Úvod

V súčasnosti sa prudko rozvíja vedecko-technická oblasť - nanotechnológie, pokrývajúca široké spektrum základného aj aplikovaného výskumu. Ide o zásadne novú technológiu schopnú riešiť problémy v takých rôznorodých oblastiach, ako sú komunikácie, biotechnológie, mikroelektronika a energetika. Dnes už viac ako stovka mladých firiem vyvíja nanotechnologické produkty, ktoré vstúpia na trh v najbližších dvoch až troch rokoch.

Nanotechnológie sa stanú poprednými technológiami 21. storočia a prispejú k rozvoju ekonomiky a sociálnej sféry spoločnosti, môžu sa stať predpokladom novej priemyselnej revolúcie. Za predchádzajúcich dvesto rokov sa pokrok v priemyselnej revolúcii dosiahol za cenu asi 80 % zdrojov Zeme. Nanotechnológie výrazne znížia spotrebu zdrojov a nebudú vyvíjať tlak na životné prostredie, budú hrať vedúcu úlohu v živote ľudstva, keďže napríklad počítač sa stal neoddeliteľnou súčasťou ľudského života.

Pokrok v nanotechnológiách podnietil rozvoj experimentálnych výskumných metód, z ktorých najinformatívnejšie sú metódy skenovacej sondovej mikroskopie, za vynález a najmä rozšírenie ktorých svet vďačí nositeľom Nobelovej ceny za rok 1986 – profesorovi Heinrichovi Rohrerovi a Dr. Gerdovi Binnigovi .

Svet bol očarený objavom takýchto jednoduchých metód vizualizácie atómov a dokonca aj s možnosťou manipulácie s nimi. Mnoho výskumných skupín začalo navrhovať domáce zariadenia a experimentovať v tomto smere. V dôsledku toho sa zrodilo množstvo vhodných prístrojových schém, boli navrhnuté rôzne metódy vizualizácie výsledkov interakcie sonda-povrch, ako napríklad: mikroskopia laterálnych síl, mikroskopia magnetických síl, mikroskopia registrácie magnetických, elektrostatických a elektromagnetických interakcie. Intenzívne sa rozvíjali metódy optickej mikroskopie blízkeho poľa. Boli vyvinuté metódy riadeného, ​​riadeného pôsobenia v systéme sonda-povrch, napríklad nanolitografia - zmeny nastávajú na povrchu pod vplyvom elektrických, magnetických vplyvov, plastických deformácií, svetla v systéme sonda-povrch. Boli vytvorené technológie na výrobu sond so špecifikovanými geometrickými parametrami, so špeciálnymi povlakmi a štruktúrami na vizualizáciu rôznych povrchových vlastností.

Skenovacia sondová mikroskopia (SPM) je jednou z najvýkonnejších moderných metód na štúdium morfológie a lokálnych vlastností pevného povrchu s vysokým priestorovým rozlíšením. Za posledných 10 rokov sa skenovacia sondová mikroskopia vyvinula z exotickej techniky dostupnej len obmedzenému počtu výskumných skupín na rozšírený a úspešný nástroj na štúdium povrchových vlastností. V súčasnosti sa prakticky žiadny výskum v oblasti povrchovej fyziky a tenkovrstvových technológií nezaobíde bez použitia metód SPM. Vývoj rastrovacej sondovej mikroskopie poslúžil aj ako základ pre vývoj nových metód v nanotechnológii – technológie vytvárania štruktúr v nanometrových mierkach.

1. Historické pozadie

Na pozorovanie malých predmetov vynašiel v 17. storočí Holanďan Anthony van Leeuwenhoek mikroskop, ktorý objavil svet mikróbov. Jeho mikroskopy boli nedokonalé a vykazovali 150 až 300-násobné zväčšenia. Ale jeho nasledovníci vylepšili toto optické zariadenie, čím položili základy pre mnohé objavy v biológii, geológii, fyzike. Nemecký optik Ernst Karl Abbe však koncom 19. storočia (1872) ukázal, že v dôsledku difrakcie svetla sa rozlišovacia schopnosť mikroskopu (teda minimálna vzdialenosť medzi objektmi, keď sa ešte nezlúčili do jedného obrazu) je limitovaná vlnovou dĺžkou svetla (0,4 - 0,8 μm). Ušetril tak veľa úsilia optikov snažiacich sa vyrobiť pokročilejšie mikroskopy, no sklamal biológov a geológov, ktorí stratili nádej na získanie prístroja so zväčšením nad 1500x.

História vzniku elektrónového mikroskopu je nádherným príkladom toho, ako môžu nezávisle sa rozvíjajúce oblasti vedy a techniky výmenou získaných informácií a spojením úsilia vytvoriť nový výkonný nástroj pre vedecký výskum. Vrcholom klasickej fyziky bola teória elektromagnetického poľa, ktorá vysvetľovala šírenie svetla, vznik elektrických a magnetických polí, pohyb nabitých častíc v týchto poliach ako šírenie elektromagnetických vĺn. Vlnová optika objasnila fenomén difrakcie, mechanizmus zobrazovania a hru faktorov, ktoré určujú rozlíšenie vo svetelnom mikroskope. Za úspechy v oblasti teoretickej a experimentálnej fyziky vďačíme objavu elektrónu s jeho špecifickými vlastnosťami. Tieto samostatné a zdanlivo nezávislé cesty vývoja viedli k vytvoreniu základov elektronickej optiky, ktorej jednou z najdôležitejších aplikácií bol vynález EM v 30. rokoch 20. storočia. Za priamu narážku na takúto možnosť možno považovať hypotézu vlnovej povahy elektrónu, ktorú predložil v roku 1924 Louis de Broglie a experimentálne potvrdil v roku 1927 K. Davisson a L. Jermer v USA a J. Thomson v Anglicku. . Bola teda navrhnutá analógia, ktorá umožnila skonštruovať EM podľa zákonov vlnovej optiky. H. Bush objavil, že elektrické a magnetické polia možno použiť na vytváranie elektronických obrazov. V prvých dvoch desaťročiach 20. stor. boli vytvorené aj potrebné technické predpoklady. Priemyselné laboratóriá pracujúce na katódovom osciloskope dali vákuovú technológiu, stabilné zdroje vysokého napätia a prúdu, dobré elektrónové žiariče.

V roku 1931 R. Rudenberg podal patentovú prihlášku na transmisný elektrónový mikroskop av roku 1932 M. Knoll a E. Ruska zostrojili prvý takýto mikroskop, využívajúci magnetické šošovky na zaostrovanie elektrónov. Tento prístroj bol predchodcom moderného optického transmisného elektrónového mikroskopu (OPEM). (Ruska bol za svoju prácu odmenený tým, že sa stal nositeľom Nobelovej ceny za fyziku za rok 1986.) V roku 1938 Ruska a B. von Borris postavili prototyp priemyselného OPEM pre Siemens-Halske v Nemecku; toto zariadenie nakoniec umožnilo dosiahnuť rozlíšenie 100 nm. O niekoľko rokov neskôr A. Prebus a J. Hiller postavili prvý OPEM s vysokým rozlíšením na University of Toronto (Kanada).

Široké možnosti OPEM sa ukázali takmer okamžite. Jeho priemyselnú výrobu spustili súčasne Siemens-Halske v Nemecku a RCA v USA. Koncom štyridsiatych rokov začali takéto zariadenia vyrábať aj iné spoločnosti.

SEM vo svojej súčasnej podobe vynašiel v roku 1952 Charles Otley. Pravda, predbežné verzie takéhoto zariadenia zostrojili Knoll v Nemecku v tridsiatych rokoch minulého storočia a Zworykin a zamestnanci korporácie RCA v štyridsiatych rokoch, ale iba Otleyho zariadenie bolo schopné slúžiť ako základ pre množstvo technických vylepšení, ktoré vyvrcholili v r. zavedenie priemyselnej verzie SEM do výroby v polovici 60. rokov 20. storočia. Okruh spotrebiteľov takého pomerne ľahko použiteľného zariadenia s trojrozmerným obrazom a elektronickým výstupným signálom sa rozšíril s rýchlosťou výbuchu. V súčasnosti existuje tucet priemyselných výrobcov SEM na troch kontinentoch a desaťtisíce takýchto zariadení používaných v laboratóriách po celom svete. V šesťdesiatych rokoch minulého storočia boli vyvinuté ultravysokonapäťové mikroskopy na štúdium hrubších vzoriek. v tomto smere bol G. Dupuy vo Francúzsku, kde bolo v roku 1970 uvedené do prevádzky zariadenie s urýchľovacím napätím 3,5 milióna voltov. RTM vynašli G. Binnig a G. Rohrer v roku 1979 v Zürichu. Tento prístroj, veľmi jednoduchý v r. dizajn, poskytuje atómové rozlíšenie povrchov.za vytvorenie RTM Binnig a Rohrer (súčasne s Ruskom) dostali Nobelovu cenu.

V roku 1986 Rohrer a Binnig vynašli mikroskop so skenovacou sondou. Od svojho vynálezu je STM široko používaný vedcami rôznych špecializácií, pokrývajúcich takmer všetky prírodovedné disciplíny, od základného výskumu vo fyzike, chémii, biológii až po špecifické technologické aplikácie. Princíp STM je taký jednoduchý a jeho možnosti sú také veľké, že nie je možné predpovedať jeho vplyv na vedu a techniku ​​ani v blízkej budúcnosti.

Ako sa neskôr ukázalo, prakticky akékoľvek interakcie hrotovej sondy s povrchom (mechanické, magnetické) je možné pomocou vhodných prístrojov a počítačových programov premeniť na obraz povrchu.

Inštalácia rastrovacieho sondového mikroskopu pozostáva z niekoľkých funkčných blokov znázornených na obr. 1. Toto je po prvé samotný mikroskop s piezomanipulátorom na ovládanie sondy, tunelovým prevodníkom prúdu na napätie a krokovým motorom na napájanie vzorky; blok analógovo-digitálnych a digitálno-analógových prevodníkov a vysokonapäťových zosilňovačov; riadiaca jednotka krokového motora; doska so signálovým procesorom, ktorý vypočítava signál spätnej väzby; počítač, ktorý zhromažďuje informácie a poskytuje rozhranie s používateľom. Konštrukčne je blok DAC a ADC inštalovaný v rovnakom kryte s riadiacou jednotkou krokového motora. Doska ADSP 2171 s DSP (Digital Signal Processor) od Analog Devices je nainštalovaná v rozširujúcom slote ISA osobného počítača.

Celkový pohľad na mechanický systém mikroskopu je znázornený na obr. 2. Mechanický systém obsahuje základňu s piezomanipulátorom a plynulým systémom podávania vzoriek na krokovom motore s prevodovkou a dvoma odnímateľnými meracími hlavami pre režimy skenovania tunelovania a mikroskopie atómovej sily. Mikroskop poskytuje konzistentné atómové rozlíšenie na tradičných testovacích povrchoch bez potreby ďalších seizmických a akustických filtrov.

Výskum piezoelektrických mikrodisplacementových skenerov.

Účel práce:štúdium fyzikálnych a technických princípov poskytovania mikroposunov objektov v rastrovacej sondovej mikroskopii, realizované pomocou piezoelektrických skenerov

Úvod

Skenovacia sondová mikroskopia (SPM) je jednou z najvýkonnejších moderných metód na štúdium vlastností pevného povrchu. V súčasnosti sa prakticky žiadny výskum v oblasti povrchovej fyziky a mikrotechnológií nezaobíde bez použitia metód SPM.

Princípy rastrovacej sondovej mikroskopie je možné využiť ako základný základ pre vývoj technológie vytvárania nanometrových pevných štruktúr (1 nm = 10 A). Prvýkrát v technologickej praxi vytvárania umelých predmetov sa otvára otázka využitia princípov atómovej montáže pri výrobe priemyselných produktov. Tento prístup otvára perspektívy pre implementáciu zariadení obsahujúcich veľmi obmedzený počet jednotlivých atómov.

Rastrovací tunelový mikroskop (STM), prvý z rodiny sondových mikroskopov, vynašli v roku 1981 švajčiarski vedci G. Binnig a G. Rohrer. Vo svojich prácach ukázali, že ide o celkom jednoduchý a veľmi efektívny spôsob štúdia povrchu s vysokým priestorovým rozlíšením až po atómový poriadok. Táto technika získala skutočné uznanie po vizualizácii atómovej štruktúry povrchu množstva materiálov a najmä rekonštruovaného povrchu kremíka. V roku 1986 za vytvorenie tunelového mikroskopu dostali G. Binnig a G. Poper Nobelovu cenu za fyziku. Po tunelovom mikroskope, mikroskope atómovej sily (AFM), mikroskope magnetickej sily (MSM), mikroskope elektrickej sily (EFM), optickom mikroskope blízkeho poľa (BOM) a mnohých ďalších zariadeniach s podobným princípom fungovania a tzv. skenovacie sondové mikroskopy.

1. Všeobecné princípy rastrovacích sondových mikroskopov

V rastrovacích sondových mikroskopoch sa štúdium mikroreliéfu a lokálnych vlastností povrchu uskutočňuje pomocou špeciálne pripravených ihlových sond. Polomer zakrivenia pracovnej časti takýchto sond (bodov) je veľký asi desať nanometrov. Charakteristická vzdialenosť medzi sondou a povrchom vzoriek v mikroskopoch sondy je rádovo 0,1 - 10 nm.

Činnosť sondových mikroskopov je založená na rôznych typoch fyzikálnych interakcií sondy s atómami na povrchu vzoriek. Prevádzka tunelového mikroskopu je teda založená na fenoméne tunelového toku prúdu medzi kovovou ihlou a vodivou vzorkou; rôzne typy silovej interakcie sú základom fungovania mikroskopov atómovej sily, magnetickej sily a elektrickej sily.

Uvažujme o spoločných črtách, ktoré sú vlastné rôznym sondovým mikroskopom. Interakciu sondy s povrchom nech charakterizuje nejaký parameter R... Ak existuje dostatočne ostrá a individuálna závislosť parametra R z dištančnej sondy - vzorka P = P (z), potom sa tento parameter môže použiť na organizáciu systému spätnej väzby (OS), ktorý riadi vzdialenosť medzi sondou a vzorkou. Na obr. 1 schematicky znázorňuje všeobecný princíp organizácie spätnej väzby mikroskopu so skenovacou sondou.

Ryža. 1. Schéma spätnoväzbového systému sondového mikroskopu

Systém spätnej väzby udržiava hodnotu parametra R konštanta rovná hodnote Ro nastavené operátorom. Ak sa vzdialenosť medzi sondou a povrchom zmení (napríklad sa zväčší), parameter sa zmení (zväčší) R... V systéme OS sa generuje rozdielový signál úmerný hodnote. P= P - Po, ktorý je zosilnený na požadovanú hodnotu a privádzaný do akčného člena IE. Pohon spracuje tento rozdielový signál priblížením sondy k povrchu alebo jej oddialením, kým sa rozdielový signál nerovná nule. Týmto spôsobom je možné udržiavať vzdialenosť medzi sondou a vzorkou s vysokou presnosťou. V existujúcich mikroskopoch so sondou dosahuje presnosť udržiavania vzdialenosti sondy a povrchu ~ 0,01 Å. Keď sa sonda pohybuje po povrchu vzorky, mení sa interakčný parameter R kvôli reliéfu povrchu. Systém OS tieto zmeny spracuje, takže pri pohybe sondy v rovine X, Y je signál na aktuátore úmerný reliéfu povrchu.

Na získanie obrazu SPM sa vykonáva špeciálne organizovaný proces skenovania vzorky. Pri skenovaní sa sonda najskôr pohybuje po vzorke po určitej čiare (riadkový sken), pričom hodnota signálu na aktuátore, úmerná reliéfu povrchu, sa zaznamenáva do pamäte počítača. Potom sa sonda vráti do začiatočného bodu a prejde na ďalší riadok skenovania (vertikálne skenovanie) a proces sa znova zopakuje. Takto zaznamenaný spätnoväzbový signál pri skenovaní spracuje počítač a následne SPM obraz reliéfu povrchu Z = f (x, y) je zostavený pomocou počítačovej grafiky. Spolu so štúdiom povrchového reliéfu umožňujú sondové mikroskopy študovať rôzne povrchové vlastnosti: mechanické, elektrické, magnetické, optické a mnohé ďalšie.

Trieda mikroskopov na zobrazovanie povrchu a jeho miestnych charakteristík. Proces zobrazovania je založený na skenovaní povrchu sondou. Vo všeobecnosti vám umožňuje získať 3-rozmerný obraz povrchu (topografie) s vysokým rozlíšením.

Moderný rastrovací sondový mikroskop vynašli Gerd Karl Binnig a Heinrich Rohrer v roku 1981. Za tento vynález im bola v roku 1986 udelená Nobelova cena za fyziku.

Charakteristickým znakom všetkých mikroskopov je mikroskopická sonda, ktorá sa dotýka skúmaného povrchu a pri skenovaní sa pohybuje po určitej oblasti povrchu danej veľkosti.

Kontakt medzi sondou a vzorkou znamená interakciu. Povaha interakcie určuje, či zariadenie patrí k typu sondového mikroskopu. Informácie o povrchu sa získavajú pomocou systému spätnej väzby alebo detekciou interakcie sonda-vzorka.

Systém zaznamenáva hodnotu funkcie v závislosti od vzdialenosti sondy-vzorka.

Typy rastrovacích sondových mikroskopov.

Skenovací mikroskop atómovej sily

Skenovací tunelový mikroskop

Optický mikroskop blízkeho poľa

Skenovací tunelový mikroskop

Jeden z variantov rastrovacieho mikroskopu určený na zmenu reliéfu vodivých sústav s vysokým priestorovým rozlíšením.

Princíp činnosti je založený na prechode elektrónu cez potenciálnu bariéru v dôsledku prerušenia elektrického obvodu - malej medzery medzi mikroskopom sondy a povrchom vzorky. Ostrá kovová ihla sa privedie k vzorke vo vzdialenosti niekoľkých angstromov. Keď sa na hrot aplikuje malý potenciál, vzniká tunelový prúd, ktorého hodnota exponenciálne závisí od vzdialenosti medzi vzorkou a hrotom. Vo vzdialenosti 1angstremma vzorka - ihla sa hodnota prúdu pohybuje od 1 do 100 pA.

Pri snímaní vzorky sa ihla pohybuje po jej povrchu, tunelovací prúd je udržiavaný pôsobením spätnej väzby. Údaje systému sú zmenené povrchovou topografiou. Zaznamená sa zmena povrchu a na tomto základe sa zostaví výšková mapa.

Ďalší spôsob zahŕňa pohyb ihly v pevnej výške nad povrchom vzorky. V tomto prípade sa mení veľkosť tunelovacieho prúdu a na základe týchto zmien sa konštruuje topografia povrchu.

Obrázok 1. Schéma činnosti skenovacieho tunelového mikroskopu.

Skenovací tunelový mikroskop zahŕňa:

Sonda (ihla)

Systém pohybu zóny podľa súradníc

Registračný systém

Záznamový systém fixuje hodnotu funkcie v závislosti od hodnoty prúdu medzi ihlou a vzorkou, alebo pohybu po osi Z. Zaznamenanú hodnotu spracuje spätnoväzbový systém, ktorý riadi polohu vzorky alebo sondy pozdĺž súradnicová os. Ako spätná väzba sa používa pid - regulátor (proporcionálny - integrálny - diferenciačný regulátor).

Obmedzenie:

Stav vodivosti vzorky (povrchový odpor by nemal byť väčší ako 20 MΩ / cm²).

Hĺbka drážky musí byť menšia ako jej šírka, inak dôjde k tunelovaniu z bočných plôch.

SKENOVACIE SONDY MIKROSKOPY: TYPY A PRINCÍP ČINNOSTI

Kuvaitsev Alexander Vjačeslavovič
Dimitrovgradský inštitút inžinierstva a technológie, pobočka Národnej výskumnej jadrovej univerzity "MEPhI"
študent

anotácia
Tento článok popisuje, ako funguje sondový mikroskop. Ide o zásadne novú technológiu schopnú riešiť problémy v takých rôznorodých oblastiach, ako sú komunikácie, biotechnológie, mikroelektronika a energetika. Nanotechnológie v mikroskopii výrazne znížia spotrebu zdrojov a nebudú vyvíjať tlak na životné prostredie, budú hrať vedúcu úlohu v živote ľudstva, keďže napríklad počítač sa stal neoddeliteľnou súčasťou ľudského života.

MIKROSKOPIA SKENOVACIEHO SONDY: TYPY A PRINCÍPY PREVÁDZKY

Kuvajcev Alexandr Vjačeslavovič
Dimitrovgradský inžiniersky a technologický inštitút Národnej výskumnej jadrovej univerzity MEPHI
študent

Abstraktné
Tento článok popisuje princíp sondového mikroskopu. Ide o novú technológiu, ktorá dokáže vyriešiť problémy v takých rôznorodých oblastiach, ako sú komunikácie, biotechnológie, mikroelektronika a energetika. Nanotechnológie v mikroskopii výrazne znížia spotrebu zdrojov a nebudú vyvíjať tlak na životné prostredie, budú hrať vedúcu úlohu v živote človeka, keďže napríklad počítač sa stal neoddeliteľnou súčasťou života ľudí.

V 21. storočí si rýchlo získavajú obľubu nanotechnológie, ktoré prenikajú do všetkých sfér nášho života, no pokroku by v nich nebolo bez nových, experimentálnych metód výskumu, jednou z najinformatívnejších je metóda skenovacej sondovej mikroskopie, ktorá bola vymysleli a šírili laureáti Nobelovej ceny z roku 1986 - profesor Heinrich Rohrer a Dr. Gerd Binnig.

Svet prešiel skutočnou revolúciou s príchodom metód na vizualizáciu atómov. Začali sa objavovať skupiny nadšencov, ktorí si konštruovali vlastné zariadenia. Výsledkom bolo niekoľko úspešných riešení na vizualizáciu výsledkov interakcie sondy s povrchom. Boli vyvinuté technológie na výrobu sond s požadovanými parametrami.

Čo je teda sondový mikroskop? V prvom rade je to samotná sonda, ktorá skúma povrch vzorky, potrebný je aj systém pohybu sondy voči vzorke v dvojrozmernom alebo trojrozmernom zobrazení (pohybuje sa po súradniciach XY alebo XYZ) . To všetko je doplnené o záznamový systém, ktorý zaznamenáva hodnotu funkcie, ktorá závisí od vzdialenosti od sondy k vzorke. Registračný systém zafixuje a uloží hodnotu pozdĺž jednej zo súradníc.

Hlavné typy rastrovacích sondových mikroskopov možno rozdeliť do 3 skupín:

1. Rastrovací tunelový mikroskop - určený na meranie reliéfu vodivých povrchov s vysokým priestorovým rozlíšením.
   Pri STM prechádza cez vzorku ostrá kovová ihla vo veľmi krátkej vzdialenosti. Keď sa na ihlu aplikuje malý prúd, medzi ňou a vzorkou vzniká tunelový prúd, ktorého veľkosť zaznamenáva záznamový systém. Ihla prechádza po celom povrchu vzorky a zaznamenáva najmenšiu zmenu tunelovacieho prúdu, vďaka čomu sa vykreslí reliéfna mapa povrchu vzorky. STM je prvý z triedy rastrovacích sondových mikroskopov, ostatné boli vyvinuté neskôr.
2. Rastrovací mikroskop atómovej sily – slúži na konštrukciu povrchovej štruktúry vzorky s rozlíšením až atómovým. Na rozdiel od STM možno tento mikroskop použiť na štúdium vodivých aj nevodivých povrchov. Vďaka schopnosti nielen skenovať, ale aj manipulovať s atómami, sa nazýva sila.
3. Optický mikroskop blízkeho poľa je "pokročilý" optický mikroskop, ktorý poskytuje lepšie rozlíšenie ako bežný optický mikroskop. Zvýšenie rozlíšenia kusovníka sa dosiahlo zachytením svetla zo skúmaného objektu vo vzdialenostiach kratších ako je vlnová dĺžka. Ak je mikroskopická sonda vybavená zariadením na skenovanie priestorového poľa, potom sa takýto mikroskop nazýva rastrovací optický mikroskop blízkeho poľa. Tento mikroskop vám umožňuje získať obrazy povrchov s veľmi vysokým rozlíšením.

Na obrázku (obr. 1) je znázornená najjednoduchšia obsluha sondového mikroskopu.

Obrázok 1. - Schéma činnosti sondového mikroskopu

Jeho práca je založená na interakcii povrchu vzorky so sondou, môže to byť konzola, ihla alebo optická sonda. Pri malej vzdialenosti medzi sondou a predmetom skúmania možno pomocou registračných prostriedkov zaznamenať pôsobenie interakčných síl, ako je odpudzovanie, príťažlivosť atď., a prejavy efektov, ako je tunelovanie elektrónov. Na detekciu týchto síl sa používajú veľmi citlivé senzory, ktoré dokážu zachytiť aj tie najmenšie zmeny. Piezotrubice alebo planparalelné skenery sa používajú ako súradnicový skenovací systém na získanie rastrového obrazu.

Hlavné technické ťažkosti pri vytváraní mikroskopov so skenovacou sondou zahŕňajú:

1. Zabezpečenie mechanickej integrity
2. Detektory by mali mať maximálnu citlivosť
3. Špička sondy by mala byť čo najmenšia.
4. Vytvorenie systému výstružníkov
5. Udržiavanie hladkej sondy

Takmer vždy je obraz získaný mikroskopom so skenovacou sondou ťažko dešifrovateľný kvôli skresleniam pri získavaní výsledkov. Spravidla je potrebné dodatočné matematické spracovanie. Na tento účel sa používa špecializovaný softvér.

V súčasnosti sa skenovacia sonda a elektrónová mikroskopia používajú ako doplnkové výskumné metódy vďaka množstvu fyzikálnych a technických vlastností. Využitie sondovej mikroskopie umožnilo v posledných rokoch získať jedinečný vedecký výskum v oblasti fyziky, chémie a biológie. Prvé mikroskopy boli len prístroje – indikátory, ktoré pomáhajú pri výskume a moderné vzorky sú plnohodnotné pracovné stanice, ktoré zahŕňajú až 50 rôznych výskumných metód.

Hlavnou úlohou tejto pokrokovej technológie je získavanie vedeckých výsledkov, avšak uplatnenie schopností týchto zariadení v praxi si vyžaduje vysokú kvalifikáciu odborníka.