monsteroppervlak raakt, worden elektronen en röntgenstralen uitgezonden. Deze emissies worden gedetecteerd en geanalyseerd om het materiaalbeeld op het scherm te zetten. De resolutie van SEM is op nanometerschaal en hangt af van de stralingsenergie.
Omdat SEM in vacuüm wordt gebruikt en ook elektronen gebruikt in het beeldvormingsproces, moeten speciale procedures worden gevolgd bij de monstervoorbereiding.
SEM heeft een zeer lange geschiedenis sinds de eerste waarneming door Max Knoll in 1935. De eerste commerciële SEM was beschikbaar in 1965.
Verschil tussen AFM en SEM
1. SEM gebruikt een elektronenbundel voor beeldvorming, waarbij AFM de methode gebruikt om het oppervlak te voelen met behulp van mechanische sondering.
2. AFM kan driedimensionale informatie van het oppervlak leveren, hoewel SEM slechts een tweedimensionaal beeld geeft.
3. Er zijn geen speciale behandelingen voor het monster in AFM in tegenstelling tot in SEM, waar veel voorbehandelingen moeten worden gevolgd vanwege vacuümomgeving en elektronenbundel.
4. SEM kan een groter oppervlak analyseren in vergelijking met AFM.
5. SEM kan sneller scannen dan AFM.
6. Hoewel SEM alleen kan worden gebruikt voor beeldvorming, kan AFM naast beeldvorming ook worden gebruikt om de moleculen te manipuleren.
7. De in 1935 geïntroduceerde SEM kent een veel langere geschiedenis dan de recent (in 1986) geïntroduceerde AFM.
