សេចក្តីផ្តើម

បច្ចុប្បន្ននេះ ទិសដៅវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកទេស - ណាណូបច្ចេកវិជ្ជា - កំពុងអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័ស គ្របដណ្តប់យ៉ាងទូលំទូលាយនៃការស្រាវជ្រាវជាមូលដ្ឋាន និងអនុវត្ត។ នេះគឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីជាមូលដ្ឋានដែលអាចដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យចម្រុះដូចជា ទំនាក់ទំនង បច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្រ្ត មីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងថាមពល។ សព្វថ្ងៃនេះក្រុមហ៊ុនវ័យក្មេងជាងមួយរយកំពុងបង្កើតផលិតផលណាណូបច្ចេកវិទ្យាដែលនឹងចូលទីផ្សារក្នុងរយៈពេលពីរទៅបីឆ្នាំខាងមុខ។

បច្ចេកវិទ្យាណាណូនឹងក្លាយទៅជាបច្ចេកវិទ្យាឈានមុខគេក្នុងសតវត្សទី 21 ហើយនឹងរួមចំណែកដល់ការអភិវឌ្ឍន៍សេដ្ឋកិច្ច និងសង្គមនៃសង្គម ពួកគេអាចក្លាយជាតម្រូវការជាមុនសម្រាប់បដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្មថ្មី។ កាលពីពីររយឆ្នាំមុន ការរីកចម្រើនក្នុងបដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្មត្រូវបានសម្រេចដោយចំណាយប្រហែល 80% នៃធនធានរបស់ផែនដី។ បច្ចេកវិទ្យាណាណូនឹងកាត់បន្ថយបរិមាណនៃការប្រើប្រាស់ធនធានយ៉ាងច្រើន ហើយនឹងមិនដាក់សម្ពាធលើបរិស្ថាននោះទេ ពួកគេនឹងដើរតួនាទីឈានមុខគេក្នុងជីវិតមនុស្សជាតិ ដូចជាឧទាហរណ៍ កុំព្យូទ័របានក្លាយជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃជីវិតរបស់មនុស្ស។

វឌ្ឍនភាពនៃបច្ចេកវិទ្យាណាណូត្រូវបានជំរុញដោយការអភិវឌ្ឍនៃវិធីសាស្រ្តពិសោធន៍នៃការស្រាវជ្រាវ ដែលជាព័ត៌មានច្រើនបំផុតដែលជាវិធីសាស្រ្តនៃការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ ការបង្កើត និងការចែកចាយដែលពិភពលោកជំពាក់ ជាពិសេសចំពោះអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ 1986 - សាស្រ្តាចារ្យ Heinrich Rohrer និងវេជ្ជបណ្ឌិត។ Gerd Binnig ។

ពិភពលោកមានការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងចំពោះការរកឃើញនៃវិធីសាស្ត្រសាមញ្ញបែបនេះសម្រាប់ការមើលឃើញអាតូម ហើយថែមទាំងមានសមត្ថភាពរៀបចំវាទៀតផង។ ក្រុមស្រាវជ្រាវជាច្រើនបានចាប់ផ្តើមរចនាឧបករណ៍ដែលផលិតនៅផ្ទះ និងពិសោធន៍ក្នុងទិសដៅនេះ។ ជាលទ្ធផល គ្រោងការណ៍ឧបករណ៍ងាយស្រួលមួយចំនួនបានកើត វិធីសាស្ត្រផ្សេងៗសម្រាប់ការមើលឃើញលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មផ្ទៃលើផ្ទៃត្រូវបានស្នើឡើង ដូចជាមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងនៅពេលក្រោយ មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងម៉ាញេទិក មីក្រូទស្សន៍សម្រាប់កត់ត្រាអន្តរកម្មម៉ាញេទិក អេឡិចត្រូស្ទិច និងអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ វិធីសាស្រ្តនៃមីក្រូទស្សន៍អុបទិកនៅជិតវាលត្រូវបានបង្កើតឡើងយ៉ាងខ្លាំង។ វិធីសាស្រ្តត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់សកម្មភាពដឹកនាំ និងគ្រប់គ្រងនៅក្នុងប្រព័ន្ធស៊ើបអង្កេតលើផ្ទៃ ឧទាហរណ៍ nanolithography - ការផ្លាស់ប្តូរកើតឡើងលើផ្ទៃក្រោមសកម្មភាពនៃឥទ្ធិពលអគ្គិសនី ឥទ្ធិពលម៉ាញេទិក ការខូចទ្រង់ទ្រាយប្លាស្ទិក និងពន្លឺនៅក្នុងប្រព័ន្ធស៊ើបអង្កេតផ្ទៃ។ បច្ចេកវិជ្ជាត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់ការផលិតការស៊ើបអង្កេតដែលមានប៉ារ៉ាម៉ែត្រធរណីមាត្រដែលបានបញ្ជាក់ដោយមានថ្នាំកូតពិសេសនិងរចនាសម្ព័ន្ធសម្រាប់មើលឃើញលក្ខណៈសម្បត្តិនៃផ្ទៃផ្សេងៗ។

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនស្កែន (SPM) គឺជាវិធីសាស្រ្តទំនើបដ៏មានអានុភាពមួយសម្រាប់សិក្សាពីលក្ខណៈរូបវន្ត និងលក្ខណៈមូលដ្ឋាននៃផ្ទៃរឹងជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញលំហខ្ពស់។ ក្នុងរយៈពេល 10 ឆ្នាំកន្លងមកនេះ មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនបានវិវត្តន៍ពីបច្ចេកទេសកម្រនិងអសកម្មដែលមានចំពោះក្រុមស្រាវជ្រាវមួយចំនួនប៉ុណ្ណោះ ទៅជាឧបករណ៍ប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយ និងជោគជ័យសម្រាប់ការសិក្សាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទៃ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ការអនុវត្តជាក់ស្តែង គ្មានការស្រាវជ្រាវលើវិស័យរូបវិទ្យាផ្ទៃ និងបច្ចេកវិទ្យាខ្សែភាពយន្តស្តើងណាមួយត្រូវបានបញ្ចប់ដោយគ្មានការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រ SPM ឡើយ។ ការអភិវឌ្ឍន៍នៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនក៏បានបម្រើជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍វិធីសាស្រ្តថ្មីក្នុងបច្ចេកវិទ្យាណាណូ - បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់បង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធជាមួយនឹងមាត្រដ្ឋានណាណូម៉ែត្រ។

1. ប្រវត្តិ​សា​ស្រ្ត​

ដើម្បីសង្កេតមើលវត្ថុតូចៗ ជនជាតិហូឡង់ Anthony van Leeuwenhoek បានបង្កើតមីក្រូទស្សន៍នៅសតវត្សទី 17 ដោយបានរកឃើញពិភពនៃអតិសុខុមប្រាណ។ មីក្រូទស្សន៍របស់គាត់មិនល្អឥតខ្ចោះ ហើយផ្តល់ការពង្រីកពី 150 ទៅ 300 ដង។ ប៉ុន្តែអ្នកដើរតាមរបស់គាត់បានកែលម្អឧបករណ៍អុបទិកនេះ ដោយដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ការរកឃើញជាច្រើននៅក្នុងជីវវិទ្យា ភូគព្ភវិទ្យា និងរូបវិទ្យា។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅចុងសតវត្សទី 19 (1872) អ្នកជំនាញខាងអុបទិកជនជាតិអាឡឺម៉ង់ Ernst Karl Abbe បានបង្ហាញថាដោយសារតែការបង្វែរនៃពន្លឺ ដំណោះស្រាយនៃមីក្រូទស្សន៍ (នោះគឺចម្ងាយអប្បបរមារវាងវត្ថុនៅពេលដែលពួកវាមិនទាន់បញ្ចូលគ្នាជាតែមួយ។ រូបភាព) ត្រូវបានកំណត់ដោយរលកពន្លឺ (0.4 - 0.8 µm) ។ ដូច្នេះហើយ គាត់បានសន្សំកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងជាច្រើនរបស់អ្នកជំនាញផ្នែកអុបទិក ដែលព្យាយាមបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ទំនើបបន្ថែមទៀត ប៉ុន្តែអ្នកជីវវិទូ និងភូគព្ភវិទូខកចិត្តដែលបានបាត់បង់ក្តីសង្ឃឹមក្នុងការទទួលបានឧបករណ៍ដែលមានការពង្រីកលើសពី 1500x។

ប្រវត្តិនៃការបង្កើតមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុង គឺជាឧទាហរណ៍ដ៏អស្ចារ្យមួយអំពីរបៀបដែលវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យាកំពុងអភិវឌ្ឍដោយឯករាជ្យ តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរព័ត៌មានដែលទទួលបាន និងចូលរួមកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែង បង្កើតឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលថ្មីមួយសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្រ។ ចំណុចកំពូលនៃរូបវិទ្យាបុរាណគឺទ្រឹស្តីនៃវាលអេឡិចត្រូម៉ាញេទិក ដែលពន្យល់ពីការសាយភាយនៃពន្លឺ ការកើតនៃដែនអគ្គិសនី និងម៉ាញេទិក ចលនានៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកនៅក្នុងវាលទាំងនេះ ជាការសាយភាយនៃរលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។ រលកអុបទិកបានធ្វើឱ្យច្បាស់នូវបាតុភូតនៃការសាយភាយ យន្តការនៃការបង្កើតរូបភាព និងការលេងនៃកត្តាដែលកំណត់គុណភាពបង្ហាញនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ពន្លឺ។ យើងជំពាក់ភាពជោគជ័យក្នុងវិស័យទ្រឹស្តី និងរូបវិទ្យាពិសោធន៍ចំពោះការរកឃើញអេឡិចត្រុងជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់លាក់របស់វា។ ការអភិវឌ្ឍន៍ដោយឡែក និងហាក់ដូចជាឯករាជ្យទាំងនេះបាននាំទៅដល់ការបង្កើតមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃអុបទិកអេឡិចត្រុង ដែលជាកម្មវិធីដ៏សំខាន់បំផុតមួយគឺការច្នៃប្រឌិត EM ក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1930 ។ តម្រុយដោយផ្ទាល់នៃលទ្ធភាពនេះអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាសម្មតិកម្មនៃធម្មជាតិរលកនៃអេឡិចត្រុងដែលបានដាក់ចេញនៅឆ្នាំ 1924 ដោយ Louis de Broglie និងបានបញ្ជាក់ដោយពិសោធន៍នៅឆ្នាំ 1927 ដោយ K. Davisson និង L. Germer នៅសហរដ្ឋអាមេរិក និង J. Thomson ក្នុងប្រទេសអង់គ្លេស។ ដូច្នេះ ភាពស្រដៀងគ្នាមួយត្រូវបានស្នើឡើង ដែលធ្វើឱ្យវាអាចបង្កើត EM មួយដោយយោងទៅតាមច្បាប់នៃរលកអុបទិក។ H. Bush បានរកឃើញថា រូបភាពអេឡិចត្រូនិចអាចបង្កើតបានដោយប្រើវាលអគ្គិសនី និងម៉ាញេទិក។ ក្នុងរយៈពេលពីរទសវត្សរ៍ដំបូងនៃសតវត្សទី 20 លក្ខខណ្ឌបច្ចេកទេសចាំបាច់ត្រូវបានបង្កើតឡើងផងដែរ។ មន្ទីរពិសោធន៍ឧស្សាហកម្មដែលធ្វើការលើ oscilloscope កាំរស្មី cathode បានផ្តល់បច្ចេកវិជ្ជាបូមធូលី ប្រភពស្ថេរភាពនៃតង់ស្យុង និងចរន្តខ្ពស់ និងឧបករណ៍បញ្ចេញអេឡិចត្រុងល្អ។

នៅឆ្នាំ 1931 R. Rudenberg បានដាក់ពាក្យសុំប៉ាតង់សម្រាប់មីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបញ្ជូន ហើយនៅឆ្នាំ 1932 M. Knoll និង E. Ruska បានបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ដំបូងគេ ដោយប្រើកែវម៉ាញេទិកដើម្បីផ្តោតទៅលើអេឡិចត្រុង។ ឧបករណ៍នេះគឺជាអ្នកនាំមុខគេនៃមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបញ្ជូនអុបទិកទំនើប (OTEM) ។ (Ruska បានទទួលរង្វាន់សម្រាប់ការងាររបស់គាត់ដោយការឈ្នះរង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យាឆ្នាំ 1986 ។ ឧបករណ៍នេះនៅទីបំផុតបានធ្វើឱ្យវាអាចសម្រេចបាននូវដំណោះស្រាយ 100 nm ។ ប៉ុន្មានឆ្នាំក្រោយមក A. Prebus និង J. Hiller បានសាងសង់ OPEM ដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ដំបូងគេនៅសាកលវិទ្យាល័យ Toronto (កាណាដា)។

លទ្ធភាពដ៏ធំទូលាយនៃ OPEM បានក្លាយជាជាក់ស្តែងស្ទើរតែភ្លាមៗ។ ផលិតកម្មឧស្សាហកម្មរបស់វាត្រូវបានចាប់ផ្តើមក្នុងពេលដំណាលគ្នាដោយ Siemens-Halske ក្នុងប្រទេសអាល្លឺម៉ង់ និងសាជីវកម្ម RCA នៅសហរដ្ឋអាមេរិក។ នៅចុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1940 ក្រុមហ៊ុនផ្សេងទៀតបានចាប់ផ្តើមផលិតឧបករណ៍បែបនេះ។

SEM នៅក្នុងទម្រង់បច្ចុប្បន្នរបស់វាត្រូវបានបង្កើតនៅឆ្នាំ 1952 ដោយ Charles Otley ។ ពិត កំណែបឋមនៃឧបករណ៍បែបនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Knoll នៅប្រទេសអាឡឺម៉ង់ក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1930 និងដោយ Zworykin ជាមួយបុគ្គលិកនៅសាជីវកម្ម RCA ក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1940 ប៉ុន្តែមានតែឧបករណ៍ Otley ប៉ុណ្ណោះដែលអាចប្រើជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការកែលម្អបច្ចេកទេសមួយចំនួនដែលឈានដល់ដំណាក់កាលចុងក្រោយ។ ការណែនាំនៃកំណែឧស្សាហកម្មនៃ SEM ទៅក្នុងផលិតកម្មនៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 ។ រង្វង់នៃអ្នកប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ដែលងាយស្រួលប្រើដោយស្មើភាពជាមួយនឹងរូបភាពបីវិមាត្រ និងសញ្ញាទិន្នផលអេឡិចត្រូនិចបានពង្រីកជាមួយនឹងល្បឿននៃការផ្ទុះ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ មានក្រុមហ៊ុនផលិត SEM ឧស្សាហកម្មរាប់សិបនៅលើទ្វីបចំនួនបី និងឧបករណ៍រាប់ម៉ឺនគ្រឿងដែលប្រើក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ជុំវិញពិភពលោក។ ក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 មីក្រូទស្សន៍វ៉ុលខ្ពស់ត្រូវបានបង្កើតឡើងដើម្បីសិក្សាគំរូក្រាស់ជាងមុន ដែលឧបករណ៍ដែលមានវ៉ុលបង្កើនល្បឿន។ ថាមពល 3.5 លានវ៉ុលត្រូវបានដាក់ឱ្យដំណើរការនៅឆ្នាំ 1970 ។ RTM ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ G. Binnig និង G. Rohrer នៅទីក្រុង Zurich ក្នុងឆ្នាំ 1979 ។ ឧបករណ៍ដ៏សាមញ្ញនេះផ្តល់នូវដំណោះស្រាយអាតូមិចនៃផ្ទៃ។ Binnig និង Rohrer (ក្នុងពេលដំណាលគ្នាជាមួយ Ruska) បានទទួលរង្វាន់ណូបែលសម្រាប់ ការបង្កើត RTM ។

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនត្រូវបានបង្កើតនៅឆ្នាំ ១៩៨៦ ដោយ Rohrer និង Binnig ។ ចាប់តាំងពីការបង្កើតរបស់ខ្លួន STM ត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៃឯកទេសផ្សេងៗ ដែលគ្របដណ្តប់ស្ទើរតែគ្រប់មុខវិជ្ជាវិទ្យាសាស្ត្រធម្មជាតិ ចាប់ពីការស្រាវជ្រាវជាមូលដ្ឋានក្នុងរូបវិទ្យា គីមីវិទ្យា ជីវវិទ្យា រហូតដល់កម្មវិធីបច្ចេកវិទ្យាជាក់លាក់។ គោលការណ៍នៃប្រតិបត្តិការរបស់ STM គឺសាមញ្ញណាស់ ហើយលទ្ធភាពដ៏មានសក្តានុពលគឺអស្ចារ្យណាស់ ដែលវាមិនអាចទស្សន៍ទាយពីឥទ្ធិពលរបស់វាទៅលើវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យា សូម្បីតែក្នុងពេលអនាគតដ៏ខ្លីខាងមុខក៏ដោយ។

ដូចដែលវាបានប្រែក្លាយនៅពេលក្រោយ ស្ទើរតែរាល់អន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតចុងជាមួយនឹងផ្ទៃ (មេកានិច ម៉ាញេទិក) អាចត្រូវបានបម្លែងទៅជារូបភាពនៃផ្ទៃដោយមានជំនួយពីឧបករណ៍សមស្រប និងកម្មវិធីកុំព្យូទ័រ។

ការដំឡើងមីក្រូទស្សន៍ស្កែនមានប្លុកមុខងារជាច្រើនដែលបង្ហាញក្នុងរូប។ 1. នេះជាដំបូង មីក្រូទស្សន៍ដោយខ្លួនវាផ្ទាល់ជាមួយនឹង piezomanipulator សម្រាប់គ្រប់គ្រងការស៊ើបអង្កេត ផ្លូវរូងក្រោមដីបំប្លែងចរន្តទៅវ៉ុល និងម៉ូទ័រ stepper សម្រាប់ការផ្គត់ផ្គង់គំរូ។ ប្លុកឧបករណ៍បំប្លែងអាណាឡូកទៅឌីជីថល និងឌីជីថលទៅអាណាឡូក និងអំភ្លីវ៉ុលខ្ពស់; អង្គភាពត្រួតពិនិត្យម៉ូទ័រ stepper; បន្ទះជាមួយនឹងដំណើរការសញ្ញាដែលគណនាសញ្ញាមតិត្រឡប់; កុំព្យូទ័រដែលប្រមូលព័ត៌មាន និងផ្តល់ចំណុចប្រទាក់អ្នកប្រើប្រាស់។ តាមរចនាសម្ព័ន អង្គភាព DAC និង ADC ត្រូវបានដំឡើងនៅក្នុងលំនៅដ្ឋានតែមួយជាមួយនឹងអង្គភាពបញ្ជាម៉ូទ័រ stepper ។ បន្ទះជាមួយនឹងប្រព័ន្ធដំណើរការសញ្ញា (DSP - Digital Signal Processor) ADSP 2171 ពីឧបករណ៍អាណាឡូកត្រូវបានដំឡើងនៅក្នុងរន្ធដោតពង្រីក ISA នៃកុំព្យូទ័រផ្ទាល់ខ្លួន។

ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃប្រព័ន្ធមេកានិចនៃមីក្រូទស្សន៍ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។ 2. ប្រព័ន្ធមេកានិករួមបញ្ចូលទាំងមូលដ្ឋានមួយដែលមាន piezomanipulator និងប្រព័ន្ធចំណីគំរូរលូននៅលើម៉ូទ័រ stepper ជាមួយប្រអប់លេខ និងក្បាលវាស់ពីរដែលអាចដកចេញបានសម្រាប់ប្រតិបត្តិការក្នុងរបៀបស្កេនផ្លូវរូងក្រោមដី និងរបៀបមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិច។ មីក្រូទស្សន៍ធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានដំណោះស្រាយអាតូមិកដែលមានស្ថេរភាពលើផ្ទៃសាកល្បងបែបបុរាណដោយមិនចាំបាច់ប្រើតម្រងរញ្ជួយ និងសូរស័ព្ទបន្ថែម។

ការសិក្សាអំពីម៉ាស៊ីនស្កេន piezoelectric microdisplacement.

គោលបំណង៖ការសិក្សាអំពីគោលការណ៍រូបវន្ត និងបច្ចេកទេសនៃការធានាការផ្លាស់ទីលំនៅរបស់វត្ថុក្នុងមីក្រូទស្សន៍ស្កែន ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើម៉ាស៊ីនស្កែន piezoelectric

សេចក្តីផ្តើម

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន (SPM) គឺជាវិធីសាស្រ្តទំនើបដ៏មានអានុភាពមួយសម្រាប់សិក្សាពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃផ្ទៃរឹង។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ស្ទើរតែគ្មានការស្រាវជ្រាវលើវិស័យរូបវិទ្យាផ្ទៃ និងមីក្រូបច្ចេកវិជ្ជាណាមួយត្រូវបានបញ្ចប់ដោយគ្មានការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រ SPM ឡើយ។

គោលការណ៍នៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែនអាចប្រើជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់បង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធរដ្ឋរឹងកម្រិតណាណូ (1 nm = 10 A)។ ជាលើកដំបូងនៅក្នុងការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យានៃការបង្កើតវត្ថុដែលបង្កើតឡើងដោយមនុស្សសំណួរនៃការប្រើប្រាស់គោលការណ៍នៃការផ្គុំអាតូមក្នុងការផលិតផលិតផលឧស្សាហកម្មត្រូវបានលើកឡើង។ វិធីសាស្រ្តបែបនេះបើកឱកាសសម្រាប់ការអនុវត្តឧបករណ៍ដែលមានចំនួនអាតូមនីមួយៗមានកំណត់។

មីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែនស្កែន (STM) ដែលជាមីក្រូទស្សន៍ដំបូងបង្អស់របស់គ្រួសារមួយ ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងឆ្នាំ ១៩៨១ ដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រស្វីស G. Binnig និង G. Rohrer ។ នៅក្នុងការងាររបស់ពួកគេ ពួកគេបានបង្ហាញថា នេះគឺជាវិធីសាមញ្ញ និងមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតក្នុងការសិក្សាលើផ្ទៃជាមួយនឹងដំណោះស្រាយទំហំខ្ពស់រហូតដល់លំដាប់អាតូមិច។ បច្ចេកទេសនេះទទួលបានការទទួលស្គាល់ពិតប្រាកដបន្ទាប់ពីការមើលឃើញនៃរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមិចនៃផ្ទៃនៃវត្ថុធាតុមួយចំនួន និងជាពិសេសផ្ទៃស៊ីលីកុនដែលបានសាងសង់ឡើងវិញ។ នៅឆ្នាំ 1986 G. Binnig និង G. Poper បានទទួលរង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យាសម្រាប់ការបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី។ បន្ទាប់ពីមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក (AFM) មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងម៉ាញេទិក (MSM) មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអគ្គិសនី (ESM) មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាល (NOM) និងឧបករណ៍ជាច្រើនទៀតដែលមានគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការស្រដៀងគ្នា និងហៅថា មីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន.

1. គោលការណ៍ទូទៅនៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែន

នៅក្នុងការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ ការសិក្សាអំពីមីក្រូរីស និងលក្ខណៈសម្បត្តិមូលដ្ឋាននៃផ្ទៃត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើឧបករណ៍ស្ទង់ប្រភេទម្ជុលដែលបានរៀបចំជាពិសេស។ កាំនៃកោងនៃផ្នែកធ្វើការនៃការស៊ើបអង្កេតបែបនេះ (ចំណុច) មានវិមាត្រនៃលំដាប់នៃដប់ nanometers ។ ចម្ងាយលក្ខណៈរវាងការស៊ើបអង្កេត និងផ្ទៃគំរូនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតគឺ 0.1 - 10 nm តាមលំដាប់នៃរ៉ិចទ័រ។

ប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍អង្កេតគឺផ្អែកលើប្រភេទផ្សេងៗនៃអន្តរកម្មរូបវន្តនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយអាតូមនៃផ្ទៃគំរូ។ ដូច្នេះប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីគឺផ្អែកលើបាតុភូតនៃចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីដែលហូររវាងម្ជុលដែកនិងគំរូចំហាយ; ប្រភេទផ្សេងគ្នានៃអន្តរកម្មនៃកម្លាំងក្រោមប្រតិបត្តិការនៃកម្លាំងអាតូម កម្លាំងម៉ាញេទិក និងមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអគ្គិសនី។

ចូរយើងពិចារណាលក្ខណៈទូទៅដែលមាននៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍អង្កេតផ្សេងៗ។ អនុញ្ញាតឱ្យអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយផ្ទៃត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយប៉ារ៉ាម៉ែត្រមួយចំនួន រ. ប្រសិនបើមានភាពមុតស្រួចគ្រប់គ្រាន់និងការពឹងផ្អែកពីមួយទៅមួយនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រ រពីចម្ងាយគំរូ P = P(z)បន្ទាប់មកប៉ារ៉ាម៉ែត្រនេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីរៀបចំប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់ (FS) ដែលគ្រប់គ្រងចម្ងាយរវាងការស៊ើបអង្កេតនិងគំរូ។ នៅលើរូបភព។ 1 តាមគ្រោងការណ៍បង្ហាញគោលការណ៍ទូទៅនៃការរៀបចំមតិត្រឡប់នៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែន។

អង្ករ។ 1. គ្រោងការណ៍នៃប្រព័ន្ធមតិត្រឡប់នៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត

ប្រព័ន្ធមតិកែលម្អរក្សាតម្លៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រ រថេរ, ស្មើ រ៉ូកំណត់ដោយប្រតិបត្តិករ។ ប្រសិនបើចម្ងាយនៃការស៊ើបអង្កេតផ្លាស់ប្តូរ (ឧទាហរណ៍ កើនឡើង) នោះមានការផ្លាស់ប្តូរ (កើនឡើង) នៅក្នុងប៉ារ៉ាម៉ែត្រ រ. នៅក្នុងប្រព័ន្ធ OS សញ្ញាភាពខុសគ្នាមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងដែលសមាមាត្រទៅនឹងតម្លៃ។ ទំ= ភី - ប៉ូដែលត្រូវបានពង្រីកទៅតម្លៃដែលចង់បាន និងត្រូវបានបញ្ចូលទៅធាតុសកម្មនៃ IE ។ ធាតុសកម្មបំពេញសញ្ញាភាពខុសគ្នានេះដោយនាំយកការស៊ើបអង្កេតកាន់តែខិតទៅជិតផ្ទៃឬផ្លាស់ទីវាទៅឆ្ងាយរហូតដល់សញ្ញាភាពខុសគ្នាក្លាយជាសូន្យ។ តាមរបៀបនេះ ចម្ងាយគំរូអាចរក្សាបានជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់។ នៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតដែលមានស្រាប់ ភាពត្រឹមត្រូវនៃការរក្សាចម្ងាយផ្ទៃការស៊ើបអង្កេតឈានដល់ ~ 0.01 Å។ នៅពេលដែលការស៊ើបអង្កេតផ្លាស់ទីតាមបណ្តោយផ្ទៃគំរូ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រអន្តរកម្មផ្លាស់ប្តូរ រដោយ​សារ​តែ​សណ្ឋានដី។ ប្រព័ន្ធ OS ដំណើរការការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះ ដូច្នេះនៅពេលដែលការស៊ើបអង្កេតផ្លាស់ទីក្នុងយន្តហោះ X, Y សញ្ញានៅលើធាតុសកម្មប្រែទៅជាសមាមាត្រទៅនឹងសណ្ឋានដី។

ដើម្បីទទួលបានរូបភាព SPM ដំណើរការរៀបចំពិសេសនៃការស្កេនគំរូត្រូវបានអនុវត្ត។ នៅពេលស្កេន ការស៊ើបអង្កេតដំបូងផ្លាស់ទីពីលើគំរូតាមបន្ទាត់ជាក់លាក់មួយ (ការស្កេនបន្ទាត់) ខណៈពេលដែលតម្លៃនៃសញ្ញានៅលើធាតុសកម្មដែលសមាមាត្រទៅនឹងសណ្ឋានដីត្រូវបានកត់ត្រានៅក្នុងអង្គចងចាំកុំព្យូទ័រ។ បន្ទាប់មកការស៊ើបអង្កេតត្រឡប់ទៅចំណុចចាប់ផ្តើមហើយទៅបន្ទាត់ស្កេនបន្ទាប់ (ការស្កេនស៊ុម) ហើយដំណើរការត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតម្តងទៀត។ សញ្ញាមតិត្រឡប់ដែលបានកត់ត្រាតាមរបៀបនេះអំឡុងពេលស្កេនត្រូវបានដំណើរការដោយកុំព្យូទ័រ ហើយបន្ទាប់មករូបភាព SPM នៃសណ្ឋានដី Z = f(x,y)សាងសង់ដោយប្រើក្រាហ្វិកកុំព្យូទ័រ។ រួមជាមួយនឹងការសិក្សាអំពីសណ្ឋានដី មីក្រូទស្សន៍អង្កេតធ្វើឱ្យវាអាចសិក្សាពីលក្ខណៈផ្សេងៗនៃផ្ទៃ៖ មេកានិច អគ្គិសនី ម៉ាញេទិក អុបទិក និងផ្សេងៗទៀត។

ថ្នាក់មីក្រូទស្សន៍សម្រាប់ការទទួលបានរូបភាពនៃផ្ទៃ និងលក្ខណៈមូលដ្ឋានរបស់វា។ ដំណើរការរូបភាពគឺផ្អែកលើការស្កែនផ្ទៃជាមួយនឹងឧបករណ៍ស៊ើបអង្កេត។ ក្នុងករណីទូទៅវាអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកទទួលបានរូបភាព 3 វិមាត្រនៃផ្ទៃ (សណ្ឋានដី) ជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។

មីក្រូទស្សន៍ស្កែនទំនើបត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Gerd Karl Binnig និង Heinrich Rohrer ក្នុងឆ្នាំ 1981។ សម្រាប់ការច្នៃប្រឌិតនេះក្នុងឆ្នាំ 1986 ពួកគេបានទទួលរង្វាន់ណូបែលផ្នែករូបវិទ្យា។

លក្ខណៈពិសេសប្លែកនៃមីក្រូទស្សន៍ទាំងអស់គឺការស៊ើបអង្កេតមីក្រូទស្សន៍ដែលមានទំនាក់ទំនងជាមួយផ្ទៃដែលកំពុងសិក្សា ហើយកំឡុងពេលស្កេន ផ្លាស់ទីតាមតំបន់ជាក់លាក់នៃផ្ទៃនៃទំហំដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

ទំនាក់ទំនងនៃការស៊ើបអង្កេត និងគំរូបង្កប់ន័យអន្តរកម្ម។ ធម្មជាតិនៃអន្តរកម្មកំណត់ថាតើឧបករណ៍នេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រភេទមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតឬអត់។ ព័ត៌មានលើផ្ទៃត្រូវបានទាញយកដោយប្រើប្រព័ន្ធមតិកែលម្អ ឬការរកឃើញអន្តរកម្មគំរូគំរូ។

ប្រព័ន្ធចុះបញ្ជីតម្លៃនៃមុខងារដែលអាស្រ័យលើចម្ងាយគំរូ-ការស៊ើបអង្កេត។

ប្រភេទនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន។

ការស្កេនមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិក

ការស្កេនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី

មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាល

ការស្កេនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី

មួយនៃវ៉ារ្យ៉ង់នៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីផ្លាស់ប្តូរភាពធូរស្រាលនៃប្រព័ន្ធដំណើរការជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញទំហំខ្ពស់។

គោលការណ៍នៃប្រតិបត្តិការគឺផ្អែកលើការឆ្លងកាត់របាំងសក្តានុពលអេឡិចត្រុងដែលជាលទ្ធផលនៃការបំបែកសៀគ្វីអគ្គិសនី - គម្លាតតូចមួយរវាងមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេតនិងផ្ទៃនៃគំរូ។ ម្ជុលដែកមុតស្រួចត្រូវបាននាំយកទៅសំណាកនៅចម្ងាយនៃ angstroms ជាច្រើន។ នៅពេលដែលសក្ដានុពលតូចមួយត្រូវបានអនុវត្តទៅលើម្ជុល ចរន្តផ្លូវរូងក្នុងដីកើតឡើង ទំហំនៃអិចស្ប៉ូណង់ស្យែលអាស្រ័យទៅលើចម្ងាយរវាងគំរូ និងម្ជុល។ នៅចម្ងាយ 1 angströmmគំរូ - ម្ជុលតម្លៃនៃកម្លាំងបច្ចុប្បន្នមានចាប់ពី 1 ដល់ 100 pA ។

នៅពេលស្កេនសំណាក ម្ជុលផ្លាស់ទីតាមផ្ទៃរបស់វា ចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីត្រូវបានរក្សាទុកដោយសារសកម្មភាពផ្តល់មតិ។ ការអាននៃប្រព័ន្ធផ្លាស់ប្តូរដោយសារតែសណ្ឋានដីនៃផ្ទៃ។ ការផ្លាស់ប្តូរលើផ្ទៃត្រូវបានជួសជុល ហើយនៅលើមូលដ្ឋាននេះ ផែនទីកម្ពស់ត្រូវបានបង្កើតឡើង។

វិធីសាស្រ្តមួយផ្សេងទៀតពាក់ព័ន្ធនឹងការផ្លាស់ទីម្ជុលនៅកម្ពស់ថេរមួយពីលើផ្ទៃគំរូ។ ក្នុងករណីនេះ ទំហំនៃការផ្លាស់ប្តូរចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដី ហើយផ្អែកលើការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះ សណ្ឋានដីត្រូវបានសាងសង់។

រូបភាពទី 1. គ្រោងការណ៍នៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែន។

មីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដីស្កែនរួមមានៈ

ម្ជុល (ម្ជុល)

ប្រព័ន្ធផ្លាស់ប្តូរតំបន់ដោយកូអរដោនេ

ប្រព័ន្ធចុះឈ្មោះ

ប្រព័ន្ធ​ថត​ជួសជុល​តម្លៃ​មុខងារ អាស្រ័យ​លើ​ទំហំ​នៃ​ចរន្ត​រវាង​ម្ជុល​និង​គំរូ ឬ​ចលនា​នៅ​តាម​អ័ក្ស Z។ តម្លៃ​ដែល​បាន​ចុះ​ឈ្មោះ​ត្រូវ​បាន​ដំណើរការ​ដោយ​ប្រព័ន្ធ​ផ្ដល់​មតិ​ត្រឡប់ គ្រប់គ្រង​ទីតាំង​គំរូ ឬ​ការ​ស៊ើបអង្កេត​តាម អ័ក្សកូអរដោនេ។ ឧបករណ៍បញ្ជា pid ត្រូវបានប្រើជាមតិកែលម្អ (ឧបករណ៍បញ្ជាសមាមាត្រ - អាំងតេក្រាល - ឌីផេរ៉ង់ស្យែល) ។

ដែនកំណត់៖

លក្ខខណ្ឌនៃចរន្តគំរូ (ធន់ទ្រាំនឹងផ្ទៃមិនគួរលើសពី 20 MΩ/cm²)។

ជម្រៅនៃចង្អូរត្រូវតែតិចជាងទទឹងរបស់វា បើមិនដូច្នេះទេ ការជីករូងពីផ្ទៃចំហៀងនឹងត្រូវបានអង្កេត។

មីក្រូស្កូបស្កែនស្កែន៖ ប្រភេទ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការ

Kuvaytsev Alexander Vyacheslavovich
វិទ្យាស្ថានវិស្វកម្ម និងបច្ចេកវិទ្យា Dimitrovgrad នៃសាកលវិទ្យាល័យជាតិស្រាវជ្រាវនុយក្លេអ៊ែរ "MEPhI"
សិស្ស

ចំណារពន្យល់
អត្ថបទនេះពិពណ៌នាអំពីគោលការណ៍នៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍អង្កេត។ នេះគឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីជាមូលដ្ឋានដែលអាចដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យចម្រុះដូចជា ទំនាក់ទំនង បច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្រ្ត មីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងថាមពល។ បច្ចេកវិទ្យាណាណូនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍នឹងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ធនធានយ៉ាងច្រើន ហើយនឹងមិនដាក់សម្ពាធលើបរិស្ថាននោះទេ ពួកគេនឹងដើរតួនាទីឈានមុខគេក្នុងជីវិតរបស់មនុស្សជាតិ ដូចជាឧទាហរណ៍ កុំព្យូទ័របានក្លាយជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃជីវិតរបស់មនុស្ស។

មីក្រូស្កូបស្កែនស្កែន៖ ប្រភេទ និងគោលការណ៍ប្រតិបត្តិការ

Kuvaytsev Aleksandr Vyacheslavovich
វិទ្យាស្ថានវិស្វកម្ម និងបច្ចេកវិទ្យា Dimitrovgrad នៃសាកលវិទ្យាល័យស្រាវជ្រាវជាតិនុយក្លេអ៊ែរ MEPHI
សិស្ស

អរូបី
អត្ថបទនេះពិពណ៌នាអំពីគោលការណ៍នៃមីក្រូទស្សន៍អង្កេត។ វាគឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីមួយដែលអាចដោះស្រាយបញ្ហាក្នុងវិស័យចម្រុះដូចជា ទំនាក់ទំនង ជីវបច្ចេកវិទ្យា មីក្រូអេឡិចត្រូនិច និងថាមពល។ បច្ចេកវិទ្យាណាណូនៅក្នុងមីក្រូទស្សន៍នឹងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ធនធានយ៉ាងច្រើន និងមិនដាក់សម្ពាធលើបរិស្ថាន ពួកគេនឹងដើរតួនាទីឈានមុខគេក្នុងជីវិតមនុស្ស ជាឧទាហរណ៍ កុំព្យូទ័របានក្លាយជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃជីវិតរបស់មនុស្ស។

នៅសតវត្សរ៍ទី 21 បច្ចេកវិទ្យាណាណូកំពុងទទួលបានប្រជាប្រិយភាពយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលជ្រាបចូលទៅក្នុងគ្រប់វិស័យនៃជីវិតរបស់យើង ប៉ុន្តែវានឹងមិនមានភាពជឿនលឿនអ្វីឡើយ ប្រសិនបើគ្មានវិធីសាស្រ្តថ្មីនៃការស្រាវជ្រាវពិសោធន៍ ដែលផ្តល់ព័ត៌មានច្រើនបំផុតមួយគឺវិធីសាស្ត្រស្កែនមីក្រូទស្សន៍ស្កែន។ ត្រូវបានបង្កើត និងចែកចាយដោយអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលក្នុងឆ្នាំ 1986 - សាស្រ្តាចារ្យ Heinrich Rohrer និងវេជ្ជបណ្ឌិត Gerd Binnig ។

បដិវត្តន៍ពិតប្រាកដមួយបានកើតឡើងនៅក្នុងពិភពលោកជាមួយនឹងការមកដល់នៃវិធីសាស្រ្តសម្រាប់ការមើលឃើញអាតូម។ ក្រុមអ្នកចូលចិត្តចាប់ផ្តើមលេចឡើង ដោយរចនាឧបករណ៍ផ្ទាល់ខ្លួនរបស់ពួកគេ។ ជាលទ្ធផល ដំណោះស្រាយជោគជ័យជាច្រើនត្រូវបានទទួលសម្រាប់ការមើលឃើញលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មនៃការស៊ើបអង្កេតជាមួយនឹងផ្ទៃ។ បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់ការផលិតការស៊ើបអង្កេតដែលមានប៉ារ៉ាម៉ែត្រចាំបាច់ត្រូវបានបង្កើតឡើង។

ដូច្នេះតើអ្វីទៅជាមីក្រូទស្សន៍អង្កេត? ដំបូងបង្អស់ នេះគឺជាការស៊ើបអង្កេតដោយខ្លួនវាផ្ទាល់ ដែលពិនិត្យមើលផ្ទៃនៃគំរូ ប្រព័ន្ធសម្រាប់ផ្លាស់ទីការស៊ើបអង្កេតទាក់ទងទៅនឹងគំរូនៅក្នុងតំណាងពីរវិមាត្រ ឬបីវិមាត្រ (ផ្លាស់ទីតាមកូអរដោនេ X-Y ឬ X-Y-Z) ក៏ចាំបាច់ផងដែរ។ ទាំងអស់នេះត្រូវបានបំពេញបន្ថែមដោយប្រព័ន្ធកត់ត្រាដែលជួសជុលតម្លៃនៃមុខងារដែលអាស្រ័យលើចម្ងាយពីការស៊ើបអង្កេតទៅគំរូ។ ប្រព័ន្ធចុះឈ្មោះជួសជុល និងចងចាំតម្លៃនៃកូអរដោនេមួយ។

ប្រភេទសំខាន់ៗនៃមីក្រូទស្សន៍ស្កែនអាចបែងចែកជា 3 ក្រុម៖

1. ការស្កែនមីក្រូទស្សន៍ផ្លូវរូងក្រោមដី - រចនាឡើងដើម្បីវាស់ស្ទង់ភាពធូរស្រាលនៃផ្ទៃចរន្តជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់នៃលំហ។
   នៅក្នុង STM ម្ជុលដែកមុតស្រួចត្រូវបានឆ្លងកាត់គំរូនៅចម្ងាយដ៏ខ្លីបំផុត។ នៅពេលដែលចរន្តតូចមួយត្រូវបានអនុវត្តទៅម្ជុលនោះចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដីកើតឡើងរវាងវានិងគំរូតម្លៃដែលត្រូវបានកត់ត្រាដោយប្រព័ន្ធថត។ ម្ជុលត្រូវបានឆ្លងកាត់លើផ្ទៃទាំងមូលនៃគំរូ និងចាប់យកការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចបំផុតនៅក្នុងចរន្តផ្លូវរូងក្រោមដី ដោយសារតែផែនទីសង្គ្រោះនៃផ្ទៃគំរូលេចចេញមក។ STM គឺជាប្រភេទមីក្រូទស្សន៍ស្កែនដំបូងគេបង្អស់ នៅសល់ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅពេលក្រោយ។
2. មីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូមិកស្កែន - ប្រើដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃនៃគំរូជាមួយនឹងដំណោះស្រាយរហូតដល់អាតូមិច។ មិនដូច STM ទេ មីក្រូទស្សន៍នេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីពិនិត្យមើលទាំងផ្ទៃ conductive និង non-conductive។ ដោយសារតែសមត្ថភាពមិនត្រឹមតែស្កែនប៉ុណ្ណោះទេប៉ុន្តែថែមទាំងរៀបចំអាតូមផងដែរវាត្រូវបានគេហៅថាថាមពល។
3. មីក្រូទស្សន៍អុបទិកជិតវាលគឺជាមីក្រូទស្សន៍អុបទិក "កម្រិតខ្ពស់" ដែលផ្តល់នូវគុណភាពបង្ហាញប្រសើរជាងមីក្រូទស្សន៍អុបទិកធម្មតា។ ការកើនឡើងនៃដំណោះស្រាយរបស់ BOM ត្រូវបានសម្រេចដោយការចាប់យកពន្លឺពីវត្ថុដែលកំពុងសិក្សានៅចម្ងាយតូចជាងរលកចម្ងាយ។ ប្រសិនបើការស៊ើបអង្កេតរបស់មីក្រូទស្សន៍ត្រូវបានបំពាក់ដោយឧបករណ៍សម្រាប់ស្កែនវាលលំហ នោះមីក្រូទស្សន៍បែបនេះត្រូវបានគេហៅថា មីក្រូទស្សន៍អុបទិកស្កែននៃវាលនៅជិត។ មីក្រូទស្សន៍បែបនេះធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានរូបភាពនៃផ្ទៃជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។

រូបភាព (រូបទី 1) បង្ហាញពីគ្រោងការណ៍សាមញ្ញបំផុតនៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត។

រូបភាពទី 1. - គ្រោងការណ៍នៃប្រតិបត្តិការនៃមីក្រូទស្សន៍ស៊ើបអង្កេត

ប្រតិបត្តិការរបស់វាគឺផ្អែកលើអន្តរកម្មនៃផ្ទៃគំរូជាមួយនឹងការស៊ើបអង្កេត វាអាចជា cantilever ម្ជុល ឬឧបករណ៍ស្ទង់អុបទិក។ ជាមួយនឹងចម្ងាយតូចមួយរវាងការស៊ើបអង្កេត និងវត្ថុនៃការសិក្សា សកម្មភាពនៃកម្លាំងអន្តរកម្ម ដូចជាការច្រានចោល ការទាក់ទាញជាដើម និងការបង្ហាញពីផលប៉ះពាល់ ដូចជាការជីករូងក្រោមដីអេឡិចត្រុង អាចត្រូវបានកត់ត្រាដោយប្រើឧបករណ៍ចុះឈ្មោះ។ ដើម្បីស្វែងរកកម្លាំងទាំងនេះ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារសើបខ្លាំងត្រូវបានប្រើដែលអាចរកឃើញការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចបំផុត។ បំពង់ Piezo ឬម៉ាស៊ីនស្កេនប៉ារ៉ាឡែលយន្តហោះ ត្រូវបានប្រើជាប្រព័ន្ធស្កែនកូអរដោណេ ដើម្បីទទួលបានរូបភាពរ៉ាស្ទ័រ។

ការលំបាកបច្ចេកទេសចម្បងក្នុងការបង្កើតមីក្រូទស្សន៍ស្កែនរួមមាន:

1. ការធានានូវភាពត្រឹមត្រូវនៃមេកានិច
2. ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវតែមានភាពប្រែប្រួលអតិបរមា
3. ចុងបញ្ចប់នៃការស៊ើបអង្កេតត្រូវតែមានវិមាត្រអប្បបរមា
4. បង្កើតប្រព័ន្ធបោសសំអាត
5. ធានាបាននូវភាពរលោងនៃការស៊ើបអង្កេត

ស្ទើរតែជានិច្ចកាល រូបភាពដែលទទួលបានដោយមីក្រូទស្សន៍ស្កែនស្កែន ពិបាកក្នុងការបកស្រាយ ដោយសារការបង្ខូចទ្រង់ទ្រាយក្នុងការទទួលបានលទ្ធផល។ តាមក្បួនមួយ ដំណើរការគណិតវិទ្យាបន្ថែមគឺត្រូវបានទាមទារ។ ចំពោះបញ្ហានេះកម្មវិធីឯកទេសត្រូវបានប្រើប្រាស់។

បច្ចុប្បន្ននេះ ការស្កែនស្កែន និងមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុង ត្រូវបានប្រើជាវិធីសាស្រ្តស្រាវជ្រាវបន្ថែម ដោយសារលក្ខណៈរូបវន្ត និងបច្ចេកទេសមួយចំនួន។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំកន្លងមកនេះ ការប្រើប្រាស់មីក្រូទស្សន៍អង្កេតបានធ្វើឱ្យវាអាចទទួលបានការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្រតែមួយគត់ក្នុងវិស័យរូបវិទ្យា គីមីវិទ្យា និងជីវវិទ្យា។ មីក្រូទស្សន៍ដំបូងគ្រាន់តែជាឧបករណ៍ - សូចនាករដែលជួយក្នុងការស្រាវជ្រាវ ហើយគំរូទំនើបគឺជាស្ថានីយការងារពេញលេញ រួមទាំងវិធីសាស្រ្តស្រាវជ្រាវរហូតដល់ 50 ផ្សេងៗគ្នា។

ភារកិច្ចចម្បងនៃបច្ចេកទេសកម្រិតខ្ពស់នេះគឺដើម្បីទទួលបានលទ្ធផលវិទ្យាសាស្រ្តប៉ុន្តែការអនុវត្តសមត្ថភាពនៃឧបករណ៍ទាំងនេះក្នុងការអនុវត្តតម្រូវឱ្យមានគុណវុឌ្ឍិខ្ពស់ពីអ្នកឯកទេស។