AFM vs SEM
De noodzaak om de kleinere wereld te verkennen, is snel gegroeid met de recente ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals nanotechnologie, microbiologie en elektronica. Omdat de microscoop het hulpmiddel is dat de vergrote afbeeldingen 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 dergelijke verschillende benaderingen.
Atomic Force Microscope (AFM)
AFM gebruikt een tip om het oppervlak van het monster te scannen en de tip 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 in 1986 geïntroduceerd door Gerd Binnig en Christoph Gerber en was sinds 1989 in de handel verkrijgbaar.
De tip is gemaakt van materialen zoals diamant, silicium en koolstof nanobuisjes en bevestigd aan een cantilever. Kleiner de tip hoger de resolutie van de beeldvorming. 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 straal kan worden gebruikt als maat voor de cantileverpositie.
Omdat AFM de methode gebruikt om het oppervlak te voelen met behulp van een mechanische sonde, is het in staat om een 3D-beeld van het monster te produceren door alle oppervlakken te sonderen. Het stelt gebruikers ook in staat om de atomen of moleculen op het monsteroppervlak te manipuleren met behulp van de punt.
Scanning Electron Microscope (SEM)
SEM gebruikt een elektronenstraal in plaats van licht voor beeldvorming. Het heeft een grote scherptediepte waardoor gebruikers een gedetailleerder beeld van het monsteroppervlak kunnen waarnemen. AFM heeft ook meer controle over de hoeveelheid vergroting omdat er 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 die in een vacuüm is geplaatst. Elektrische en magnetische velden met lenzen focussen de elektronenbundel op het preparaat. Zodra de elektronenstraal het monsteroppervlak raakt, worden elektronen en röntgenstralen uitgezonden. Deze emissies worden gedetecteerd en geanalyseerd om het materiële beeld op het scherm te krijgen. Resolutie van SEM is in nanometerschaal en hangt af van de bundelenergie.
Aangezien SEM in een vacuüm werkt 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 elektronenstraal voor beeldvorming waarbij AFM de methode gebruikt om het oppervlak te voelen met behulp van mechanische sondering.
2. AFM kan driedimensionale informatie over het oppervlak geven, hoewel SEM alleen een tweedimensionaal beeld geeft.
3. Er zijn geen speciale behandelingen voor het monster in AFM, in tegenstelling tot SEM, waar veel voorbehandelingen moeten worden gevolgd vanwege de vacuümomgeving en de elektronenstraal.
4. SEM kan een groter oppervlak analyseren in vergelijking met AFM.
5. SEM kan sneller scannen dan AFM.
6. Hoewel SEM alleen voor beeldvorming kan worden gebruikt, kan AFM naast beeldvorming ook worden gebruikt om de moleculen te manipuleren.
7. SEM die in 1935 werd geïntroduceerd, heeft een veel langere geschiedenis vergeleken met de onlangs (in 1986) geïntroduceerde AFM.
